摘要：通过对大庆油田高压配电系统，低压配电系统，线路的重点负荷进行了测试，挖掘测试设备软件的升级及分析能力，总结出适合油田配电系统电能质量测试及分析的方法，编制了适合大庆油田配电系统的污染源入网标准，有效提高大庆油田配电网电能质量管理工作水平，为大庆油田电力系统配电网事故分析开创了新的技术思路，为大庆油田节能工作开辟了新途径，应用前景极为广阔。

一、 项目开展的目的及意义

谐波是描述电能质量的重要指标之一，谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。谐波研究与治理对于油田生产意义重大，这是因为谐波不仅降低电能的生产、传输和利用的效率，而且给供、用电设备的正常运行带来严重威胁。

近年，随着油田非线性负荷的大量增加，油田配电系统因为谐波引起的问题呈明显增加的趋势，如采大庆油四厂35/6 kV变电所从2003年到2006年，烧毁电压互感器16台，远远超出1992年到2002年十年的电压互感器故障总数。其它采油厂也出现综合自动化变电所模块频繁烧毁，电缆击穿，绝缘子大量击穿的问题。低压系统也出现了计量异常、自控系统误动作的问题，如采油十厂朝十二转油站工频运行时，微机计量含水为70%-80%，变频运行微机计量含水0-10%。所以我们进行了配电网谐波污染研究，从谐波入手，从电能质量的角度来寻找这些事故的诱因。

二、谐波的危害

随着技术进步，非线性负荷的种类、数量和比重都迅速增加，谐波对电力系统的污染日益严重，它对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。

1、谐波对电动机的危害

当电动机的电流增大时，Rh和Xh都下降。在额定负载工况下，当存在较大谐波时，电动机的漏抗会降低15%-20%，谐波损耗与Uh2（Rh/Xh2）成正比，谐波造成的损耗和发热增加。日本《电气学会杂志》中论述到：畸变波形电压馈电时，普通鼠笼型电动机I2R损失的附加值为20%-30%，深槽鼠笼和双鼠笼电动机可达50%-100%。当3、5、7次谐波电压达到额定电压的10%-20%以上时，可以导致电动机在短时期内损坏。1984年，陕西省安康地区发生5次谐波的严重谐振，使10kV配电电压中的U5/UN经常在8%，最大时到19%以上，网络内的数台感应电动机发热损坏，损坏的时间都在电网电压升高的时候。

2、谐波对变压器的危害

作为静止设备的变压器，在谐波潮流图中，它既是谐波源，又是传送其他谐波源所产生谐波的中间环节。全星行接法且绕组中性点接地，当电网中的分布电容较大或装有中性点接地的并联电容器组，可能构成接近于3次谐波谐振条件，使变压器的U3和其激磁电流中的I3互相增强，使相应的附加损耗和发热都大增，严重影响变压器的可靠性。

3、谐波对电容器的危害

国内外电网运行经验表明，受谐波影响而致损坏的电气设备中电力电容器占最大比例。损坏的原因是它具有容性阻抗特性，以及阻抗和频率成反比的特性。

4、谐波对其他电器的危害

①谐波对电缆的危害

②谐波对断路器的危害

③谐波对换流装置的危害

④谐波对电压互感器的危害

⑤谐波对电能计量的影响

⑥谐波对继电保护和自动装置的危害

三、测试仪器及分析软件的选择，测试方法及注意事项

（一）、测试仪器及分析软件的选择

为了保证测试数据的准确，选择由瑞典联合电力生产的Unilyzer901便携式电能质量分析仪，该仪器通过中国计量科学研究院校准，符合A级测试标准，满足《电能质量 公用电网谐波》GB/T 14549-1993对测试仪器的要求。经现场考察确认，未发现有影响安全生产的问题。

仪器配备了全中文的电能质量分析评估软件PQReport，它依照国家关于电能质量的标准，对测量数据进行综合的统计、计算和分析，自动生成测量报告。

（二）、测试仪器的接线方法：

1、变电所测试时电压引线的接线：根据测试点电压互感器的二次侧中性点是否接地分为两种情况：

①电压互感器的二次侧中性点接地时，使用星形接线方式测量，即把U901测量装置的电压通道中性点连接到测量点的接地端

②电压互感器的二次侧中性点不接地时，使用角形接线方式测量。

2、变电所测试时电流引线的接线：根据电流互感器分为两种情况：

①当三相都有电流互感器时，把U901测量装置的三相电流通道感应钳子夹住相对应的电流互感器的二次线路上。

②当只有A、C两相有电流互感器时，A、C两相用以上方法，B相的感应钳子夹住N线即可。

3、低压测试时电压、电流引线的接线：

电压测量使用星形、角形两种接线方式，把U901测量装置的电压通道钳子直接与母线相连接即可。而电流通道的电流变送器环绕到相应的三相母线上。

4、使用以上方法完成高压或低压测试点的接线后，把笔记本电脑与U901测量装置相连，根据电压等级、接线方式、电压互感器变比、电流互感器变比等，修改U901测量装置中的参数。

5、测试适当时间段内的现场运行参数后，把U901测量装置记录的数据下载到笔记本电脑中。

（三）、测试注意事项：

1、由于本仪器在使用中是在线操作，会涉及高电压危险，可导致人员死亡或严重伤害，只有经过许可并充分了解本测量仪器的人员方可使用本仪器。

2、测量前的准备工作：

①确认安装测量仪表的位置干净、干噪。

②确保仪器附近没有裸露电线和积水。

③仪器的外壳在任何情况下均不得拆开。

3、确认仪器在连接传感器之前和测量过程中一直连接了保护接地，在开启仪器的电源之前，确保传感器一直连接到仪器的输入端，在仪器通电状态下禁止接通和切断与传感器的连接。

4、应注意保证接线的正确和可靠的连接。电压回路不能短路，电流回路不能开路。

5、测量应该选择在电网正常供电时可能出现的最小运行方式，且应在谐波源工作周期中产生的谐波最大的时间段进行。当测量点附近安装有电容器组时，应在电容器组的各种运行方式下进行测量。

6、对于负荷变化快的谐波源，测量的间隔时间不大于2min，测量次数应满足数理统计的要求，一般不少于30次。

四、大庆油田配电网电能质量治理的技术分析

减小谐波影响应优先对谐波源本身或在其附近采取适当的技术措施，实际措施的选择要根据谐波达标水平，经济性和技术成熟程度等综合比较后确定。

1、增加换流装置的脉动数

换流装置的特征谐波次数为h=kp±1（k为正整数，p为整流装置脉动数）。理论上最大的谐波发生量为Ih=I1×1/h，增加脉动数将使特征谐波次数提高，相应的谐波电流减小。

2、“无源型”交流滤波装置

用电容、电抗和电阻等元件构成的吸收谐波电流的滤波器，材料消耗多，体积大，滤波效果不理想，，在某些条件下和系统发生谐振，滤波要求和无功补偿、调压要求有时难以协调。

3、动态无功补偿装置（又称静补装置）

用于抑制快速变化的谐波，如电弧炉、电力机车、卷扬机等。由快速可变的电抗或电容元件组合而成。除了综合改善电能质量外，在电力系统中已成为控制无功、电压、提高输电稳定性，限制系统过电压的重要技术措施。技术成熟，但是一次性投资大。

4、有源电力滤波器

向电网送入与原有谐波电流幅值相等、相位相同、方向相反的电流，使流入电源的总谐波电流为零。有源电力滤波器响应速度快，补偿效果好，对电网参数没有影响，不存在谐振危险，有无功补偿的作用。

5、治理目标：

滤除用户非线性负荷工作过程中产生的大部分谐波电流，使测试点处的谐波电流注入值及谐波电压畸变率满足GB/T14549-93中的相关规定。测试点处的月平均功率因数提高。在装置投入运行后，不会与系统发生谐振。

五、关健技术及创新点

1、该项目总结出了适用于大庆油田配电网电能质量测试的方法，及测试数据的计算分析方法，为判断污染源是否超出国标限值提供了科学的依据。

2、初步确定了谐波治理措施，对污染源进行试验性治理，为油田电网污染治理总结宝贵经验