王炳国1 杨绍哲1 张力韬1 赵坤2
1.中国石化集团胜利石油管理局有限公司电力分公司 2.山东广域科技有限责任公司
摘要：油田电力系统中存在的高次谐波电压很可能引发设备局部放电问题，并且谐波电流还会造成变压器、电动机的运行温度急剧上升，甚至导致系统功率因数减小而无功电流增加，加剧了变压器和线路的损耗。基于此，通过分析油田电力系统中高次谐波的产生、危害及治理措施，探究油田电力系统中高次谐波的特征量，旨在为有效解决谐波污染造成的电动机发热损耗问题，在节约能源的同时提高油田电力系统的运行效率。
关键词：油田电力系统；高次谐波；治理措施
引言
随着现代科技手段的广泛应用和发展，越来越多非线性负载用于电网，尤其是大功率逆变器和电弧炉更是取得了良好的使用成效。但也导致高次谐波污染问题屡见不鲜，不但对供配电设备的安全运行造成了不同程度的影响，还可能引发严重的设备运行危害，致使电力系统的供电质量直接下降，因此积极采取有效对策治理油田电力系统中的高次谐波污染问题已成为当今时代必须予以高度重视的研究课题，也是顺应新时代发展趋势的必然结果。
1 油田电力系统中高次谐波的产生
在现代科技水平不断提升的背景下，越来越多新型设备逐渐在各行业领域中得到了广泛应用，但也造成了严重的高次谐波污染，并且供电和配电系统在高次谐波影响下还会出现阻碍系统正常运行的现象。与此同时，高次谐波还可能破坏电力设备，甚至还可能对电力系统运行的安全性造成严重威胁。而高次谐波的产生原因主要与以下两个因素有关：第一，晶闸管整流器和稳压器的广泛运用。目前大部分家用电器中都安装了晶闸管和各种非线性负载，引发了系列波形失真问题。第二，设备设计理念的转变。传统电器设备更倾向于在额定条件或存有较大余量的前提下进行设计。但在新时代背景下，为提高电气设备在市场中的核心竞争力，逐渐将重心转移到在危急情况下进行电气设备设计。例如，部分电气设备在设计过程中为节约材料，选择通过操作磁化曲线深饱和部分的方式进行设计，而这些操作设计很可能导致材料波形严重失真。
2 油田电力系统中高次谐波的危害
高次谐波的危害主要集中在以下几方面：第一，致使保护装置发生故障或被拒绝，造成局部地区停电。第二，引发电网谐振，导致电容器和其他相关设备损坏。第三，严重干扰通信和电子设备，致使控制系统发生故障。第四，影响电源效率，造成线路损失，导致电缆温度过高，并且绝缘也存在一定的老化问题，极易造成电线短路、火灾等安全隐患。
第五，影响电气设备运行效率，造成震动和噪音等现象，在一定程度上缩短了设备的使用寿命。
3 油田电力系统中高次谐波的特征量
在高次谐波测量和管理过程中，通常需要应用数字集中描述电气设备运行过程中出现的失真波形的基本特征。在此基础上特征量的含义衍生而来，以失真率、谐波含量、通信干扰指数、波形系数、幅度系数为主要参数指标，其中畸变率和谐波含量的应用最为广泛，并且畸变率主要指波形畸变的程度，适用于衡量电能质量。每个谐波电压的均方根值、额定电压以及基波电压的有效值即为电压正弦波形失真率。目前大部分国家已明确规定低压电源电压的失真率必须在5％以内。
4 油田电力系统中高次谐波的治理措施
相比于50 Hz的基波电流，谐波电流的频率可达基频的n倍左右，并且将设备安装在系统电源和负载之间后，系统电源的电流主要由负载电流和装置电流共同组成。从理论层面分析，系统侧主要提供基波电流。与此同时，电力设备采集的负载电流主要用于分析数据信息，在基波电流和谐波电流分解后，以谐波电流为控制量，而控制设备产生的谐波电流可与负载谐波的谐波电流幅度相同，这就意味着系统侧仅通过提供基波电流的方式完成谐波滤波操作。
根据现场测试数据和实际情况，对某A、B注水站的配电系统进行电能质量综合治理时，将某个源滤波器并联在逆变器的输入线上，可知A、B注水站配电系统的谐波污染源集中分散在母线下。针对于此，在高次谐波的治理过程中，为保证最终的治理效果和经济效益，可通过就地治理方式对电能质量进行综合治理。其次，将后2座站与安装前的电源质量测试数据进行对比，可知安装后的系统电源质量得到了显著提高。
结语
积极探究油田电力系统中高次谐波的产生、危害及治理措施具有重要现实意义，但当前油田电网内部使用的大功率电机、变频装置仍存在严重的谐波污染问题，必须及时采取有效对策降低谐波污染造成的消极影响。因此，在实践过程中可以有效应用有源滤波器科学管控低压配电网络中的电能质量问题，并且电能质量控制还能减少能源损耗，真正意义上将各种潜在的安全风险控制在合理范围内，为油田电力系统的安全运行提供了良好保障。
参考文献
[1]李振华,陶渊,赵爽,李振兴. 智能配电网状态估计方法研究现状分析[J]. 电力科学与技术学报. 2019(01)
[2]张新波. 智能配电网自动化应用实践的几点思考[J]. 科技创新导报. 2017(34)
作者简介：
王炳国：男，1968年12月，高级工程师。从事电力技术工作
杨绍哲：男，1978年2月，高级工程师，从事电力技术工作
张力韬：男，1991年2月，工程师，从事电力技术工作
赵 坤：山东广域科技有限责任公司，男，1989年5月，工程师，从事电力技术工作