風電場引起的諧波問題一般而言，理想電力系統應該具有單一頻率，單一波形，若干電壓等級的電能屬性。當電壓、電流為同樣波形、同頻同相時為電能傳輸的最高效率模式。這同樣也是電力產品生產、傳輸、轉換力求保證的最佳電能形式。隨著現在工業技術的發展，現代電力系統中正弦波形畸變的問題越來越受到重視。在電力系統中在電力系統中，波形畸變一般情況下并不是任意的，多數畸變是周期性的，屬于諧波范疇。因此可用專業術語諧波來描述電力系統中的波形畸變。由于新型的變速風力發電機組采用了大容量的電力電子器件，在向電網注入有功的同時也會注入諧波，因此風電場引起的諧波問題是必要重視的。一諧波的定義諧波的概念起源于聲學，表示一根弦或者一個空氣柱以本循環的頻率倍數頻率振動。把這個概念引入電學中，國際上公認的諧波定義為：諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率是基波頻率的整數倍，我們也常稱它為高次諧波。用傅里葉級數表示諧波的含義，可將一個周期波形展開成傅里葉級數(hot)]0藝[acos(hot)(hot)]0h 0 hh=1sin(hcot+屮)]h 0 hh-1注意：（1）所謂諧波，其次數h必須為基波頻率的整數倍。（2）間諧波和次諧波。在一定的供電系統條件下，會出現非工頻頻率整數倍的周期性電流的波動，分解出的傅里葉級數得出的不是基波整數倍頻率的分量，稱為間諧波。頻率低于工頻的間諧波又稱為次諧波。二諧波電流的限值我國的國家標準GB—T14549——1993《電能質量公用電網諧波》規定了諧波電流的允許值。標準電壓kV基準短路容 蠱MVA諧波次數及諧波電流允許值呂2345678910111213R15161718192021貯2324250,381078623962264419211628132411129-7188.6167.88.97.1146.512610043342134142411118.5167,1136.16.85.3104.79.04e34.93.97.43.66.810100262013208.5156.46-85.19.34.37.93.74.13.26,02.85.42.6N92.34.52.14+1:拆25015127.7125<18?83.84.13,15.62.64-72+22.5i.93.6L73.21.51.81-42.7L32.566”5001S13乩！135.49.34,14.33.35.92*75.02.32.62.03.81-8亂41.61.91.52.81：42.e110750129,6<09.64.06*83?03?22?44*32*03.1L71.91,52,8L32.51.21.41.12.11.01.9注：22C.：- 基世無路徉量取E00i!MVA?標準電壓KV基準短路容量MVA諧波次數及諧波電流允許值，A23456789101112130.3810786239622644192116281324610043342134142411118.5167.11310100262013208.5156.46.85.19.34.37.93525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.76650016138.1135.49.34.14.33.35.92.75.0110750129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.7標準電壓KV基準短路容量MVA諧波次數及諧波電流允許值，A1415161718192021222324250.381011129.718&6167.88.97.1146.51261006.16.85.3104.79.04.34.93.97.43.66.8101003.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.14.1352502.22.51.93.61.73.21.51.81.42.71.32.5665002.32.62.03.81.83.41.61.91.52.81.42.61107501.71.91.52.81.32.51.21.41.12.11.01.9S當公共連接點處的最小短路容量不同于基準短路容量時，可按公式IeK1I換算hShPK2式中：S為公共連接點的最小短路容量，MVA;S為基準短路容量,MVA;I為表中第hK1 K2 hP次諧波電流允許值，A;I為短路容量為S時的第h次諧波電流允許值，A。h K1三諧波產生的原因電力系統中，諧波是由于非線性備的存在而造成的。對于風電機組來說，發電機本身產生的諧波是可以忽略的，諧波電流的真正來源是風電機組中采用的電力電子元件。對于定速風電機組來說，在連續運行過程中，沒有電力電子元件參與，因而也基本沒有諧波產生;當機組進行投入操作時，軟并網裝置處于工作狀態，將產生諧波電流，但由于這個過程較短,產生的諧波可以忽略。變速風電機組產用大容量的電力電子元件,并網后始終處于工作狀態,因此變速風電機組產生的諧波需要考慮。四諧波的危害諧波對電力系統或并聯的負載產生種種危害，危害的程度取決于諧波量的大小、現場條件等因素。諧波的危害主要表現在以下幾個方面：1對電網的影響當系統中含有高次諧波時，并聯電容器投入后，會產生使系統原有諧波放大的現象。當系統的諧波感抗與電容器的諧波容抗相等時，就會發生諧振，對電力系統本身和電容器造成不利。另外諧波的存在還會影響到潮流計算的有效性，增加網絡損耗。2對電氣設備的影響諧波使各種設備出現故障，如使發電機負載加重，產生振蕩轉矩，轉速同期性變化等等;使變壓器鐵心產生磁滯伸縮現象，噪聲增加;使電纜容量減小，損失增加，老化加劇等;對電阻、保險絲、電壓表等低壓設備也有影響。3對繼電保護的影響諧波存在可能導致繼電器發生誤動作，對電磁型、感應型、整流型以及靜態繼電器都有影響。4對通信線路的干擾對通信系統產生電磁干擾，使電信質量下降；使得重要的和敏感的自動控制、保護裝置不正確動作；危害到功率處理器自身的正常運行。五實例分析本文還是對15臺30MW風電機組成的風電場進行分析。諧波潮流分析結果如下表所示諧波次數輸出功率諧波電流諧波次數輸岀功率諧波電流21978.70.231993.30.1101988.80.151981.50.71420.70.171991.50.41621.40.111181.60.71321.40.61520.70.21799.50.4191950.70.1231978.70.1最大總諧波畸變率0.95在最大總諧波畸變率處的輸出功率1993.3諧波次數輸出功率諧波電流諧波次數輸出功率諧波電流21978.70.231993.30.1101988.80.151981.50.71420.70.171991.50.41621.40.111181.60.71321.40.61520.70.21799.50.4191950.70.1231978.70.1最大總諧波畸變率0.95在最大總諧波畸變率處的輸出功率1993.3注：諧波電流畸變率小于0.1的情況忽略諧波潮流結果5 111O°8765432°00000013175 111O°8765432°00000013171514■!￡1923諧波次數□2357101113141516171923諧波次數2諧波次數2357101113諧波電流畸變率02010704010706基波電流值2890A諧波電流5782892023115628920231734合成諧波電流01576007880254501454003640142501221接入點短路容量432.5MVA基準容量2000MVA電流限值基值12969668244337電流限值2595207620761470505190929808諧波次數141516171923諧波電流畸變率010201040101基波電流值2890A諧波電流2895782891156289289合成諧波電流002040040700204008140020400204接入點短路容量432.5MVA基準容量2000MVA電流限值基值171915282521電流限值036804103240605505410454諧波次數2357101113141516171923諧波電流畸變率0.20.10.70.40.10.70.60.10.20.10.40.10.1基波電流值2890A諧彼電流5.782.8920.2311.562.8920.2317.342.895.782.8911.562.892.8915臺風電機組的諧波合成0.15760.07880.25450.14540.03640.14250.12210.02040.04070.02040.08140.02040.0204接入點短路容量432.5MVA基推容量2000MVA電流限值基值129.69.66.82.44.33.71.71.91.52.82.52.1電流限值2.5952.0762.0761.47050.5190.92980.80.3680.410.3240.60