3 城网变电所的谐波问题
城市电网供电的变电所，由于电压较低，没有电晕现象。虽然也有电压过高的问题，但是可以通过切除电容器或有载调压，来排除主变压器过激磁的问题，因而城网变电所的谐波源主要来自厂矿用户的谐波源负荷。这类谐波问题，我们历来主张应该从根本上治理，例如要求厂矿采用多极整流装置或滤波器，对电弧炉、大型电焊和轧钢负荷装设静补装置等，清除流入变电所的谐波。但是由于管理不善或其它原因，有的变电所仍然有谐波侵入问题，给电容器的运行带来麻烦。
这类谐波源一般称为电流源，我们采取的预防措施，首先是进行测试，只要谐波分量在合格范围，就不考虑防谐问题。其中也有220/66kV的变电所，例如东北电网在抚顺铝厂出口的和平一次变安装的66kV20Mvar电容器就没有串联电抗器，鞍山红一变的66kV母线带有鞍钢的轧钢负荷，母线所带的两组66kV20Mvar电容器各装1组1%电抗率的干式空芯电抗器。这些电容器已运行多年，没有发生谐波问题，运行良好，对于已经发现因谐波影响，电容器过电流保护经常动作跳闸的电容器组，如鞍山的陶官变和双山变等，经谐波测试验证后，都已增设电抗率6%的串联电抗器，有效地解决了谐波干扰。作者认为，防谐措施应考虑以下原则：
(1)以保护电容器不受损害为主，其次还应避免流入系统的谐波过大，而对变电所的其它设备和电网带来不利影响；
(2)在电容器允许的过电流过电压等范围内，电容器可以吸收一部分谐波，以减少进入系统的谐波；
(3)根据实测结果和综合分析来选择电抗器的电抗率。
因为考虑谐波源以5次谐波为最高，并认为运行故障、部分电容器损坏而减容或电压高需要拆除部分电容器是不可避免的现实，国内外大多选择6%的电抗率，但是由于3次谐波放大问题的出现，有人主张采用4.5%的电抗率，对于4.5%的电抗率也有不同的异议［4］，认为抑制3次谐波的效果虽然较好，但放大5次谐波的影响更大，这些争论还没有结论。
当谐波源的3次谐波显著时，采用12～13%的电抗率有一定效果，但电容器端电压将升高到不能接受的程度，必须全部更换，并增加投资，不推荐这项措施。如果只是3次谐波问题，低于1%的电抗率也有效果，表4和文献4的推算结果都可说明问题。
在电容器母线侧安装滤波器可以吸收谐波源输入的谐波，减少流入电容器和系统的谐波电流。但是这将增加变电所的投资，滤波器应该安装在带有谐波源的厂矿用户变电所。
经过综合分析，作者对城网变电所的电容器的防谐措施提出一个新的建议，以供研究讨论。这项建议的优点是既可以限制谐波进入电容器，也可限制谐波进入系统；不论谐波的次数如何，都有效果；不论电抗率大小如何，都不会使电容器的端电压增高，从而有利于电容器的安全运行和使用寿命；此外，还简单易行，不增加设备的投资。
这项建议的出发点就是将谐波电流阻挡在变电所之外，限制其侵入变电所母线。如图3所示，将现有装于电容器回路中的串联电抗器移装到带有谐波源负荷的出口侧，图4为其谐波回路的等效图。为了验证新方式的防谐效果，现在将现有结线方式(图1)和新方式在完全相同的条件下进行对比。图2为现方式的谐波等效回路图。图中谐波源的谐波电压Un为固定值，忽略配电线的电抗不计，推算出两种结线方式的各种谐波电流，假设XS为包括变压器在内的系统电抗，XL为串联电抗器的电抗，XC为电容器电抗，从图2的谐波等效回路图可以推算在n次谐波下，总的谐波电流In，流入电容器的谐波电流ICn和系统谐波电流ISn的关系式：
 
图1 现有结线方式 图2 现方式谐波回路等效图
 
图3 新的结线方式 图4 新方式谐波回路等效图
(1)
(2)
ISn=In-ICn
(3)
由图4的等效回路可以推算出在n次谐波下新结线方式的总谐波电流In′，流入电容器的谐波电流ICn′和系统谐波电流ISn′的关系式：
(4)
(5)
ISn′=In′-ICn′
(6)
为了比较改进前后两种结线方式抑制谐波的效果，现举例进行计算。假设：
XS=j10%，XC=-j400%，在谐波源的3次谐波电压U3和5次谐波电压U5作用下，电抗率k%为1、4.5、6和13时，各次谐波电流的推算结果见表4。
表4 谐波电流推算结果 | 
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