摘要：随着电动汽车的普及，充电桩在供配电工程中的应用日益广泛。然而，充电桩的大量接入给电网带来了谐波问题，严重影响了电网的电能质量和安全稳定运行。本文深入探讨了充电桩产生谐波的原因和特点，详细分析了谐波对供配电系统的危害，并提出了一系列有效的谐波治理措施，为供配电工程设计中充电桩的谐波治理提供了有益的参考。
一、引言
在全球能源转型和环保要求的推动下，电动汽车作为一种绿色出行方式得到了迅猛发展。充电桩作为电动汽车的能源补给设施，其数量也在快速增长。然而，充电桩在工作过程中会产生大量的谐波电流，给供配电系统带来了诸多不利影响。因此，研究供配电工程设计中充电桩的谐波治理具有重要的现实意义。
二、充电桩产生谐波的原因及特点
（一）原因
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电力电子器件的使用
充电桩内部的整流器、逆变器等电力电子设备在工作时会产生非正弦电流，从而导致谐波的产生。
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充电过程的非线性特性
充电桩的充电功率会根据电池状态和充电需求不断变化，这种非线性的充电过程也是谐波产生的重要原因。
（二）特点
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谐波次数较高
充电桩产生的谐波主要集中在 3 次、5 次、7 次等高次谐波。
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谐波含量不稳定
由于充电需求的随机性和不确定性，充电桩产生的谐波含量会随时间变化而不稳定。
三、谐波对供配电系统的危害
3.1增加线路损耗
谐波电流在电网中流动时，会使线路的电阻增大，从而导致线路损耗增加，降低电网的输电效率。
3.2影响电力设备的正常运行
谐波会使变压器、电动机等设备产生额外的损耗和发热，缩短设备的使用寿命，甚至可能导致设备故障。
3.3引起继电保护装置误动作
谐波会使继电保护装置的测量误差增大，可能导致保护装置误动作，影响电网的安全稳定运行。
3.4降低电能质量
谐波会导致电压波形畸变，使电压波动和闪变增加，影响电能质量，给用户带来不良影响。
四、充电桩谐波治理措施
4.1无源滤波器
无源滤波器是由电感、电容和电阻组成的谐振电路，通过对特定谐波频率形成低阻抗通路，实现对谐波的吸收和抑制。其优点是结构简单、成本低，但存在滤波效果受系统阻抗影响较大、容易发生谐振等缺点。
例如，某充电站采用了无源滤波器进行谐波治理，在一定程度上降低了谐波含量，但由于系统阻抗的变化，滤波效果有时不够理想。
4.2有源滤波器
有源滤波器通过实时检测电网中的谐波电流，并产生与之大小相等、方向相反的补偿电流，从而实现对谐波的动态补偿。其优点是滤波效果好、适应性强，但成本较高。
比如，某大型商业停车场的充电桩系统采用了有源滤波器，有效地解决了谐波问题，提高了电能质量。
4.3混合型滤波器
混合型滤波器结合了无源滤波器和有源滤波器的优点，既能降低成本，又能提高滤波效果。
以某工业园区的充电桩项目为例，采用混合型滤波器后，谐波得到了有效治理，同时降低了投资成本。
4.4优化充电桩设计
从源头减少谐波的产生，如采用多电平变换技术、软开关技术等。
4.5合理规划充电桩布局
通过合理分布充电桩，减少谐波的集中注入，降低对电网的影响。
五、供配电工程设计中充电桩谐波治理的注意事项
5.1谐波测量与分析
在进行谐波治理前，需要对充电桩产生的谐波进行准确测量和详细分析，为治理方案的制定提供依据。
5.2治理设备的选型
根据谐波的特点、电网的参数以及治理要求，合理选择谐波治理设备的类型和容量。
5.3与其他设备的协调配合
谐波治理设备应与供配电系统中的其他设备（如变压器、电容器等）协调配合，避免相互影响。
5.4运行维护
定期对谐波治理设备进行检测和维护，确保其正常运行，保证治理效果的持续性。
六、安科瑞谐波治理产品选型
6.1功能介绍
ANAPF系列有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。
ANAPF系列有源电力滤波器通过CT采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。
6.2产品选型
6.3技术参数
七、总结
综上所述，在非线性负载投入使用的比重逐步上升后，谐波已经在充电桩配电工程中产生较大影响，充电桩配电工程的电能质量及谐波治理问题逐渐重视起来。有源电力滤波器的投入使用，便是解决谐波治理问题的重要开端，随着科技水平的不断进步，治理电网谐波必定会更加迅速，更加达到效果。
【参考文献】
[1] 梁国灿.供配电工程设计中充电桩的谐波治理[J].电气技术与经济,2020
[2] 王晗，洪建军等.工厂供配电系统中电气火灾研究与防范要点[J].电气技术与经济，2018
[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6版
[4] 安科瑞电能质量监测与治理选型手册.2019.11版
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