1.引言
从技术理论层面讲，电力系统中的电流和电压都是以固定频率的正弦波形式存在，在只含电阻、电感及电容线性元件的简单电路里,电流与施加的电压成正比，两者呈线性关系,电路中流过的电流也是正弦波,电路中不存在任何谐波。但在实际的电网系统中,绝大多数负荷均为非线性负荷，诸如半导体整流器、逆变器、变频器，电力牵引机车，电弧炉，感应电炉或加热器，气体放电灯，各种半导体调压、调相、调频装置以及用半导体元件做成的各种家用电器等,这些负荷从电网中吸收的电流与所加的电压不呈线性关系,形成非正弦电流并产生谐波。从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量（如“三次谐波”，就是在50Hz的电路中，夹杂有150Hz的交流正弦波，由于是50Hz的3倍，故称为“三次谐波”），一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
2.设备异常现象及测试结果
2020年12月15日，公司下属某电场收到上级电网管理单位运维检修部门工作任务通知单，要求对电场外送线路用户侧电能质量指标进行测试，经测试发现测试点在电压闪变、三相电压不平衡度、电力系统频率偏差和谐波电流等指标结论满足国标要求，但供电电压偏差和谐波电压两项指标测试结论为不合格。
测试记录如下：
A相、B相电压偏差、总电压谐波电压畸变率超出标准值，其中A相3次谐波电压6.268%、5次谐波电压3.255、均超出限值，B相3次谐波电压6.2823%超出限值，C相3次谐波电压6.3413%超出限值，其他次谐波合格，测试结论为不合格，可以判断三相总电压谐波畸变率超标是由于3次、5次谐波电压超标叠加造成，因此需要针对3次、5次谐波电压进行处理，同时需要对A相、B相电压偏差超标情况进行处理。
3.处理过程
（1）通过对站内负荷拉路法和谐波测试仪测试结合的方式，分别排除了风力发电机组、箱变、光伏逆变器等发变电设备存在异常的可能性，最终将异常源头锁定为10kV母线设备间隔。
（2）对母线设备间隔的电压互感器、熔丝保险、消谐电阻器、中性点接地线外观检查，并无异常。
图1 母线设备间隔内部设备无异常
（3）对电压互感器开展电气预防性试验，试验项目包括极间绝缘电阻、电容值、介质损耗因数tgδ、低压端对地绝缘电阻、交流耐压试验、误差及变比测试，试验结果均合格。
（4）熔丝保险阻值测量结果合格。
（5）中性点接地电阻测试结果合格。
（6）因无消谐电阻器测试仪器，决定直接进行更换处理。更换后，测试10kV电压互感器二次侧电压三次谐波降至3.4%、五次谐波降至1%以下，符合标准<4%要求，同时A相、B相电压偏差超标情况消失。
图2 谐波测试仪三次谐波数值
4.原因分析
6-35kV配电网一般采用小电流接地方式，即中性点非有效接地方式，中性点非有效接地方式主要可分为以下三种：不接地、经消弧线圈接地和经电阻接地。本电场采用经消谐电阻接地方式完成中性点接地要求。当单相接地或消失时，系统对地电容通过一次绕组有一个充放电的过渡过程。此时常有最高幅值达数安培的工频半波涌流通过，可能将高压熔丝熔断。消谐电阻器便是安装在电压互感器一次绕组Y0接线中性点与地之间的高容量非线性电阻器，起阻尼与限流的作用。安装了消谐电阻器后，工频半波涌流就可以得到有效抑制。因此，从抑制涌流的角度考虑，消谐电阻器的阻值越大越好。
图3 10kV母线PT中性点消谐电阻器安装位置
经过对已拆除的消谐电阻器进行解体检查发现，该型消谐电阻器型号为LXQ-IV-10型齿轮形大容量消谐电阻器，主体结构由两片SiC(碳化硅)电阻片和基座组成，电阻片呈齿轮状，使用万用表对其整体阻值和单电阻片阻值进行测量。
图4 消谐电阻器阻值测量情况
测试发现，消谐电阻器整体阻值和2#电阻片阻值均为+∞，未见异常；但在对1#电阻片进行阻值测试时发现该电阻片阻值为4.33兆欧，因1#和2#电阻片为串接形式，故消谐电阻器整体阻值测试为+∞。可得出结论，该消谐电阻器的异常是由1#电阻片阻值下降引起的中性点接地不可靠所致，呈现结果为消谐电阻器对三次谐波和五次谐波抑制效果降低。此方法作为一种简易排查方式，有助于缩小问题范围和快速锁定目标。
10kV侧变压器一般是三角形接线,中性点不接地,所以在变压器空载时,电压互感器的三次谐波激磁电流不易流通。因而在相电压中将出现三次谐波电压。由于三相三次谐波电压的相位是相同的，所以在辅助线圈开口处三次谐波电压为三相之和，数值很大，这个状态在10kV电力线路投入后可大大改善。因为这时电力线路三相导线的对地电容将提供三次谐波激磁电流流通，使三次谐波激磁电流在互感器原边线圈、接地点、大地、10kV电力线路、原边线圈组成的回路中循环，所以电压互感器原边线圈中性点接地必须可靠[1]。
5.总结
以上是对本次10kV消谐电阻器造成系统电压谐波偏大问题的判断和处理，此事件属于小概率事件，现场人员合理、有效的处理方法，为新能源电场变电运维专业提供了宝贵经验，具有一定的参考和使用价值。
