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文件编号：RHD-QB-K6232 （解决方案范本系列）编辑：XXXXXX查核：XXXXXX时间：XXXXXX电网中高次谐波的危害及抑制措施标准版本电网中高次谐波的危害及抑制措施标准版本操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。
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引言随着电力电子器件及微电子技术的迅速发展，大量的非线性用电设备广泛应用于冶金、钢铁、能源、交通、化工等工业领域，如电解装置、电气机车、轧钢机械和高频设备等接入电力网，是电网的谐波污染状况日益严重，降低了系统的电能质量。
1. 谐波产生的原因电力网中的谐波有多种来源，在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压、电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。
接入低压电力系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的谐波和变化的谐波两大类。
稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不随时间变化，如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波，这类设备对电网来说表现为恒定的负载。
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施变频器是一种用于改变电源频率的电器设备，广泛应用于电机驱动、电力电子设备等领域。
在变频器的工作过程中会产生高次谐波，而高次谐波的存在会给电力系统带来危害。
本文将从高次谐波的危害和抑制措施两个方面进行探讨，并给出一些相应的解决方案。
变频器产生的高次谐波对电力系统的危害主要有以下几个方面。
1. 电力系统损耗增加：高次谐波会导致系统电源供应波形变形，进而增加系统中电能传输线路和设备的损耗。
特别是在电子产品大量使用的现代化设备中，高次谐波的存在会导致设备工作效率低下，使用寿命缩短。
2. 系统电能质量下降：高次谐波会导致系统电压波形变形，从而引起电能质量下降。
高次谐波会造成电压失真，使得供电电压与设备额定电压不匹配，进而引起设备故障。
3. 对其他设备的干扰：高次谐波会通过电力系统传导和辐射的方式影响到其他设备，造成其工作异常。
尤其是对于精密仪器、控制设备等敏感设备来说，高次谐波的干扰会导致其工作不稳定、数据误差等问题。
为了抑制变频器产生的高次谐波，可以从以下几个方面进行措施。
1. 滤波器：在变频器的输出端或者输入端加装合适的滤波器，可以有效地抑制高次谐波。
滤波器的主要作用是将高次谐波滤除或减小到安全范围内。
在选择滤波器时，需要考虑其频率特性和功率容量等因素。
2. 分析和设计：在变频器的设计过程中，可以通过仿真和分析的方式来预测高次谐波的产生，并采取相应的措施，如优化输出滤波器、改进控制策略等，以减小高次谐波的产生。
3. 优化电网：改善电力系统的供电条件，可以减小高次谐波的影响。
合理布置电力设备，减小谐波传导和辐射的路径，也能有效地抑制高次谐波的传播。
4. 教育和培训：加强对变频器高次谐波危害和抑制措施的教育培训，提高从业人员对高次谐波的认识和理解，培养其解决和处理高次谐波问题的能力。
变频器产生的高次谐波对电力系统和相关设备都会带来危害。
我们需要重视高次谐波问题，采取相应的措施进行抑制。
高次谐波的危害及其抑制措施作者：郭书英来源：《装饰装修天地》2015年第04期摘要：随着现代科学技术的发展及人民生活水平的提高，电子信息设备、电力电子换流设备在工业领域大量涌现，气体放电灯、电子镇流器在工厂、公共建筑照明设计中大量应用，变频空调、电视机、计算机等家用电器的用电负荷也越来越大，使得在配电系统的工程设计中遇到越来越多的谐波源。
如何进行谐波治理、提高供电质量这个问题一直困扰着我们广大的设计者。
本文主要阐述了工业与民用配电系统中常遇到的谐波源及其产生的原因和危害，并提出针对性的抑制措施。
关键词：配电系统；工程设计；谐波源谐波污染；谐波抑制一、谐波治理的必要性随着现代科学技术的发展及人民生活水平的提高，电子信息设备、电力电子换流设备在工业领域大量涌现，气体放电灯、电子镇流器在工厂、公共建筑照明设计中大量应用，变频空调、电视机、计算机等家用电器的用电负荷也越来越大，使得在配电系统的工程设计中遇到越来越多的谐波源。
如何进行谐波治理、提高供电质量这个问题一直困扰着我们广大的设计者。
电力电子设备等非线性负载产生的高次谐波，增加了电力系统的无功损耗。
配电系统的合理设计、用电设备的正确选型（尤其谐波指标的确定）对于提高电能使用效率至关重要。
因此，国家对公共电网、用户配电系统均规定了谐波限值。
要求对公共电网，电力公司向用户提供的电能质量应符合《电能质量公共电网谐波》GB/T14549-1993的要求。
对用户配电系统，电力系统公共连接点（电压侧）的谐波电压（相电压）限值及全部用户向该点注入的谐波电流分量（方均根）均不能超过规定值，对不符合该规范要求的，应采取措施，直至符合该规范的要求为止。
二、常见的谐波源及其产生的原因1.基本概念交流电网中，由于许多非线性电气设备的投入运行，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波形。
非正弦波通常是周期性电气分量，根据傅里叶级数分析，可分解成基波分量和具有基波分量整数倍的谐波分量。
谐波产生的原因危害和抑制措施0前言随着电力电子技术的飞速发展，各种新型用电设备越来越多地问世和使用，高次谐波的影响越来越严重。
电力系统受到谐波污染后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。
以前，电力系统考核电能质量的主要指标是电压的幅值和频率，现在世界各国都把电网电压正谐波形畸变率极限值作为电能质量考核指标之一，正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。
因此，研究和分析谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。
1谐波产生的原因在供电系统中谐波的发生主要是由两大因素造成的:（1）可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用，晶闸管在大量家用电器中的普通采用以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。
（2）设备设计思想的改变。
过去倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较大的设计。
现在为了竞争，对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。
例如有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段，而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。
2谐波对电力系统的危害谐波对电力系统的污染日益严重，谐波源的注入使电网谐波电流、谐波电压增加，其危害波及全网，对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。
现将对具体设备的危害分析如下：（1）交流发电机。
同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗，热损耗除谐波电流铜损I2nR以外，还由于电流的集肤效应，产生附加损耗，对转子引起热损耗增大。
对大型汽轮发电机来说，若发生多次谐波振荡，谐波电流超过额定电流的25％时，由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。
对变压器来说，铁芯产生热损耗，尤其是涡流损耗大，在变压器绕组中有谐波电流，在铁芯中感应磁通，产生铁损。
（2）架空线路谐波电流产生热损，较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭，导致单相重合闸失败。
电缆中的谐波电流会产生热损，使电缆介损、温升增大。
（3）电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗，加快电力电容器绝缘老化。
电网中高次谐波的危害及抑制措施王 博Ξ(胜利石油管理局海洋钻井公司,山东威海 264209)摘 要:电子技术在电力系统中的应用优化了电力系统,同时也给电力系统带来了严重的谐波污染问题。
高次谐波已成为电力系统的最大“公害”,必须采取有效的措施来加以抑制。
本文介绍并且分析了胜利二号钻井平台电网中谐波污染的原因及对系统设备造成的危害,并探讨了其有效的抑制方法。
关键词:高次谐波;电网;谐波抑制 2006年春,胜利二号钻井平台更换了电站和SCR 系统,使平台的生产能力得到了极大的提高,但是由于采用了大量的非线性的电子产品形成的用电设备,如晶闸管和高频设备等接入电力网,使平台电网的谐波污染状况日益严重,大负荷运转状态时谐波分量超过30%,极大的降低了平台电力系统的电能质量。
1.谐波产生的原因电力网中的谐波有多种来源,在电力的生产、传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
接入低压电力系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的谐波和变化的谐波两大类。
稳定的谐波电流是指谐波的幅度不随时间变化,如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波,这类设备对电网来说表现为恒定的负载。
由激光打印机、复印机等产生的各次谐波的幅值随时间变化,称之为波动的谐波,这类设备对电网来说是一个随时间变化的负载。
变化的谐波产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备:(1)具有铁磁饱和特性的铁芯设备,如:变压器、电抗器等;(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备,如:交流弧焊机等;(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备,如:各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置,大容量的电力晶闸管可控开关设备等,并且这些设备大量的使用于钻井平台。
以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流,即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压,但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压、电流特性,使得流过电网的电流是非正弦波形的,这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成,即产生的谐波,使电网电压严重失真,此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。
电力系统中高次谐波的危害及抑制措施
摘要：电力谐波严重地污染电网，威胁着电力系统电气设备的安全。
本文着重介绍了电力系统中高次谐波的危害，并提出了消除或降低电网中的高次谐波和抑制谐波的多种方法。
关键词：高次谐波危害负荷波形畸变
随着电力电子技术的飞速发展，各种新型用电设备越来越多地问世和使用，高次谐波的影响越来越严重。
以前，电力系统考核电能质量的主要指标是电压的幅值和频率，现在世界各国都把电网电压正谐率极限值作为电能质量考核指标之一，正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。
因此，研究和分析谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。
1、高次谐波的危害
电网中高次谐波。
将消耗电力系统中的无功功率，并导致电网电压下降、波动和畸变，大大增加了输电线路的损耗，影响电力系统中的继电保护和自动控制装置的可靠运行。
高次谐波的危害是多方面的，其主要的危害是：
1.1对电气设备绝缘的破坏
由于高次谐波的产生，使得诸如电动机、变压器等电气设备的有效电阻会因趋肤效应而增大，致使附加损耗增大，温升超过正常值，加速绝缘老化，严重影响电气设备的使用寿命。
1.2使电容器过负荷和过电流
电力电容器对高次谐波电压的反应比较灵敏，在某些频率下会产生谐振，无论发生串联谐振还是并联谐振，电容器都将流过较大的谐波电流。
同时，电容器的容抗XC=1/2Hfc，与频率成反比。
谐波次数越高，容抗越小，因此，高次谐波将使电容器成倍地过负荷、过电流，声音异常，甚至鼓胀或爆炸，严重地损坏电容器。
1.3产生脉动转矩
定子旋转磁场与转子不相对应的谐波电流相互作用产生脉动转矩。
使电动机的转动发生一系列跳动和步进现象。
1.4导致继电器误动作
由于谐波的存在，将大大削弱差动继电器的快速动作，严重地影响供电设备、仪表装置安全、可靠地运行和正常地工作。
1.5使断路器不能良好地运行
谐波电流严重地影响断路器的断流能力，导致电流过零时di/dt值提高，使中断更加困难。
消弧线圈有助于电弧进人电弧隔板，而高次谐波的存在使消弧线圈不能很好地运行，其无效的动作延长了燃弧时间，最易导致断路器故障。
1.6严重干扰通讯系统
电力网传送的功率与通讯传输的功率相差悬殊，前者对后者产生静电感应和电磁感应。
由于电力系统存在的谐波电流的零序分量与电力线路不平衡产生的基波电流的零序分量在空间产生零序磁通，使电力系统和通讯系统之间产生电磁耦合，在通讯线路上产生干扰信号，严重地破坏了通讯系统的正常工作。
对于谐波的限值标准，各国也有差异。
就谐波的次数而言，低次一般取2，最高次取19、25、40、50不等，有些国家还不作限制。
如西德只取5、7、11、13次作为限值的次数。
美国在指标上则根据电压等级和系统分别规定了电压畸变值，英国则规定三级限制标准。
自今为止，还没有国际公认的推荐标准。
我国在国家标准中也规定了谐波的限值。
2、按谐波产生的主被动型选择防治与控制方式
谐波的防治和消除措施就形态分主动型和被动型。
所谓主动型就是从装置的本身出发，在设计时尽量使谐波较少或不产生谐波。
而在现实的应用过程中，多数都是被动型。
2.1选择合适的配电网来防控谐波
选择太短路容量的配电网，可以有效地防治谐波，这是因为电力系统属相对稳定的系统，则这种方法的应用范围是有限的。
2.2合理选择变压器组别
这种方法属于被动型。
为既防治谐波,又能提高继电保护的灵敏度，电力系统终端配电变压器接线的组别选择很重要，通常都选△/YO和△，Y型。
就接线形式的应用来讲，△/YO型接线组别多应用在普通配电变压器上，低压配电网常采用YO-YO接线方式。
这类接线变压器的谐波来源主要在照明设备和小功率整流变频设备，谐波中的正序、负序和零序分量组都将在副方绕组中流通，而原方绕组感应出的零序分量组谐波将在△接线方式绕组中形成环路而短接
被滤除，感应出的正序、负序分量组谐波则注入配电电网。
在△/Y型接线组别的双圈式整流变压器(较多使用的接线方式)中，低压配电网常采用y-Y型接线方式，变压器的原方和副方线电压中均不含有零序分量组谐波，但在副方相电压中含有零序分量组谐波，它影响低压侧其它单相负荷。
选用△/Y0型接线组别，通过中性线的是没有价值的零序分量组谐波电流，因此整流变压器常选用△/Y型接线，它的中性点通过高阻接地或不接地。
通过以上的分析可知，合理选择变压器的接线组别，可以有效避免零序分量组谐波源流人上一级配电网中。
2.3安装滤波器或调谐电抗器防控谐波
滤波器就有源无源分两种类型，即有源滤波器和无源滤波器。
它们都是设置在谐波源上或谐波电流较严重的地方。
串联的电抗器的电感量，选定接近于滤波器发生某次谐波频率串联谐振时的电感量,LC滤波器在这一谐波频率处形成较低的阻抗值(接近零)，以便于吸收大部分的谐波电流。
带调谐电抗器的补偿电容器，主要用在谐波含量没有超标的配电系统中。
但在谐振频率时呈感性，避免并联谐振的发生，并能吸收部分谐波电流(10％-30％)。
根据国家标准，调谐电抗器电感率取值4 5％-6％(5次谐波)。
电感率若取6％，也就是对应的频率为204Hz,避开了5次谐波(250Hz)的谐振。
有源滤波技术的设计基本思路是：运用电子技术提供一个在谐波频率处等效阻抗为无穷小的并联支路或等效阻抗为无穷大的串联支路，这样也就分并联型有源滤波器和串联型有源滤波器。
应该注意的是：在有谐波的电力网中，功率因数补偿应使用调谐式或滤波式补偿电容器组，而且电容器额定电压应高于电网电压。
还应先分析谐波的高低，确定滤波处理方法，然后再选择合适的电抗器电感率。
2.4电缆屏蔽防止谐波干扰
它属于被动型控制。
变频器所采用的变频技术都是以正弦脉宽调制技术为主(简称SPMW)，起输出电压由一系列方波组成，属于非正弦周期分量，其配电电缆中有谐波电流流过，对电缆要采取屏蔽措施，以消除谐波干扰，特别是对计算机控制电缆的干扰。
Rockwell公司开发出新的屏蔽技术，就是将一般的四芯等截面电力电缆中的中性线分成三根等截面小电缆，并呈倒品字布置，截面积之和与相线截面积相等，与另三根呈品字布置的相线结合在一起，这样可以防止谐波干扰。
2.5增加整流相数抑制高次谐波干扰
这种属于主动型控制方法。
根据傅立叶变换计算可知，整流器产生的高次谐
波次数为：n=mp±1，当整数相数p=6时，则有5、7、11、13……次数谐波；当p=12时，则有11、13、23、25……次谐波。
理论上增加整流相数，可以消除较低次数的谐波成分，如12相整流比6相整流变少了5次和7次谐波。
但是，整流器相数的增加，导致整流变压器的联线愈复杂，体积也大了，成本也高了，而谐波的畸变率仍然较高。
近来出现了准多脉整流技术，它是根据移相触发技术近似实现多相整流的原理，抑制谐波的效果相同，但技术难度较低所以有发展前途。
2.6在整流器直流侧抑制谐波
这类控制方式也属于主动型。
它主要应用在谐波设备的制造中，有无源功率因数矫正技术和有源功率因数矫正技术。
无源功率因数矫正技术可将整流器功率因数从通常的0.65提高到O.95左右，输入电流畸变率降低到30％；有源功率因数矫正技术可将功率因数提高到0.99左右，输入电流畸变率降低到15％左右。
3、结论
(1)谐波的发生影响整个电力系统的环境，如在通讯中因发生谐波噪声使通话质量下降，使控制和保护设备发生误动作以及使电力装置与系统过载，给电力系统正常运行造成危害。
(2)谐波的管理通常是制定用户公共连接点处的电压谐波含量限制标准，即制定有关标准，采取相应措施，严格控制，净化电力系统环境。
(3)在测量谐波时必须注意PT与CT的精确度，否则造成误差很大，用CT 末屏分压测取系统的谐波电压具有准确、方便的优点。
在超高压系统谐波电压测试中得到推广运用。
