电网谐波及其抑制措施
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电力系统谐波的危害及其抑制措施
电力系统谐波的危害及其抑制措施电力系统谐波是指在交流电网中出现的频率为基波频率的整数倍的频率成分。
谐波的产生主要来自于非线性设备，如电弧炉、变频调速设备、开关电源等。
谐波对电力系统的稳定性和可靠性产生了许多危害，因此有必要采取相应的抑制措施。
首先，谐波对电力设备的产生严重的破坏作用。
谐波会导致设备的热耗损增加，使电力设备的温升超过正常值，从而影响设备的寿命和可靠性。
此外，谐波会引起设备的振动和共振，进一步加剧设备的磨损和破坏。
另外，谐波还会导致设备的传动系统产生冲击和振动，从而引起噪声和机械共振。
其次，谐波还会使电力系统的运行效率降低。
谐波会产生额外的功耗，使系统的负载率降低，从而导致电能的损耗增加。
此外，谐波还会引起线路过载、开关跳闸和设备故障，进一步降低系统的运行效率和可靠性。
最后，谐波对用户设备的使用造成了困扰。
谐波会导致用户设备的故障率增加，降低设备的可靠性和使用寿命。
此外，谐波还会引起设备的失真和抖动，影响设备的正常运行和使用效果，给用户带来不必要的经济损失。
为了抑制电力系统谐波，可以采取以下措施：1.提高设备和电网的抗谐波能力。
对于大功率非线性设备，可以采用有源滤波器、谐波抑制变压器等装置来抑制谐波的产生和传输。
在电网设计和运行中，要合理配置电容补偿装置和滤波器，提高电网的抗谐波能力。
2.采用合适的谐波控制技术。
可以通过谐波测量和分析，确定电网中谐波的源和传输路径，然后选择合适的谐波控制技术。
常用的谐波控制技术包括谐波滤波、谐波限制和谐波抑制等。
3.加强对谐波的监测和管理。
建立谐波监测系统，实时监测电力系统中谐波的水平和频谱特性，及时发现和解决谐波问题。
同时，制定相关的管理规范和标准，加强对设备和系统的质量检测和验收，确保设备和系统的抗谐波能力。
4.加强用户教育和意识提高。
通过开展谐波知识普及活动，提高用户对谐波的认识和了解，增强用户对谐波抑制的重视和意识，合理使用电气设备，减少谐波的产生和传输。
电力谐波的产生原因及抑制方法
电力谐波的产生原因及抑制方法电力谐波是指电力系统中产生的非正弦波形，它由于交流电系统中的非线性负载、电力线上的电容器和电感器等因素引起。
电力谐波在电力系统中的存在可能会导致设备的故障、能源浪费和电网负载能力的下降。
因此，对电力谐波的产生进行有效的抑制是非常重要的。
1.非线性负载：非线性负载是电力谐波的主要源头。
非线性负载通常包括电力电子设备，如电视、计算机、UPS电源、逆变器、风力发电机等。
这些设备的工作原理会产生非线性电流，进而导致电网中谐波的产生。
2.电容器和电感器：电容器和电感器也会对电力谐波的产生做出贡献。
在电力系统中，电容器和电感器常用于无功补偿和电能储存。
然而，由于电容器和电感器的等效电路具有谐振特性，它们会对电力谐波起到放大的作用。
3.电网接地方式：电网的接地方式也会影响电力谐波的产生。
当电网采用不完全中性接地时，地线电流会导致电子设备的谐波污染。
抑制电力谐波的方法有多种，下面将介绍几种常见的方法：1.优化电力系统设计：对于新建的电力系统，可以采用谐波抑制措施进行设计。
例如，将非线性负载远离主要的电源和敏感设备，减少非线性负载对谐波的干扰。
2.增加电力系统的容量：增加系统容量可以降低电力谐波对设备的影响。
通过增加设备的容量，可以减少设备的负载率，从而降低了负载谐波。
3.应用谐波滤波器：谐波滤波器是目前应用最广泛的抑制电力谐波的方法之一、谐波滤波器可将电力谐波从电网中滤除，从而减少对设备的影响。
4.提高设备的抗谐波能力：可以通过改善设备的设计或增加额外的抗谐波装置，使得设备能够更好地抵抗电力谐波的干扰。
5.加强监测和管理：及时监测电力谐波的产生和影响程度，对于谐波超标的情况进行调整和管理。
可以采用在线监测系统对电力谐波进行实时监测，并根据监测结果采取适当的措施。
综上所述，电力谐波的产生原因主要是非线性负载、电容器和电感器以及电网接地方式等因素的综合作用。
为了有效抑制电力谐波，需要采用适当的方法，包括优化电力系统设计、增加系统容量、应用谐波滤波器、提高设备的抗谐波能力以及加强监测和管理等。
电力系统中的谐波及其抑制措施
电力系统中的谐波及其抑制措施谐波是电力系统中常见的一种电信号，它是由电力系统中非线性设备引起的。
谐波会导致电力系统不稳定、设备损坏和通信干扰等问题，因此谐波的抑制是电力系统设计和运行中的重要问题。
谐波的产生原理是电力系统中的非线性元件（如整流器、变频器、电弧炉等）在电压或电流作用下，产生不对称的电压或电流波形，导致谐波频率的波形在电力系统中传播和扩散。
常见的谐波频率包括3次、5次、7次等奇次谐波，以及2次、4次、6次等偶次谐波。
谐波对电力系统的影响包括以下几个方面：1.电力系统不稳定：谐波产生的电压波形失真会导致电力系统的电压稳定性下降，可能导致设备的过电压或欠电压现象，进而影响到电力系统的正常运行。
2.设备损坏：谐波电流会导致电力设备内部的电机、变压器等元件温度升高，进而影响到设备的寿命和可靠性。
3.通信干扰：谐波会在电力线上传播，通过电网对通信系统产生干扰，降低通信系统的传输质量。
为了抑制谐波，可以采取以下几种措施：1.使用谐波滤波器：谐波滤波器是一种专门用于抑制谐波的滤波器。
它可以根据谐波频率的不同，选择相应的滤波器进行安装，从而削弱或消除谐波成分。
2.控制负载谐波含量：减少非线性装置的使用，或者采用符合电力系统标准的电气设备，可以降低谐波的产生和传播。
3.设备绝缘和保护：合理选择电力设备的额定容量和绝缘等级，增加设备的绝缘保护，提高设备的抗谐波能力。
4.进行谐波分析和监测：对电力系统中的谐波进行分析和监测，及时了解谐波的产生和传播情况，以便采取相应的措施进行调整和优化。
5.增加电力系统的容量和稳定性：通过增加线路容量、改善电力系统的稳定性，可以降低谐波对电力系统的影响。
综上所述，谐波是电力系统中的一个重要问题，对电力系统的稳定性和设备的正常运行产生不利影响。
通过采取谐波滤波器、控制负载谐波含量、设备绝缘和保护、谐波分析和监测、以及增加电力系统的容量和稳定性等措施，可以有效地抑制谐波，维护电力系统的正常运行。
小议电网谐波产生及抑制措施论文
小议电网谐波的产生及抑制措施【摘要】电网中谐波问题日益严重，对其进行有效的抑制，已成为电力系统安全运行工作的重要内容之一，文章主要对电网谐波的产生及抑制措施进行探讨。
【关键词】电网谐波；危害；抑制；检测随着工业、农业和人民生活水平的不断提高，电能需求成倍增长，对供电质量及供电可靠性的要求也越来越高。
同时随着我国冶金、化学工业及铁路交通运输事业的发展，电力系统中的谐波问题也日趋严重。
电网谐波使得电压、电流的波形发生了畸变，使电力系统的发、供、用电设备出现许多异常现象和故障，产生了严重的危害和影响。
对其进行有效的抑制，已成为电力系统安全运行工作的重要内容之一。
１．谐波的产生所谓谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，有数字频谱的特征。
不同频率的谐波对不同的电气设备会有不同的影响。
谐波主要产生于两类元件①含半导体的非线性电气元件；②含电弧和铁磁非线性设备。
由于这两类元件广泛存在于电力线路中，所以谐波来源于三个渠道:1.1 发电机由于三相绕组难做到绝对对称，铁芯也难做到绝对均匀，因此发电机会产生一些谐波。
1.2输配电产生谐波主要是电力变压器会产生谐波，由于变压器设计上铁芯磁密选择接近饱和点，铁芯饱和程度越高，变压器偏离线性越远，谐波电流就越大，另外变压器三相绕组、三相铁芯也是难做完全一致，也会造成谐波电流，其中三次谐波电流可达到额定电流的0.5%。
另外并联电容器如选用抑制冲击电流电抗器的电抗率不当，会将谐波电流放大。
1.3 用电设备产生谐波1.3.1 整流设备。
由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等方面得到广泛应用，给电网造成大量的谐波。
晶闸管整流采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，留下的是另一部分缺角的正弦波，为此含有大量的谐波。
统计表明整流装置产生的谐波，占所有谐波近40%，是最大的谐波源。
1.3.2变频装置。
变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备，由于采用相位控制，谐波成分复计，既有整数次谐波，还含有分数次谐波，这类装置一般功率很大，随着变频调速的发展，谐波危害会越来越大。
供电系统谐波及其抑制措施
网电压畸 变 率也 将 上 升。 所 以必 须 采 取 有 力 的措 施， 抑制 并 防 止 电 网 中 因谐 波 危 害 所 造 成 的严 重
后果。
教训是深刻的， 国内在许多电力系统和用户系统 内 都发生过无功补偿 电容器组无法 投入运行 ， 大批 电 容器损坏的事故 。 （ ）对输 电线 路 的影 响。增 加 输 电线 路 的损 ３
（ ）对无功 补偿 电容器组 的影响 。对无功 补偿 ２ 电容器组 引起谐 振或 谐 波 电流 的 放大 ， 而 导致 电 从 容 器 因过 负荷或 过 电压 而损 坏 ； 电力 电缆 也会 造 对 成 电缆 的过负荷 或过 电压击 穿 。国 内外 在这方 面的
谐波污染表现为引起 电气设备 （ 电机、 变压器 和电容器等 ） 附加损耗和发热 ： 同步发 电机的额 使 定输 出功率降低 ， 矩 降低 ， 转 变压 器 温度 升 高 ， 率 效 降低， 绝缘加速老化 ， 缩短使用寿命 ， 甚至损坏 ， 降低 继 电保 护 、 制 、 控 以及检 测装 置 的工作 精度 和可靠性 等。谐波注入电网后会使无功功率加大， 功率因数 降低， 甚至有可能引发并联或串联谐振 ， 损坏电气设 备以及干扰通信线路的正常工作。 随着我国改革开放和经济建设的发展 ， 非线性 负荷用电设备的种类、 数量和用电量将迅猛增加 ， 电
（ ）对旋转 电机 的影 响 。对 旋转 电机 （ 电机 １ 发
・
５ ・ ６
维普资讯
２０ ０ ７年 第９期
《 贵州电力技术》
（ 总第 ９ ９期 ）
① 谐 波畸变 的结果 产 生多个 过零 问题 ， 这种 多 个 过零会 破坏 电子设 备 的运 行 。最明显 的是数 字时 钟， 任何 应 用 过 零 原 理 的 同步 元 件 都 应 考 虑 这 种
后果。
教训是深刻的， 国内在许多电力系统和用户系统 内 都发生过无功补偿 电容器组无法 投入运行 ， 大批 电 容器损坏的事故 。 （ ）对输 电线 路 的影 响。增 加 输 电线 路 的损 ３
（ ）对无功 补偿 电容器组 的影响 。对无功 补偿 ２ 电容器组 引起谐 振或 谐 波 电流 的 放大 ， 而 导致 电 从 容 器 因过 负荷或 过 电压 而损 坏 ； 电力 电缆 也会 造 对 成 电缆 的过负荷 或过 电压击 穿 。国 内外 在这方 面的
谐波污染表现为引起 电气设备 （ 电机、 变压器 和电容器等 ） 附加损耗和发热 ： 同步发 电机的额 使 定输 出功率降低 ， 矩 降低 ， 转 变压 器 温度 升 高 ， 率 效 降低， 绝缘加速老化 ， 缩短使用寿命 ， 甚至损坏 ， 降低 继 电保 护 、 制 、 控 以及检 测装 置 的工作 精度 和可靠性 等。谐波注入电网后会使无功功率加大， 功率因数 降低， 甚至有可能引发并联或串联谐振 ， 损坏电气设 备以及干扰通信线路的正常工作。 随着我国改革开放和经济建设的发展 ， 非线性 负荷用电设备的种类、 数量和用电量将迅猛增加 ， 电
（ ）对旋转 电机 的影 响 。对 旋转 电机 （ 电机 １ 发
・
５ ・ ６
维普资讯
２０ ０ ７年 第９期
《 贵州电力技术》
（ 总第 ９ ９期 ）
① 谐 波畸变 的结果 产 生多个 过零 问题 ， 这种 多 个 过零会 破坏 电子设 备 的运 行 。最明显 的是数 字时 钟， 任何 应 用 过 零 原 理 的 同步 元 件 都 应 考 虑 这 种
谐波对配电网的影响及抑制措施
表１ １ ０ ｋ Ｖ及 以下配 电网谐波分量 限值指标
配 电网电压 电压正弦波 各次谐波含有 （Ｋ Ｖ） 畸变率 （％） 率 （％） 奇次 偶次
０ ． ３ ８ ６ ４ ． Ｏ
１ ０
加到 １ ２ 相 时 ，则 出现 的 ５ 次 谐波 电流将 降到 基波 电流 的 ５ ％ 左 右 ，７ 次谐 波 电流 降也将 降 到基波 电流 的 ３ ％ 左 右 ，均可 以 达到 ４倍左 右处 理效 果 。 ４ ＿ ３ 加装 谐波 抑制 和无 功补偿 装 置 配 电 网谐 波 被 动 抑 制现 广 泛 采 用 的 滤 波 器 技术 ，包 含 有 源滤 波 器 和 无 源 滤 波 器 两 大类 。利 用 时域 补偿 机 理 的有 源 滤 波 器 抑制 装 置 ，其 可 以根 据 配 电 网运 行 工 况 做 到适 时适 量 补 偿 ，且 运 行 过 程 中不 会 增 加 配 电 网 的容 性 元 件 ，但 装 置 的综 合 成 本 较 高 ，造 价 较 贵 。而 无 源 滤
关键 词 ： 电网 ；谐 波分量 ；电能质 量 ；谐 波抑 制 ； 中 图分类 号 ：Ｆ ４ ０ 文献 标识 码 ：Ａ
１ 谐 波对 配 电网的危 害
当 大 量谐 波 电流 注 入 到 配 电 网 系统 中， 就 会引起 系 统 出现电压 跌落 、 浪涌、
电网 中污染 配 电网 系统 。
口匿盔圜圆
生产与安全技术
谐波 对配 电网的影响及抑制措施
谢 飞 （ 四川省 电力公 司雅安公 司，四川 雅安 ６ ２ ５ ０ ０ ０） 摘 要：本文对谐波对配电网的危害进行 简单 归纳总结后，探讨 了配电网谐波产生的机理和主要谐波源。最后，对配电 网 系统 中抑制 和清 除 高次谐波 的主要 技 术措施 进行 了分 析研 究。
配 电网电压 电压正弦波 各次谐波含有 （Ｋ Ｖ） 畸变率 （％） 率 （％） 奇次 偶次
０ ． ３ ８ ６ ４ ． Ｏ
１ ０
加到 １ ２ 相 时 ，则 出现 的 ５ 次 谐波 电流将 降到 基波 电流 的 ５ ％ 左 右 ，７ 次谐 波 电流 降也将 降 到基波 电流 的 ３ ％ 左 右 ，均可 以 达到 ４倍左 右处 理效 果 。 ４ ＿ ３ 加装 谐波 抑制 和无 功补偿 装 置 配 电 网谐 波 被 动 抑 制现 广 泛 采 用 的 滤 波 器 技术 ，包 含 有 源滤 波 器 和 无 源 滤 波 器 两 大类 。利 用 时域 补偿 机 理 的有 源 滤 波 器 抑制 装 置 ，其 可 以根 据 配 电 网运 行 工 况 做 到适 时适 量 补 偿 ，且 运 行 过 程 中不 会 增 加 配 电 网 的容 性 元 件 ，但 装 置 的综 合 成 本 较 高 ，造 价 较 贵 。而 无 源 滤
关键 词 ： 电网 ；谐 波分量 ；电能质 量 ；谐 波抑 制 ； 中 图分类 号 ：Ｆ ４ ０ 文献 标识 码 ：Ａ
１ 谐 波对 配 电网的危 害
当 大 量谐 波 电流 注 入 到 配 电 网 系统 中， 就 会引起 系 统 出现电压 跌落 、 浪涌、
电网 中污染 配 电网 系统 。
口匿盔圜圆
生产与安全技术
谐波 对配 电网的影响及抑制措施
谢 飞 （ 四川省 电力公 司雅安公 司，四川 雅安 ６ ２ ５ ０ ０ ０） 摘 要：本文对谐波对配电网的危害进行 简单 归纳总结后，探讨 了配电网谐波产生的机理和主要谐波源。最后，对配电 网 系统 中抑制 和清 除 高次谐波 的主要 技 术措施 进行 了分 析研 究。
试论电力系统谐波危害性分析及抑制措施
采 用 电 力滤 波 装 置 就 近 吸收 谐 波 源所 产 生 的谐 波 电 流 ，是 抑 制 谐 波 污染 的有 效 措 施 。 通常 采 用 由电力 电容 器 、 电抗 器 和 电 阻
整 流变 压 器二 次 侧 的相 数越 多 ， 整流 波 形 的脉 动 数越 器 适 当组 合 而 成 的无 源 滤 波装 置 相 当显 著 。从 理论 上 讲，
流， 引 起 电容 器 和与 之相 连 的 电抗器 、 电 阻器 的损 坏 。
从 图３ 中可 以得 到 ， 电 网 侧 的谐 波 电流 可 以写 为 ：
１ ： Ｉ ‘ Ｉ ｈ — Ｉ ‘ 图３补偿 谐 波 等效 电路 图
只 要 控制 有 源 电 力 滤 波
器 的输 出电流Ｉ ‘ ， 使 其满足 Ｉ ＝ Ｉ ， 即可使电网侧 的谐波 电流Ｉ ． ｄ １ ＝ Ｏ 。 与 无源 滤 波器 相 比 ，有源 电 力滤 波器 具有 高 度 可控 性 和快 速 响 应性 ， 不 还可 抑 制 闪变 、 补 偿无 功 ， 有一 机 多能 的特 点 ： １ ． ５ 谐波会对附近系统的信号传输产生干扰， 轻者引入噪声 ， 重者导致信 仅 能补 偿各 次 谐 波 ， 号丢失 ， 使系统无法正常工作。 ①滤波特性不受 系统阻抗 的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危 险； ② 具有 自适 应 功 能 ， 可 自动 跟踪 补偿 变 化着 的谐波 。 ③ 与无 源滤 波 器相 比较 ， ２ 谐 波产 生的 机理 有 源 电力滤 波 器 体积 小 、 占地少 ， 但成 本 较高 。 １ ＿ ４谐波会引起一些敏感的 自动化设备误动作 ，同时也会导致 电气测量 仪表计量
１ ． １ 谐 波使 企 业 电网 中 的设备 产 生 附加谐 波 损 耗 ， 降低 电 网 、 输 电 及用 电 设 备 的使 用 效率 ， 增加 电网线 损 。 在三 相 四线 制 系统 中 ， 零 线会 由于流 过 大量
谐波标准及抑制谐波的措施
谐波标准及抑制谐波的措施
谐波是指振荡频率不是电网低压网络频率的交流电。
它是在低压
交流系统由于不同类型的非线性负载导致的一种现象。
在低压网络中，要抑制谐波，必须遵守相应的标准。
第一，设备的严格接入。
谐波如果进入了电网，不可避免地会影
响系统的运行和状态，影响到电网，甚至物联网，因此要求所有负载
设备必须严格遵守有关技术要求，防止谐波进入电网。
第二，增加线路的阻抗。
增加线路的阻抗，通过非线性特性将谐
波总含量降低，减少谐波进入电网，并有利于谐波容量成比例地分布
在系统中，以减轻谐波压力。
第三，使用过滤器和容抗器。
使用过滤器和容抗器，可过滤从谐
波源传送到系统的部分谐波，有效的疏散谐波，减轻谐波在系统中的
影响，防止过多的谐波进入室内线路。
第四，使用谐波平衡电路或吸收变压器。
谐波平衡电路的作用是，使系统的各部分均衡，从而有效地抑制谐波。
谐波吸收变压器是一种
抑制谐波的特殊设备，可有效地抑制谐波反射，阻止谐波进入电路。
浅谈电网谐波的危害及抑制措施
化期 间 以及 交 流 电弧 焊 机 在 焊 接 期 间 ， 电弧 的点 燃 和激 烈 变 动 形 成 亮 度 发 生 波 动 变Байду номын сангаас化 ， 使 机 内 的 元 件 出现 过 热 ， 计 算 机 及 数 据 处 理 其 并 使 高度 的非 线 性 ， 非 线 性 表 现 为 电弧 电胝 与 电弧 电 流 之 间 的 不 舰 则 和 系 统 出 现错 误 。 其 随机 变 化 的伏 安 特 性 ； ） （ 电力 电 子 元 什 为基 础 的 开关 电 源 没 备 ， ： ３ 如 各 种 电力 变流 设 备 （ 流器 、 变 器 、 频 器 ）相 控 渊 速 和 调 匿 装 置 ， 容 ３ 电 网谐 波 的 抑 制 方 法 整 逆 变 、 大
量 的 电力 晶 闸管 可 控 开 关 设 备 等 ， 们 大 量 的 用 于 化 工 、 它 电气 铁 道 ， 冶 ３１ 同 步 电 机 在 结 构 上 采 用 分 布 和 短 距 绕 组 ，消 除 了 一 些 主 要 的非 ． 金 ， 山等 工 矿 企 业 以 ， 乏 各 式 各 样 的 家 用 电 器 中。 非 线 性 表 现 为 零序 性 质 的 谐 波 ． 采 用 线 电 势 输 出方 式 ， 除 了零 序 性 质 谐 波 的影 矿 及 其 又 消 交流 波 形 的开 关 切 合 与 换 向特 性 。 响， 因此 可 以认 为 同 步 发 电 机 不 向 系 统 送 出 谐 波 电 势 。 ３２ 三 相 整 流 变 压 器 采 用 Ｙ ． ｄ或 Ｄ ｖ联 结 ，由 于 ３次 及 ３的整 数 倍 次 ２ 谐 波 的 危 害 谐 波 电 流在 三 角形 联 结 的 绕 组 内 形 成 环 流 ， 星 形 联 结 的绕 组 内 不 可 而 ｖ联 结 的 三 谐 波 的 危 害 表 现 为 引 起 电气 没 备 （ 电机 、 压 器 和 电 容 器 等 ） 加 能 产 生 ３次 及 ３的整 数 倍 次谐 波 电流 ， 因此 采 用 Ｙｄ或 Ｄ 变 附 能 损耗 和发 热 ， 发 电机 的额 定 输 出功 率 降 低 ， 矩 降低 ． 压 器 温 度 升 相整 流 变压 器 ， 使 注 入 电 网 的 谐 波 电 流 中 消 除 ３次 及 ３的整 数 倍 次 使 转 变 负 高 ， 率 降 低 ， 缘 加 速 老 化 ， 短 使 用 寿 命 ， 至 损 坏 。 低 继 电 保 谐 波 电 流 。 又 由 于 电 力 系 统 中非 正 弦交 流 电 压 或 电 路 通 常 是 正 、 两 效 绝 缩 甚 降 不 因此 采 护、 制、 控 以及 检 测 装 置 的 工 作 精 度 和 可 靠 性 等 。 波 注 入 电 网后 会 使 半 波 对 时 间 轴 是 对 称 的 ， 含 直 流 分 量 和 偶 次 谐 波 分 量 采 用 ， 谐 ｄ或 Ｄ Ｙ联 结 的 三相 整 流变 压 器后 ，注 入 电 网 的 谐 波 电流 只有 ５ 、 尤 功 功 率 加 大 ， 率 因 数 降 低 ， 至 有 可 能 引 发 并 联 或 串联 谐 振 ， 坏 用 Ｙ 功 甚 损 ７ １？ 等次 谐 波 。 这 只抑 制 高 次 谐 波 最 基 本 的 方 法 。 、 ｌ？ 电气 设 备 以及 干 扰 通 信 线 路 的正 常 工 作 。 ３３ 增 加 整 流 变 压 器 二 次 侧 的相 数 。整 流变 压 器 二 次侧 的相 数 越 多 ， ． 供 电系 统 中的 谐 波 危 害 土 要 表 现 在 以 下 几 个 方 面 ２１ 对 电动 机 和发 电机 的 影 响 。谐 波 电 流 和 电 压 对 感 应 及 同步 电 动 整 流 波 形 的脉 波 数 越 多 。其 次数 低 的谐 波 被 消 去 的也 越 多 。 ． ． 机 的危 害 主 要 是 产 生 附 加 的 损 耗 和 转 矩 。 于 集 肤 效 应 、 滞 、 流 等 ４使 各 台整 流 变 压 器 二 次侧 互 有 相 角 差 。多 台相 数 相 同 的 整流 装 置并 由 磁 涡 使整流变压器 的二次侧 互有适 当的相 角差 ， 与增加二次侧 这 随着 频 率 的增 加 而 使 在 旋 转 电 机 的铁 心 和 绕 组 中产 生 的 附 加 损 耗 增 列运行 ， 也 加 而 引 起 额 外 的温 升 ， 些 额 外 损 失 将 导 致 电 动 机 效 率 降 低 ， 影 响 的相 数 效 果 相 类 似 ． 能 大 大 减 少 注 入 电 网 的 高次 谐 波 。 这 并 ． 转矩 ， 虽对 电动机 的平均转矩 的影响不大 ， 谐波会产 生显著 的脉冲 ３４ 采 用 无 源 滤 波 器 加 以抑 制 。无 源 滤 波 器 安 装 在 电力 电 子 设 备 的 但 交 流 侧 ， Ｌ Ｒ、 由 、 Ｃ元 件 构 成 谐 振 回路 ， 滤 波 器 的 各 组 Ｒ Ｌ Ｃ 回路 使 — — 转 矩 ． 能 比现 电 机 转 轴 扭 曲 振 动 的 问 题 。 可 、 １… 使 ２２ 对 变 压 器 的 影 响 。谐 波 电 流 使 变 压 器 的 铜 耗 增 加 ， 别 是 ３次 及 分 别 对 需 要 消 除 的 ５ ７、１ … 等 次 谐 波 进 行 调 谐 ， 之 发 生 串联 谐 ． 特 从 其 倍 数 次 谐 波 对 三 角 形 连 接 的变 压 器 ， 在 其 绕 组 中形 成 环 流 ， 绕 振 。 由于 串联 谐 振 回路 阻 抗 极 小 ， 而 使 这 些 谐 振 电 流 被 它 分 流 吸 收 会 使 组 过 热 ： 星 形 连 接 的 变 压 器 ， 绕 组 中 性 点 接 地 ， 该 侧 电 网 中 分 布 而 不 注 入 公 用 电 网 中 去 。 对 当 而 ． 向 电容 较 大 或 者 装 有 中性 点 接 地 的 并 联 电 容 器 时 。 能 形 成 ３次谐 波 谐 ３５ 采 用 有 源 滤 波 器 加 以抑 制 。利用 可 控 的功 率 半 导体 器 件 ， 电 网 可 使 振 ， 波 使 变压 器 的 铜 耗 和铁 耗 增 大 ， 此 要 减 少 变 压 器 的 实 际使 用 中输 入 与原 有 的谐 波 电流 幅 度相 等 相位 相 反 的 电 流 ． 电 网 中 的 总谐 谐 因 波 电 流 趋 向于 零 ， 到 实 时补 偿 谐 波 的 目 的 。 达 容 量 。 除 此 之 外 ， 波 还 导 致 变 压 器 噪声 增 大 ． 时 还发 出 金属 声 。 谐 有 ． ｙｌ 由 ｙｌ联 ２３ 对 输 电 线 路 的 影 响 。由 于输 电 线路 阻抗 的频 率特 性 ， 路 电 阻 随 ３６ 选 用 Ｄ ｎ１联 结 的 三 相 配 电变 压 器 。 于 Ｄ ｎ１ 结 的三 相 配 电 ． 线 使 着 频 率 的 升 高 而 增 加 。 在集 肤 效应 的 作用 下 ， 波 电 流 使 输 电线 路 的 变 压 器 的高 压 绕 组 为 三 角 形 联 结 ， ３次及 ３的 整 数 倍 次 的 高 次 谐 波 谐
量 的 电力 晶 闸管 可 控 开 关 设 备 等 ， 们 大 量 的 用 于 化 工 、 它 电气 铁 道 ， 冶 ３１ 同 步 电 机 在 结 构 上 采 用 分 布 和 短 距 绕 组 ，消 除 了 一 些 主 要 的非 ． 金 ， 山等 工 矿 企 业 以 ， 乏 各 式 各 样 的 家 用 电 器 中。 非 线 性 表 现 为 零序 性 质 的 谐 波 ． 采 用 线 电 势 输 出方 式 ， 除 了零 序 性 质 谐 波 的影 矿 及 其 又 消 交流 波 形 的开 关 切 合 与 换 向特 性 。 响， 因此 可 以认 为 同 步 发 电 机 不 向 系 统 送 出 谐 波 电 势 。 ３２ 三 相 整 流 变 压 器 采 用 Ｙ ． ｄ或 Ｄ ｖ联 结 ，由 于 ３次 及 ３的整 数 倍 次 ２ 谐 波 的 危 害 谐 波 电 流在 三 角形 联 结 的 绕 组 内 形 成 环 流 ， 星 形 联 结 的绕 组 内 不 可 而 ｖ联 结 的 三 谐 波 的 危 害 表 现 为 引 起 电气 没 备 （ 电机 、 压 器 和 电 容 器 等 ） 加 能 产 生 ３次 及 ３的整 数 倍 次谐 波 电流 ， 因此 采 用 Ｙｄ或 Ｄ 变 附 能 损耗 和发 热 ， 发 电机 的额 定 输 出功 率 降 低 ， 矩 降低 ． 压 器 温 度 升 相整 流 变压 器 ， 使 注 入 电 网 的 谐 波 电 流 中 消 除 ３次 及 ３的整 数 倍 次 使 转 变 负 高 ， 率 降 低 ， 缘 加 速 老 化 ， 短 使 用 寿 命 ， 至 损 坏 。 低 继 电 保 谐 波 电 流 。 又 由 于 电 力 系 统 中非 正 弦交 流 电 压 或 电 路 通 常 是 正 、 两 效 绝 缩 甚 降 不 因此 采 护、 制、 控 以及 检 测 装 置 的 工 作 精 度 和 可 靠 性 等 。 波 注 入 电 网后 会 使 半 波 对 时 间 轴 是 对 称 的 ， 含 直 流 分 量 和 偶 次 谐 波 分 量 采 用 ， 谐 ｄ或 Ｄ Ｙ联 结 的 三相 整 流变 压 器后 ，注 入 电 网 的 谐 波 电流 只有 ５ 、 尤 功 功 率 加 大 ， 率 因 数 降 低 ， 至 有 可 能 引 发 并 联 或 串联 谐 振 ， 坏 用 Ｙ 功 甚 损 ７ １？ 等次 谐 波 。 这 只抑 制 高 次 谐 波 最 基 本 的 方 法 。 、 ｌ？ 电气 设 备 以及 干 扰 通 信 线 路 的正 常 工 作 。 ３３ 增 加 整 流 变 压 器 二 次 侧 的相 数 。整 流变 压 器 二 次侧 的相 数 越 多 ， ． 供 电系 统 中的 谐 波 危 害 土 要 表 现 在 以 下 几 个 方 面 ２１ 对 电动 机 和发 电机 的 影 响 。谐 波 电 流 和 电 压 对 感 应 及 同步 电 动 整 流 波 形 的脉 波 数 越 多 。其 次数 低 的谐 波 被 消 去 的也 越 多 。 ． ． 机 的危 害 主 要 是 产 生 附 加 的 损 耗 和 转 矩 。 于 集 肤 效 应 、 滞 、 流 等 ４使 各 台整 流 变 压 器 二 次侧 互 有 相 角 差 。多 台相 数 相 同 的 整流 装 置并 由 磁 涡 使整流变压器 的二次侧 互有适 当的相 角差 ， 与增加二次侧 这 随着 频 率 的增 加 而 使 在 旋 转 电 机 的铁 心 和 绕 组 中产 生 的 附 加 损 耗 增 列运行 ， 也 加 而 引 起 额 外 的温 升 ， 些 额 外 损 失 将 导 致 电 动 机 效 率 降 低 ， 影 响 的相 数 效 果 相 类 似 ． 能 大 大 减 少 注 入 电 网 的 高次 谐 波 。 这 并 ． 转矩 ， 虽对 电动机 的平均转矩 的影响不大 ， 谐波会产 生显著 的脉冲 ３４ 采 用 无 源 滤 波 器 加 以抑 制 。无 源 滤 波 器 安 装 在 电力 电 子 设 备 的 但 交 流 侧 ， Ｌ Ｒ、 由 、 Ｃ元 件 构 成 谐 振 回路 ， 滤 波 器 的 各 组 Ｒ Ｌ Ｃ 回路 使 — — 转 矩 ． 能 比现 电 机 转 轴 扭 曲 振 动 的 问 题 。 可 、 １… 使 ２２ 对 变 压 器 的 影 响 。谐 波 电 流 使 变 压 器 的 铜 耗 增 加 ， 别 是 ３次 及 分 别 对 需 要 消 除 的 ５ ７、１ … 等 次 谐 波 进 行 调 谐 ， 之 发 生 串联 谐 ． 特 从 其 倍 数 次 谐 波 对 三 角 形 连 接 的变 压 器 ， 在 其 绕 组 中形 成 环 流 ， 绕 振 。 由于 串联 谐 振 回路 阻 抗 极 小 ， 而 使 这 些 谐 振 电 流 被 它 分 流 吸 收 会 使 组 过 热 ： 星 形 连 接 的 变 压 器 ， 绕 组 中 性 点 接 地 ， 该 侧 电 网 中 分 布 而 不 注 入 公 用 电 网 中 去 。 对 当 而 ． 向 电容 较 大 或 者 装 有 中性 点 接 地 的 并 联 电 容 器 时 。 能 形 成 ３次谐 波 谐 ３５ 采 用 有 源 滤 波 器 加 以抑 制 。利用 可 控 的功 率 半 导体 器 件 ， 电 网 可 使 振 ， 波 使 变压 器 的 铜 耗 和铁 耗 增 大 ， 此 要 减 少 变 压 器 的 实 际使 用 中输 入 与原 有 的谐 波 电流 幅 度相 等 相位 相 反 的 电 流 ． 电 网 中 的 总谐 谐 因 波 电 流 趋 向于 零 ， 到 实 时补 偿 谐 波 的 目 的 。 达 容 量 。 除 此 之 外 ， 波 还 导 致 变 压 器 噪声 增 大 ． 时 还发 出 金属 声 。 谐 有 ． ｙｌ 由 ｙｌ联 ２３ 对 输 电 线 路 的 影 响 。由 于输 电 线路 阻抗 的频 率特 性 ， 路 电 阻 随 ３６ 选 用 Ｄ ｎ１联 结 的 三 相 配 电变 压 器 。 于 Ｄ ｎ１ 结 的三 相 配 电 ． 线 使 着 频 率 的 升 高 而 增 加 。 在集 肤 效应 的 作用 下 ， 波 电 流 使 输 电线 路 的 变 压 器 的高 压 绕 组 为 三 角 形 联 结 ， ３次及 ３的 整 数 倍 次 的 高 次 谐 波 谐
电力系统中的谐波及其抑制措施
电力系统中的谐波及其抑制措施供电公司吕向阳【摘要】在电能质量多种指标中，受干扰性负荷影响，谐波是最为普遍的。
该文介绍了电力系统中的主要谐波源、谐波的危害及抑制措施。
关键词谐波抑制措施一、概述在理想的情况下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。
但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。
我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率（在我国取工业用电频率50HZ为基波频率）整数倍的正弦分量，又称为高次谐波。
在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线形阻抗的电气设备（又称为非线形负荷）供电的结果。
这些非线形负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电能质量变坏。
因此，谐波是电能质量的重要指标之一。
供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的电气、电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作，必须采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
二、谐波源谐波源是指向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。
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。
在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。
谐波的产生主要是来自下列具有非线形特性的电气设备：（1）具有铁磁饱和特性的铁心设备，如：变压器、电抗器：（2）以具有强烈非线形特性的电弧现象的设备，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电源设备，如：各种电力交流设备（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，它们大量的用在化工、电气化铁道、冶金、矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线形电气设备（或称之为非线形负荷）的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们具有其电流不随电压同步变化的非线形的电压—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，此外电网还须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。
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河南科技2012.01上
工业技术
INDUSTRY TECHNOLOGY
在电力电子技术快速发展的今天，用电负荷日益增加，变频器驱动的电动机系统因其控制流程方便、节能效果明显、维护简单和网络化等优点，在电力系统中得到了广泛应用。
变频器在变频过程中都会使它的输入、输出端产生高次谐波，输入端的高次谐波会通过输入电源线对公用电网产生影响，输出端的高次谐波会对电动机等负载造成很大的负面影响。
因此，研究谐波的来源、影响、检测方法和抑制措施是很有必要的。
一、谐波的产生原因
电力系统中的三相交流发电机发出的三相交流电压一般可认为是50Hz 的正弦波，但由于系统中存在各种非线性元件，致使系统和用户的线路内出现了谐波，使电压或电流波形发生畸变。
系统中产生谐波的非线性元件很多，尤其以大型硅整流设备和大型电弧炉所产生的谐波最为突出，严重影响系统的电能质量。
二、谐波的危害性
谐波对电气设备的危害极大，具体来说，当谐波电流通过变压器时，变压器铁芯的损耗明显增加，发热量激增，致使铁芯使用寿命缩短；当谐波电流通过交流电动机时，会使电动机转子发生震动，增大电动机产生的噪声，严重影响电动机的正常工作；当谐波电压加在电容器两极时，由于电容器对谐波的阻抗很小，电容器很容易发生过负荷甚至烧毁。
此外，谐波电流会使电力线路的电能损耗和电压损耗增加，使计量电能的感应式电度表计量不准确，特别是电子式电度表会被严重干扰，无法正常工作，甚至被烧毁；会使电力系统发生电压谐振，使线路产生过电压，有可能击穿线路设备的绝缘，造成事故；还可能造成系统的继电保护和自动装置误动作，对电力线路附近的通信线路和通信设备产生信号干扰。
由此可见，谐波的危害是十分严重的，应高度重视。
三、谐波测量
谐波的危害是评价电能质量的一个重要指标，有必要在电网日常运行中加以检测和监测。
由于电网谐波问题的复杂性，采用一定的理论计算，很难准确反映电网的实际情况，通常采用实测电网谐波的干扰来保证电网的安全运行和高质量供电。
常用的谐波分析仪种类较多，常见的有谐波检测报警仪、谐波频谱分析仪、电能质量综合分析仪。
发达国家在研制和使用谐波分析仪方面较先进，所生产的仪器功能齐全、测量范围广，使用方便可靠，价格较高，如美国fluke 电能质量分析仪、日产数字型电能分析仪。
而国产仪器性能方面则较差，数据采集方面也不太理想，但价格较低。
如国产dxj 系列谐波检测仪、国产gxf 系列谐波频谱分析仪等。
四、谐波抑制措施
谐波抑制措施常见的有3类：一是装设谐波补偿装置来补偿谐波。
二是对电力电子装置本身进行改造，减少其产生的谐波，控制其功率因数为1。
三是在市电网络中采用适当的措施来抑制谐波。
具体方法有以下几种。
1.合理选用电力电子设备。
选用电力电子设备时，尽量选
脉动数较大或有一定移相角的换流变压器。
12相脉冲整流THDv （电压畸变率）为10%~15%，18相脉冲整流的THDv 为3%~
8%，缺点是需要专用变压器，不利于设备的改造，价格较高。
2.合理改造电力电子装置。
在用户进线处加串联电抗器，
以增大和电气系统的电气距离，减小谐波的相互影响；具有谐波互补性的装置应集中，否则会分散或交错使用，适当限制谐波量大的工作方式。
当设备本体无法改造时，可在谐波源附近安装有源电力滤波器来吸收谐波电流，但补偿容量较小，造价较高。
3.保持电源三相平衡。
从电源电压、线路阻抗、负载特性
等方面找出不平衡原因，改善电源三相不平衡度；加装无功功率补偿装置，抑制电压波动、闪变、三相不平衡；增大供电电源容量，减小谐波含量。
4.改进设备或装置性能，提高用电设备的抗干扰能力。
信
号线与动力线分开配线，尽量使用双绞线降低共模干扰。
在通讯电子控制系统中，编制的软件可适当增加对检测信号和输出控制部分的软件滤波，以增强系统自身的抗干扰能力。
5.安装电力滤波器。
无源电力滤波器无功补偿效果良好，
适合于稳态谐波场所。
有源电力滤波器动态性能好，响应时间(15μs)短，三相补偿谐波电流的功率损耗低（小于设备额定功率的3%），适合于暂态谐波或谐波成分复杂、变化较快、随机性
较强的场所。
五、应用实例
目前工厂普遍采用变频调速，大多是6脉冲触发变频器，5次谐波含量较高。
以某厂1台980kW/690V 三相异步电动机为例，该电动机由西门子6脉冲变频器传动调速。
可在变频器输入端并联安装1台诺基亚无源电力滤波器，主要吸收变频器产生的5次谐波。
投用前5次谐波畸变率为28.8%，投用后变成1.7%，补偿率超过90%,基本可以消除系统的5次谐波干扰。
无源滤波器结构中的电容器提高线路末端功率因数达到100%，节约电能统计结果显示投入后比投入前月节电超过8000kW ·h ，取得了良好的经济效益。
电网谐波对公用电网具有一定程度的破坏，是电网污染源
之一，当前使用的各种方法都各有利弊，因此，分析和研究谐波
的抑制措施具有重要的现实意义。
H
K 镇平县电业局王金伟
电网谐波及其抑制措施
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