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谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗，降低了输变电及用电设备的效率。
关于“谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法”的详细说明。
1.谐波的产生和危害有哪些1.谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗，降低了输变电及用电设备的效率。
2.谐波可以通过电网传导到其他的电器，影响了许多电气设备的正常运行，比如谐波会使变压器产生机械振动，使其局部过热，绝缘老化，寿命缩短，以至于损坏；还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。
3.谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振，从而使谐波放大。
4.谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作，使电气仪表计量不准确，甚至无法正常工作。
5.电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受到干扰，严重时使系统无法得到正确的检测信号，或使控制系统紊乱。
2.谐波的抑制方法(一)降低谐波源的谐波含量在谐波源上采取治理措施，从源头上最大限度地避免谐波的产生。
这就需要在设计、制造和使用谐波源设备时，要注意谐波对供电系统及其供用电设备的影响，采取切实可行的治理措施。
用电业务管理部门要严格把关，对于没有采取治理措施的谐波源用户，要禁止其入网运行。
(二)在谐波源处吸收谐波电流这种方法是对已有谐波进行有效抑制的方法，也是目前电力系统使用最为广泛地抑制谐波的方法。
其主要方法有以下几种：1.无源滤波器无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。
这种方法由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。
2.有源滤波器有源滤波器即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。
3.防止并联电容器组对谐波的放大在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。
变频器谐波对供电线路的影响
变频器属于非线性负荷，它从电网汲取非正弦电流，引起电网电压畸变，它既是一个谐波源，又是一个谐波接收者。
作为谐波源，它对各种电气设备，自动装置、计算机、计量仪器以及通信系统均有不同程度的影响。
对于供电线路来说，由于谐波的作用，恶化了电网质量指标，降低了电网的牢靠性，增加了电网损失，缩短了电气设备的寿命。
其产生的主要危害有：
(1) 增加了电网中发生谐振的可能性，从而造成很高的过电流或过电压而引发事故的危急性。
(2) 增加附加损耗，输电及用电设备的效率和设备利用率。
(3) 使电气设备（旋转电机、电容器、变压器等）运行不正常，加速绝缘老化，从而缩短它们的使用寿命。
(4) 使测量和计量仪器、仪表、自动装置、计算机系统，以及很多用电设备运转不正常或者不能正常动作或操作。
(5) 干扰通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备。
(6) 某些状况下，它不仅产生谐波，而且还引起供电电压波动和闪变，甚至引起三相电压不平衡，会危及电网平安经济运行，并影响电气设备的正常用电和周边用户。
要降低谐波的影响程度，可以实行各种措施，但对于变频器来说，主要是在其回路中加装沟通电抗器。
谐波是一种频率为基波频率整数倍的波形，电力系统中的谐波主要来源于非线性负载，如电力电子设备、电弧炉、轧机等。
谐波的存在会对电力系统的稳定运行造成影响，严重时可能导致电力事故的发生。
谐波对电力系统的危害主要体现在以下几个方面：
1. 电力设备的过热和损坏：谐波会导致电力设备的附加损耗，使得设备温度升高，加速设备老化，甚至导致设备损坏。
2. 保护装置的误动作：谐波会影响电力系统保护装置的正常工作，导致保护装置误动作，从而引发电力事故。
3. 电力系统的稳定性降低：谐波会影响电力系统的稳定运行，导致系统电压、电流波形失真，严重时可能导致系统崩溃。
4. 对通信设备的干扰：谐波会干扰通信设备的正常工作，影响通信质量，甚至导致通信设备损坏。
为了减少谐波对电力系统的影响，需要采取相应
的措施，如限制非线性负载的接入、安装谐波滤波器、采用有源电力滤波器等。
同时，加强电力系统的监测和管理，提高电力系统的抗谐波能力，也是预防谐波引发电力事故的重要手段。
谐波对于电网的危害非常大，主要表现在以下方面：1.由于电网主要是按基波设计的。
由于LC元件的存在，虽然在基波时不会发生谐振，但在某个特定谐波时却可能引起谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，电网谐振引起设备过电压，产生谐波过流，对设备造成危害。
特别是对电容器和与之串联的电抗器。
其中，特别要注意的是，由于电容器是容性负载，能与电网上感性设备（其它设备主要是感性设备）配合，构成共振条件，又由于其大小与谐波频率成反比，因此，电容更容易吸收谐波共振电流，引起电容过载，造成电容损坏，或者熔丝熔断。
2.使电网中的电气设备产生额外的损耗（谐波功率），降低了设备的效率，同时谐波会影响设备的正常工作，例如变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，电机产生机械振动等故障，绝缘部分老化、变质，严重时候甚至设备损坏。
3.导致继电保护和自动装置误动或拒动，造成不必要的损失，谐波会使电气测量仪表测量不准确，造成计量误差。
另外，谐波还会产生对设备附近的通信系统产生干扰等其他危害。
谐波来源1、中频炉、电弧炉等设备是该地区谐波的主要来源中频炉、电弧炉等作为一类高效的加热源已经非常普及。
电弧炉是利用电极物料间产生的电弧熔炼金属，因此，它的电流波形很不规则，含有多种谐波（2次到7次）以及间谐波，这是谐波的一个重要来源。
而中频炉是工频电流整流后再变为中频，再利用电磁感应来熔炼金属，因此产生大量的高次谐波，其中以5次、7次、11次等奇次谐波为主。
2、用户变压器群是该地区谐波的重要来源一般情况下，三相变压器由于铁芯为“日”形状，中相比边相要短一半，因此，三个磁路的不对称引起变压器励磁电流中含有谐波分量。
所以当对空载三相变压器加电压激励时，即使受电侧没有零序电流通路（中性点不接地或三角形接线），励磁电流中也会有谐波分量。
虽然在实际运行时，这个谐波分量很小，但由于变压器绕组接法以及各绕组和电网各相的连接统一规定时，则各台变压器励磁电流里的同次谐波彼此叠加，形成了电网中谐波的又一重要来源。
第1章绪论1.1 谐波的基本概念国际上公认的谐波定义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整倍数”。
由于谐波的频率是基波频率的整数倍，我们常称为高次谐波。
根据这个定义，频率不是基波频率整数倍的畸变波形称为间谐波(interharmonics)、分数谐波(fractional---harmonics)和次谐波(subharmonics) 。
在电力系统中，波形畸变现象的产生主要是由于大容量电力设备和用电整流或换流设备，以及其他电力电子设备等非线性负荷造成。
当正弦基波电压施加于非线性负荷时，负荷吸收的电流与施加的电压波形不同，畸变的电流影响电流回路中的配电设施，如变压器、导线、开关设备等。
在实际存在系统电源阻抗时，畸变电流将在阻抗上产生电压降，因而产生畸变电压，畸变电压将对负荷产生影响。
这些电力设备或用电设备负荷从电力系统中吸收的畸变电流可以分解为基波和一系列的谐波电流分量，这样就产生了谐波电流，这些谐波电流注入电网，就形成了电网谐波。
这些谐波电流值实际上与50HZ基波电压值和供电网的阻抗无关。
因此，对大多数谐波源可视作为恒流源，它们与50HZ基波不同，后者大多是恒压源。
根据谐波产生的原理不同，谐波源可分为两大类：（1）含有半导体元件的各种电力电子设备的谐波源含有半导体元件的各种电力电子设备的谐波源工作时按一定的规律开关不同的电路，使正弦电流(或电压)波形发生畸变，将谐波注入电网中，这种方式产生的谐波电流与供电电压波形、电力设备的电路结构及参数和控制方式有关。
近年来电力电子设备的迅速发展，这类谐波源成为最严重的谐波源。
从相数分有单相和多相；从功能分有整流、逆变、交流调压和变频等。
如整流设备、交直流换流设备、变压器、直流拖动设备整流器、PWM变频器、相控调制变频器以及现代工业为节能和控制用的电力电子设备等。
（2）含有电弧和铁磁非线性设备的谐波源含有电弧和铁磁非线性设备的谐波源所产生的谐波电流与供电电压波形和负荷的伏安特性有关。
1、高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，另外相同频率的谐波电压和谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而降低电网电压，增加线路损耗，浪费电网容量，2、影响供电系统的无功补偿设备，谐波注入电网时容易造成变电站高压电容过电流和过负荷，在谐波场合下，电容柜无法正常投切，更严重的请况下，电容柜会将电网谐波进一步放大。
3、影响设备的稳定性，尤其是对继电保护装置，危害特大。
4、谐波的存在会造成异步电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。
5、谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用容量和使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。
谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面：1、加大企业的电力运行成本由于谐波不经治理是无法自然消除的，因此大量谐波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，从而加大了电力运行成本，增加了电费的支出。
2、降低了供电的可靠性谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。
谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。
3、引发供电事故的发生电网中含有大量的谐波源(变频或整流设备)以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。
当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行，如不加以治理极易引发输配电事故的发生。
4、导致设备无法正常工作对旋转的发电机、电动机，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗，从而降低发输电及用电设备的效率，更为严重的是谐波振荡容易使汽轮发电机产生震荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳循环，导致设备无法正常工作。
谐波对电网危害谐波污染对电网有哪些具体影响？谐波污染对电网的影响主要表现在：（1）造成电网的功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、线路和设备过热灯，特别是三次谐波会产生非常打的中性线电流，使得配电变压器的零线电流甚至超过相线电流值，造成设备的不安全运行。
谐波对电网的安全性、稳定性、可靠性的影响还表现在可能引起电网发生谐振、使正常的供电中断、事故扩大、电网解裂灯。
（2）引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电压互感器灯设备损坏；造成变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，引起电力变压器、电力电缆、电动机等设备发热，电容器损坏，并加速绝缘材料的老化；造成断路器电弧熄灭时间的延长，影响断路器的开断容器；造成电子元器件的继电保护或自动装置误动作；影响电子仪表和通信系统的正常工作，降低通信质量；增大附加磁场的干扰等。
谐波对电力电容器有哪些影响？当配电系统非线性用电负荷比重较大，并联电容器组投入时，一方面由于电容器组的谐波阻抗小，注入电容器组的谐波电流打，使电容器过负荷而严重影响其使用寿命，另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时，引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而导致损坏。
因此，电压谐波和电流谐波超标，都会使电容器的工作电流增大和出现异常，例如，对于常用自愈式并联电容器，其允许过电流倍数是1.3倍额定电流，当电容器的电流超过这一限制时，将会造成电容器的损坏增加、发热异常、绝缘加速老化而导致使用寿命降低，甚至造成损坏事故。
同时，谐波使工频正弦波形发生畸变，产生锯齿状尖顶波，易在绝缘介质中引发局部放电，长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化、自愈性能下降，而容易导致电容器损坏。
按照电力系统谐波管理规定，电网中任何一点电压正弦波的畸变率（歌词谐波电压有效值的均方根与基波电压有效值的百分比），均不得超过表2－5规定。
（1）谐波电流使变压器的铜耗增加，引起局部过热，振动，噪声增大，绕组附加发热等。
（2）谐波电压引起的附加损耗使变压器的磁滞及涡流损耗增加，当系统运行电压偏高或三相不对称时，励磁电流中的谐波分量增加，绝缘材料承受的电气应力增大，影响绝缘的局部放电和介质增大。
对三角形连接的绕组，零序性谐波在绕组内形成换流，使绕组温度升高。
（3）变压器励磁电流中含谐波电流，引起合闸涌流中谐波电流过大，这种谐波电流在发生谐振时的条件下对变压器的安全运行将造成威胁。
谐波对电力避雷器有哪些影响？变电站大容量、高电压的变压器由于合闸涌流的过程时间比较长，能够延续数秒或更长的时间，有时还会引起谐振过电压，并使相关避雷器的放电时间过长而受到损坏。
这一问题对选择保护高压滤波器中电感或电容元件用的避雷器参数带来较大的困难。
谐波对输电线路有哪些影响？（1）谐波污染增加了输电线路的损耗。
输电线路中的谐波电流加上集肤效应的影响，将产生附加损耗，使得输电线路损耗增加。
特别是在电力系统三相不对称运行时，对中性点直接接地的供电系统线损的增加尤为显著。
（2）谐波污染增大了中性线电流，引起中性点漂移。
在低压配电网络中，零序电流和零序性的谐波电流（3次，6次、9次……）不仅会引起中性线电流大大增加，造成过负荷发热，使损耗增加，而且产生压降，引起零电位漂移，降低了供电的电能质量。
谐波对电力电缆有哪些影响？谐波污染将会使电缆的介质损耗、输电损耗增大，泄漏电流上升，温升增大及干式电缆的局部放电增加，引发单相接地故障的可能性增加。
由于电力电缆的分布电容对谐波电流有放大作用，在系统负荷低谷时，系统电压上升，谐波电压也相应升高。
电缆的额定电压等级越高，谐波引起电缆介质不稳定的危险性越大，更容易发生故障。
谐波对电力系统其他运行设备有哪些影响？（1）对同步发电机的影响。
用户的负序电流和谐波电流注入系统内的同步发动机，将产生附加损耗，引起发电机局部发热，降低绝缘强度。
同时，由于输出的电压波形中产生附加谐波分量，使负载的同步发电机转子发生扭振，降低其工作寿命。
（2）对断路器的影响。
谐波会使某些断路器的磁吹线圈不能正常工作，断路器的遮断能力降低，不能遮断波形畸变率超过一定限值的故障电流，对中压断路器截断电感电流时可能发生谐频涌波电压和重燃现象，导致断路器触头烧损。
（3）对消弧线圈的影响。
当电网谐波成分较大时，发生单相接地故障，消弧线圈对谐波电流将可能不起作用，在接地点得不到的补偿，从而引发系统的故障扩大。
（4）对载波通信的影响。
高谐波含量对电力载波通信的干扰主要表现在语音通信过程中产生噪声，数据传输失真，降低EMS、DAS实时数据的真实可靠性，造成集中抄表系统中数据出错等故障。
谐波对继电保护及自动装置有哪些影响？1.对继电保护及自动装置运行环境的影响（1）在谐波严重超标的电弧炉负荷、电气化铁路等谐波含量大的局部电网中会受到影响。
（2）频繁出现变压器严重涌流且涌流衰减缓慢的变电站受到涌流产生谐波的干扰。
（3）在系统因短路容量太小而可能出现较大谐波电压影响的场所会受到影响。
（4）在易发生谐波谐振的配电系统、输电系统、变电站网架近会受到影响。
（5）在谐波受到电容器组或其他原因而被放大严重的网络附近会受到影响。
2.继电保护及自动装置利用的启动量小利用负序电流或电压、零序电流或电压、差动电流或电压启动会受到谐波的影响。
其中利用负序量启动的对谐波的敏感性最大。
3.继电器或启动元件本身对谐波敏感（1）晶体管或集成电路保护装置的动作量非常小和动作时间非常少，因此它的启动判据容易受到谐波影响而出现较大的误差。
（2）利用信号过零取样的控制系统及利用数据过零点的数字式继电器或微机保护，都会受到谐波的影响和干扰。
谐波对继电保护整定有哪些影响？继电保护正常运行中，当电源谐波分量较高时，可能会引起过电压保护、过电流保护的误动作。
当三相严重不对称时，在正序性谐波或负序性谐波含量较高的情况下，可能对以负序滤过器为启动元件的保护装置产生干扰，而引起误动。
如某地电气化铁路通车后，曾发生过由于牵引变电所注入系统大量的谐波和负序电流，引起供电系统电能质量指标严重恶化，多次造成发电机的负序电流保护误动，主变压器的过电流保护装置误动，线路的距离保护振荡闭锁装置误动，高频保护收发讯机误动，母线差动保护误动和故障录波器误动的事故。
近年来，微机保护装置的大规模使用，使信号中的谐波干扰既可能引起测量误差，又可能对装置关键处理模块的正常工作产生干扰，从而引起保护装置的误动或拒动。
如上海宝钢就发生过因电弧炉产生谐波的影响，造成谐波电流对数字型差动保护产生干扰，使差动保护动作跳闸的事故。
谐波电流对数字型差动保护有哪些影响？数字型差动保护装置整定简单、动作时间快、功能强，因此目前得到了普遍的推广、应用，但在电能质量较差的条件下，会发生由于电流波形畸变而出现误动作的可能。
如某地在同步电动机降压启动时连续发生过3次变压器差动保护误动作跳闸的事故。
经检查，继电器和二次回路均未出现任何异常。
采用电能质量分析仪对电源电流进行录波检测，所得数据见表2－6。
表2－6 电源电流谐波分量含有率根据上述数据分析可得以下几个方面得结论：（1）同步电动机降压启动时，电源波形发生了很大的畸变。
（2）由于变压器一次绕组时三角形接线，因此对二次绕组负荷电流中的3、6、9次谐波有滤波作用。
（3）变压器对直流电流和高次谐波本身起到滤波作用。
（4）变压器一、二次绕组波形畸变率明显不同，二次侧的谐波含量小于抑制值的15％，因此由于谐波电流过大的原因导致了差动保护误动作。
采取的对策和措施包括以下几个方面：（1）数字型差动保护继电器出口动作时间快，一般为20～40ms，同步电动机降压启动过程中前100ms波形畸变较为严重，因此可通过将整定值调整到150ms的范围。
（2）目前，数字型差动保护继电器对Dy接线组别变压器的电流互感器接线组别没有明确的规定，整定时只要将电流互感器接线组别输入保护装置的参数就可以了。
这是因为大多变压器容量相对负荷容量的裕度较大，且大多负荷电流波形较好，畸变不大，因此影响较小。
若变压器负荷较大，且负荷电流中含有高次谐波分量，对数字型差动保护的影响就比较大了。
这时应对变压器Y侧的电流互感器接线组别采用Yd接线进行补偿，可抑制高次谐波的影响。
谐波对电能计量有哪些的影响？通过对感应型电能表和电子型电能表计量准确度的频率响应进行测试和分析，谐波对电能计量的准确度存在着一定的影响。
1.对感应型电能表计量准确度的影响感应型电能表对2次以上的谐波有逐渐增大的衰减特性，达到9次时已衰减掉80％以上。
因此，谐波的影响具有下降频率特性，即对于同样大小的功率，电能表反应谐波功率的转速随谐波次数的增大而减小。
主要原因时感应式电能表的圆盘涡流路径的等效圆盘阻抗角随频率的增高而增大，如当基波功率P1和谐波功率Pn通过感应型电能表时，电能表的转速为：wn=K1P1+KnPn式中wn——电能表转速；P1——基波功率；Pn——谐波功率；K1——基波系数；Kn——谐波系数。
当谐波电压和电流达到基波量的20％时，K1基本不变，Kn的实测结果见表2－7。
表2－7 谐波系数Kn在不同谐波次数下的实测值表2－7中，Kn为电能表反映谐波功率的转速与反映基波功率的转速之比。
谐波次数越高，Kn越小，而且Kn总小于1，这是因为谐波功率产生的转矩比等量基波功率产生的转矩要小。
2.对电子型电能表呈宽带响应的特性，电子表带宽主要受其互感器频带和乘法器时钟频率的限制。
电子式电能表的误差主要源自其输入模块。
在结构设计上，由于电能表输入模块的信号变送仅考虑基波，当电压、电流波形发生畸变时，磁通不能相应地发生线性变化而产生误差，影响了电能表地整体计量精度。
如下式所示地系统供电电压，其3次谐波电压含有率为3％（基波有效值已作归一化处理）。
某用户接在此供电系统上，其负载电流如下式所示：负载谐波功率随着谐波电压、电流相位差θ变化的关系及对负载电能计量的影响见表2－8（基波有功为0.866；基波无功为0.5）。
表2－8 负载谐波功率随谐波电压电流相位差θ变化的关系及对负载电能计量的影响从电能计量的角度来看，正弦波电源供非线性负荷，负荷污染电网、向系统注入谐波功率，少交电费，电力系统不公平；谐波电源供线性负荷，用户设备性能变坏，吸收谐波功率，多交电费、对电力用户不公平。
而对于谐波电源供非线性负荷，则应根据谐波电压电流的相位差具体分析，以判断用户是吸收谐波功率还是污染电网而向系统注入谐波功率。
负荷侧的谐波污染对电网有哪些影响？近年来，用户端大量非线性负荷的应用正成为电能质量污染甚至恶化的重要因素。
从低压小容量家用电器的集群应用，到高压大容量的工业交直流变换装置中存在的各种静止变流器等，都是电质量的污染源。
各种静止变流器是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形的畸变。
