低压配电系统的谐波问题分析

低压配电系统谐波的产生及治理摘要：谐波严重危害电力系统的安全与稳定，会造成额外的电能损耗，缩短装置的使用寿命，严重污染低压配电系统的电能品质，影响功率因数，致使供电效率下降。

由于各种非线性负荷的应用推广带来的谐波给电网造成了越来越严重的污染，因此谐波治理已逐步成为电力系统当前亟待解决的难题。

本文分析了低压配电系统中谐波成因，探讨了如何治理谐波及抑制办法。

关键词：低压配电系统；谐波；治理；引言电力系统稳定运行需遵循频率不变、波形为正弦波的规律，电力行业对电压设定值有比较清楚的准则，电力能源质量则主要指电压频率及波形质量，其指标包括：电压偏离、电压起伏和闪烁、频偏、谐波和三相不均衡。

但有关常规线性负荷的电阻，采用电加热导线及磁性材料，其电流波形通常为正弦波。

电网中的大容量谐波会引起电网的非线性改变，从而引发电网内的电流，电压波形发生畸变，出现大量高次谐波现象，给配电系统造成伤害。

此外，电压呈正弦波形作用于非线性元件，由于元件表现为非线性，电压和电流不同步改变。

因此所产生之电流不能呈正弦波形而不是正弦波，通常都把它归于谐波之列，故非线性元件在线路上之应用产生了谐波。

一．谐波的概述当供电系统供给电能质量较为理想时，通过负载的交流波型必须选用标准的正弦波型。

但是，由于电网负载的非线性较多，使得真实的交流信号往往会出现畸变，从而产生不规则的波形。

测量的交变电流波型是不对称的。

利用电流叠合的理论把某些正弦型的畸变电流进行 FFT分解为无限多的正弦量迭代形式。

其中同工频同频的成分叫基波，可以获得一系列比电力系统基波频率更大的正弦成分，而这些更高频率成分叫谐波。

谐波频率是基波的整数倍，因此，通常又把谐波叫做高次谐波【1-2】。

二．低压配电系统谐波主要危害（一）引起电力电缆发热在三相对称环路下，三相三相线路的三次谐波相位相同，在三相线路上，三相线路所形成的谐振电流和谐振电压是相线的三倍；因此，在中线的温度升高。

由于 OA装置的数量增多，电子型日光灯的三次谐波对整个体系的覆盖面增大，因此必须注意到共振弓形的发热问题。

建筑配电系统谐波的产生与治理随着社会现代化的快速发展，越來越多的非线性用电设备被大量的在医院内使用。

非线性元器件造成波形畸变给低压供电网带来了大量的谐波污染。

国家已经制定节能中长期专项规划，提出电力需求侧管理、节能降耗、增加能源效率等重要措施。

因此对民用建筑物的配电系统谐波治理，势在必行。

标签：民用建筑；配电系统；谐波产生；治理一、建筑配电系统典型的谐波源1.1变频设备为了节约能源，大部分建筑均采用变频风机、变频调速电梯等变频设备。

变频器属于换流设备，是非常重要的谐波源，其总谐波电流畸变率达33%以上，变频设备一般为6脉波整流设备，所以会产生大量5、7次的谐波电流及少量的其他次数的谐波电流。

1.2非线性照明用电目前，民用建筑中的照明设备几乎都是谐波源，目前大量使用的而且使用的带电子整流器荧光灯具和LED灯，此类灯具均会引起严重的谐波电流，其中3次谐波为最高，当多个荧光灯接成三相四线负载时，中线上就会流过很大的3次谐波电流。

1.3计算机随着高新技术的逐渐普及，计算机的使用已经非常普遍，特别是大型的办公建筑中。

计算机的使用在企业中是必不可少的，其造成的谐波电流畸变率也很高。

同时，计算机的辅助工作设备也逐渐地出现与使用，都对电流的谐波造成严重的影响。

1.4电子医疗精密设备大型医院内的大型电子医疗设备一般为开关电源供电，开关电源设备会产生3、5、7、9次等谐波注入电网。

其他谐波源还有：各类显示设备、通讯设备、电冰箱等。

二、谐波的危害2.1 对电缆的影响由于趋肤效应，当频率较高的谐波电流流过导体时，导体的有效截面积小于导体的实际截面积，而截面积小，意味着有更大的电阻，也就意味着会产生更大的热量。

当频率较高的谐波电流流过导体时，导体呈现的电阻比基波电流要大，因此同样幅度的谐波电流比基波电流产生更大的热量，导体过热会导致电缆早期老化、甚至诱发火灾。

2.2对变压器的影响谐波电流流过变压器时，会导致变压器发出额外的热量，使变压器在没有达到额定功率时便出现温度过高的现象，导致变压器的实际容量降低。

谐波电流对配电系统及其馈电的设施具有明显影响。

在规划系统扩建或改造时必须考虑它们的影响。

此外，确定非线性负载的规模和位置也是所有维护、故障排除和修理计划的重要组成部分之一。

现代电力系统中的谐波问题谐波是指正常电流波形的一种失真，一般是由非线性负载发射的。

开关模式电源(SMPS)、调速电机及驱动、复印机、个人电脑、激光打印机、传真机、电池充电器以及UPS 等都属于非线性负载。

单相非线性负载在现代办公大楼中较为常见，而三相非线性负载则普遍存在于工厂和工业车间里。

多数配电系统上的大部分非线性电力负载来自SMPS设备。

比如，所有计算机系统使用SMPS把市电交流电压转换为供内部电子设备使用的稳定低压直流电。

这些非线性电源会产生高振幅短脉冲电流，造成电流和电压波形严重失真——谐波失真，一般按总谐波失真(THD)衡量。

该失真向后传播回到电源系统，将影响连接在同一电源上的其他设备。

多数电力系统可以容忍一定程度的谐波电流，但当谐波在总负载中所占比例较为明显时就会出现问题。

随着这些频率较高的电流流经电力系统，它们会造成通信错误、过热和硬件受损，比如：配电设备、电缆、变压器、备用发电机等过热谐波阻抗造成的高电压和环流发热并浪费电能的高中性线电流因电压失真严重导致设备故障增大了连接设备中的内部能耗，造成元器件失效并缩短使用寿命支路断路器伪跳闸计量错误配线和配电系统失火发电机失效高振幅系数及有关问题降低系统功率因数，导致可用功率减小(kW对kVA)和每月电费处罚谐波技术概览谐波是频率达基频整数倍的电流或电压。

如果基频为60Hz，那么第2谐波为120 Hz，第3谐波为180 Hz等(见图1)。

当谐波频率占主导时，配电盘和变压器会与高频谐波产生的磁场形成机械共振。

发生这种情况时，配电盘或变压器会振动并针对不同谐波频率发出蜂鸣声。

第3到第25谐波频率是配电系统中最为常见的频率范围。

图1 电流波形的谐波失真所有周期波都会随各种频率的正弦波产生。

一、概述铁磁谐振是由铁心电感元件,如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等和和系统的电容元件,如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件，激发持续的铁磁谐振，使系统产生谐振过电压。

电力系统的铁磁谐振可分二大类：一类是在66kV及以下中性点绝缘的电网中，由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合，在系统电压大扰动（如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等）作用下而激发产生的铁磁谐振现象;另一类是发生在220kV(或110kV）变电站空载母线上，当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中，或切除(含保护整组传动联跳)带有电磁式电压互感器的空母线时，操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象,即串联谐振，简单地讲就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内，也称其为变电站空母线谐振。

二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振:一相对地电压降低，另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出2)分次谐波：三相对地电压同时升高、低频变动3）高次谐波：三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象:线电压升高、表计摆动，电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析：1、铁磁谐振产生的原因：1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2）、切、合空母线或系统扰动激发谐振3）、系统在某种特殊运行方式下，参数匹配，达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因：进行刀闸操作时，断路器隔离开关与母线相连，引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析电力系统是一个复杂的电力网络，在这个复杂的电力网络中，存在着很多电感及电容元件，尤其在不接地系统中,常常出现铁磁谐振现象，给设备的安全运行带来隐患，下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。

电力系统中谐波的危害与产生电力系统中的谐波是由于电力设备的非线性特性引起的。

在电力系统中，谐波的危害包括对电力设备的损坏、电能质量的恶化以及对用户的影响等方面。

谐波的产生与非线性负载、电力设备的设计及运行、电网接地等因素有关。

谐波对电力设备的损坏是谐波危害的主要方面之一。

谐波会引起设备的绝缘老化、过热、机械振动等问题。

尤其是对于变压器和电动机等设备来说，由于谐波的存在会引起电流和电压的畸变，导致设备的工作效率下降，甚至引发设备的故障和停机。

此外，谐波还会引起电容器的谐振和过电压问题，增加电力设备的工作负荷，缩短其使用寿命。

谐波对电能质量的恶化也是谐波危害的重要方面之一。

谐波会导致电能质量的下降，主要表现为电压和电流的畸变，波形失真，功率因数的下降等。

这不仅会影响电力设备的正常工作，还会对电力系统的稳定性和可靠性造成影响。

谐波还会引起电力设备的谐振现象，导致设备振动，造成噪音污染，影响人们的生活质量。

谐波对用户的影响主要体现在电力质量的下降和对电子设备的损坏。

谐波会引起电压的波动和电流的畸变，导致电子设备的正常工作受到干扰，增加设备的故障率，降低设备的使用寿命。

尤其是对于一些对电力质量要求较高的用户来说，如计算机、通讯设备、医疗设备等，谐波对其正常工作的影响更为显著。

此外，谐波还会导致电能的浪费，增加用户的用电成本。

谐波的产生与非线性负载、电力设备的设计及运行、电网接地等因素有关。

非线性负载是产生谐波的主要原因之一。

非线性负载如电子设备、电力电子器件等在工作过程中会产生非线性电流，其含有大量谐波成分。

此外，电力设备的设计及运行也会引起谐波的产生，如电容器的谐振，变压器的匝间谐振等。

而电网的接地情况也会影响谐波的产生和传播，如电网的接地方式不当会引起谐波回流和间接接触问题。

为了减少谐波的危害，需要采取一系列的措施。

首先，可以通过合理选择电力设备和设备的工作参数来降低其谐波产生的概率。

其次，可以采用滤波器等设备对谐波进行抑制和补偿。

工厂低压配电系统谐波污染问题分析及治理对策摘要：随着生产技术和规模的提高，工厂内的非线性负荷不断上升，一定程度上使得工厂谐波污染问题日益严重，这给谐波治理带来了新的挑战。

笔者阐述了工厂谐波污染的影响和现状基础上，并介绍了几种治理谐波污染的对策和建议，可供参考交流。

关键词：低压配电；谐波污染；现状；影响；治理1 引言近年来，随着经济的快速发展，工厂现代化建设明显加快，其生产技术和规模不断提高，工厂内的非线性设备得到日益广泛的应用，同时也对配电系统产生冲击，产生谐波污染。

谐波污染对配电系统安全、稳定运行构成潜在的威胁，谐波干扰导致电气设备异常和事故有逐年增长的趋势，谐波已成为一大公害，严重威胁着配电系统和用电设备的正常运行。

因而了解谐波产生的原因及危害，研究谐波的治理措施，对改善供电质量和确保配电系统安全运行有着重要的意义。

2 工厂低压配电系统谐波的现状在工厂中强电、弱电多个系统并存，高压（35kv、6kv）、低压（380v、220v、24v）多种电压等级并存，交流、直流多种供电制并存，所以有效抑制谐波电流创造更好的电磁兼容环境，是保证生产流程正常运转的首要任务。

工厂内存在大量的非线性电气设备，归纳起来有以下几种。

2.1 变配电室直流屏在工厂内有变配电室自用电的直流屏、6kv变电所操作系统的直流屏。

此类设备含有高频开关整流（三相桥）模块、充电器等，所以会产生谐波电流，主要产生5次及7次谐波电流。

2.2 风机、水泵用变频器和软起动器功率较大的风机和水泵电机均配置了变频器或软起动器，以达到改善起动条件及运行节能的要求。

变频器及软起动器主要采用三相桥式整流（6脉冲），主要产生5次或7次谐波电流。

2.3 弱电系统电源工厂内弱电系统很多，有设备控制系统（plc控制）、厂区通信系统、厂区监控系统等。

其中许多电子设备均使用开关模式电源，从而使各弱电系统内产生大量的3次及高次谐波。

2.4 气体放电灯（高压钠灯、荧光灯等）及镇流器为满足照明节能及照度要求，厂内各类办公室多采用荧光灯，厂房构筑物大都采用高压钠灯，厂区道路照明大都采用节能灯或高压钠灯。

地铁低压配电系统谐波分析及治理研究张京石摘要：地铁作为现代城市交通系统中的重要部分，以其快捷、高效和安全等各种优点在城市交通中承担着越来越重要的交通出行任务，也越来越受到人们的青睐和关注。

地铁车站内步结构相当的复杂，多种高低电压，强弱电系统以及交直流供电方式并存，车站内部还有很多动力和照明设备，大量非线性设备的运行难免会产生各种电流谐波。

本文对地铁谐波产生的原因、谐波对供电系统各种设备的危害进行了深入研究，分析了治理谐波的重要性，并探讨了谐波电流的一些抑制措施，为降低谐波对电力系统的影响提供一些参考。

关键词：地铁；低压配电系统；谐波；危害；方法前言目前在地铁低压供电系统中，低压谐波的存在不容忽视，并直接对配电网和地铁正常运行带来了一定的危害，因而，需要对电网中利用轨道交通监控设备对电网谐波进行及时精准的监测，找到产生低压谐波的来源，找到消除低压谐波的方法，消除低压谐波给地铁的正常运行带来的危害。

1地铁低压配电系统中的谐波源谐波来源于发输电、供变电和用电等环节，在用电环节产生的谐波占得比例最大。

系统网络中的非线性元件如饱和状态的铁磁性元件和整流装置是主要的谐波来源，其中整流装置产生的谐波占较大比例，整流装置相数越多，产生的谐波电流值越小，地铁牵引系统采用的整流机组均为24脉波，产生的谐波电流已大大减少，地铁低压配电系统中的谐波源主要有：1.1非线性电光源荧光灯具有显色好、光效高、配用电子镇流器后可调光等优点，但都含有奇次谐波。

不同的荧光灯的谐波电流含有率差别很大，普通绕线式电感镇流器含有率 12%～13%的3次谐波，普通电子镇流器主要设置了逐流型的滤波电路，谐波总量在20%以上，低谐波型电子镇流器加强了谐波的过滤，谐波总量可以控制在10%～15%，其次，为提高功率因数，荧光灯一般都装有并联电容器，电容器会明显放大谐波。

1.2计算机类弱电负荷计算机类设备基本上都使用了开关电源(smps)，电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电已经替代了传统变压器和整流器，通过高频脉冲宽度调制(pwm)信号控制开关管输出所需的不同的直流电流，通过控制 pwm占空比达到稳定输出的目的。

油田低压配电系统中存在的问题及其对策分析摘要：近年来，我国经济建设快速发展，人们的生活水平和生活质量不断提高，对于能源的需求与日俱增。

随着我国社会的发展及人们生活水平的提高，对电能的需求越来越大。

作为最靠近终端电力用户的低压配电系统，其工作的安全性越来越受到人们的广泛关注。

关键词：油田低压配电系统；存在的问题及其对策引言油田行业的发展关系到我国整体经济的发展速度和发展走向，最近几年发展非常迅速。

油田低压配电系统是油田电力系统的终端，也是油田用电单位的直接使用段，在油田供电网络中，低压配电系统数量众多分布极广，低压配电系统的可靠性对配电线路的用电安全有直接影响，同时，低压配电系统线路铺设十分复杂，线路在使用过程中会受到大量的环境因素以及人为因素的干扰，故障发生原因十分复杂，此外，电压配电系统直接面对电能用户，受用户人为差异影响，实际故障表现也存在不同程度的差异性，为维修、维护工作带来巨大的压力。

1低压配电系统简述低压配电系统是根据国际电工委员会提出的IEC664-1的标准要求而定义的，是指还把2000m以下，额定交流电压在1000V以下或直流电压1500V以下，额定频率在30kHz以下的供配电系统。

该系统主要由配电变电所、高压配电线路、配电变压器、低压配电线路以及相应的控制保护设备所组成，是电力系统重要的组成部分，通常处于整个电力系统的末端，更接近于终端电力用户。

2油田低压配电系统中存在的问题分析第一，因线路安装或老化问题导致的线路运行缺相，常见的如三相开关中一项没有合严或没有合上，线路负载较重或因线路绝缘材料老化问题导致的短路造成熔断器跌落，或者因线路接口触点氧化问题造成的缺相现象。

第二，瓷瓶闪络放电，我国油田现阶段使用的配电系统，在配电线路上一般设置磁针，磁针设备直接安装在室外环境中，长期使用后，内部灰尘积累严重，因材料质量以及冷热交替等环境因素出现断裂，导致磁针的绝缘强度降低，当雷雨天气时，容易出现闪络放电的现象，严重时，可以导致磁针被击穿。

谐波的危害与对策随着用电负荷快速增加及电力电子设备的大量应用,非线性负荷已经成为电力系统的重要组成部分。

非线性负荷是产生谐波的重要原因。

电网的谐波含量是电能质量的重要指标之一,全面保障电能质量是电力企业和用户共同的责任和义务。

所以研究谐波产生的原因和谐波造成的危害,在电气设计中采取各种相应技术措施进行谐波抑制,是当前电气设计的一项重要内容。

在我院过去的设计项目中,或者因为生产工艺的调整而增加大量的变频设备,或者因为在购置电容器补偿柜时,擅自取消电抗器,而造成补偿电容器损坏的事故都曾发生过。

分析事故造成的原因,都是因为低压系统中谐波电压过大而造成的。

这两起事故引起了我们电气工程设计人员的高度重视。

一、谐波的产生1、产生谐波的主要负荷大型民用建筑绝大多数用电设备为非线性负荷，一类是含开关电源的非线性负荷（电压型谐波源，电容性负载），如计算机、打印机、电信设备、含电子镇流器的照明灯具、电视机、智能化设施等。

另一类是呈感性的非线性负荷，如含电感性的照明灯具。

变频空调、影剧院可控硅调光装置、微波炉、彩电、单相变频空调、个人电脑的谐波含有率分别高达130％、17％、100％，是谐波重要来源。

日本调查显示，来自民用建筑的谐波污染占总谐波量的40％。

相控整流器、同波变流器、不间断电源（UPS）等电力电子非线性负荷产生谐波。

三相变频空调、变频调速风机和水泵、调速电梯、软启动设备，也都是产生谐波的用电负荷。

2、主要异常现象南京某商城先后出现避雷器爆裂、主干母线槽温升高、绝缘损坏跳闸、照明光源更换频繁、变压器运行温升及噪音异常等；某医院低压补偿电容器爆裂；某银行发现中性线与保护线间电压过高、中性线电流严重过载等异常现象。

3、谐波电流危害比较严重的主要场所综合办公楼、商业建筑、金融建筑及大型医技综合楼等大型民用建筑，由于大量使用日光灯、电梯、计算机、变频风机、水泵或软启动设备、EPS或UPS电源、X光机、CT等医疗设备等，这些用电设备都为非线性负荷，是产生谐波电流的主要根源。

变频器负载低压配电系统谐波治理方案谐波治理方案变频器负载低压配电系统1系统概述 (1)2测试与设计依据标准 (1)3配电系统测试 (2)3.1谐波基础知识 .......................................................... 错误！未定义书签。

3.1.1关键词语的基本概念 ................................................ 错误！未定义书签。

3.1.2谐波的产生和危害 .................................................. 错误！未定义书签。

3.1.3谐波含量的国标要求 (2)3.1.4配电系统测量 (3)3.1.5测量仪器 (5)3.1.6测量内容 (5)3.1.7被测供电系统简介及说明 (5)3.2测试数据报告 (4)3.2.12#变压器二次侧测试数据图表 (4)3.2.23#变压器二次侧测试数据图表 (6)3.2.34#变压器二次侧测试数据图表 (7)4、谐波治理方案分析设计 (12)4.1谐波治理方案设计 (15)4.2安装方案 (15)4.3APF供货清单 (16)5有源电力滤波器介绍 (17)5.1有源电力滤波器的基本原理 (17)5.2电气设计 (18)5.3控制系统 (18)5.4简单易操作的人机交互系统 (19)5.5外形尺寸及产品图片预览 (19)6治理效果评估及系统可靠性评估 (20)6.1治理效果评估 (20)6.1.1先进的技术保证 (20)6.1.2治理效果 (20)6.2系统可靠性评估 (18)6.2.1完备的系统检测及软硬件保护单元 (18)6.2.2可靠的硬件系统设计 (18)6.2.3成功的工业现场应用案例 (19)7APF技术指标 (19)8出厂试验 (19)9质量责任承诺 (21)9.1质量保证 (21)9.2售后服务 (22)系统概述河北某塑编制品有限公司始建于1998年，是一家专业生产塑料编制袋的企业，公司位于邢台市隆尧县工业园区，拥有国内最先进的真空拉丝机、涂膜机、圆织机等150多台套，可年产成品袋2亿条，产品主要远销河北、山东、天津、北京等地，深受用户好评。