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电压波形畸变率
1 什么是电压波形畸变率
电压波形畸变率又称总谐波失真率，是用来衡量电力系统电压谐波含量的一项重要指标。
它反映了负载对电网谐波污染的严重程度以及电力设备对电网中谐波的发出情况。
2 电压波形畸变率的计算方法
电压波形畸变率通常用THDu表示，计算公式为：
THDu= ((∑U²n) / Un²)1/2 ×100%
其中，U n 是电压的基波值，U n² 是电压基波的有效值，∑U ²n 是所有谐波电压的平方和。
3 电压波形畸变率的危害
电压波形畸变率高会对电网的稳定性、安全性和经济性产生负面影响。
一方面，高畸变率会导致电气设备的故障率增加，甚至损坏；另一方面，谐波会向电网中注入无用功，导致电能浪费和电网容量减小，从而限制电网的供电能力。
4 降低电压波形畸变率的方法
降低电压波形畸变率的方法主要包括以下几个方面：
（1）采用质量较高、故障率较低的电气设备。
（2）对电网中的谐波进行滤波处理。
（3）降低选用电气设备的功率因数。
（4）合理的综合布线和接地设计，减少因电气设备间干扰造成的
谐波。
5 结论
电压波形畸变率是电力系统中的一项重要指标，它直接影响电力
系统的稳定性和经济性。
因此，我们应该重视电压波形畸变率的影响，采取相应的措施来降低波形畸变率，提高电力系统的质量和效率。
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。
????家用电器。
电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。
在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形改变。
这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。
电力系统电压谐波电力系统中的电压谐波是指电压波形中包含的频率为基波频率的整数倍的谐波分量。
它是由各种非线性负载和电力设备引起的，比如电弧炉、电力电子设备和非线性负载等。
电压谐波会对电力系统的正常运行和电力设备的性能产生不利影响，因此需要对电压谐波进行控制和抑制。
一、电压谐波的产生和特点电压谐波的产生源于电力设备和非线性负载引入的非线性元件所致。
这些元件对电力系统的电压波形产生畸变并引入谐波频率分量。
电压谐波的特点主要包括以下几个方面：1. 频率对应关系：电压谐波的频率是基波频率的整数倍，通常以n倍基波频率的形式表示。
2. 谐波含量：电压谐波的幅值通常用谐波含量来衡量。
谐波含量越高，电压波形的畸变程度越高。
3. 波形畸变：电压谐波会使电压波形变形，失去正弦波的特性。
谐波成分的幅值和相位对电压波形的形状和畸变程度具有重要影响。
二、电压谐波的影响电压谐波对电力系统和电力设备会产生一系列不利影响，包括以下几个方面：1. 设备损坏：电压谐波会导致电力设备内部的绝缘击穿和损坏，降低设备的可靠性和寿命。
2. 系统失稳：电压谐波会导致电力系统的电压波形扭曲，影响系统的稳定性和运行安全。
3. 容量降低：电压谐波会使电力设备的各项性能下降，降低其容量和运行效率。
4. 性能下降：电压谐波会对电力设备的工作性能产生不利影响，例如电动机的运行不稳定、变压器的温升过高等。
三、电压谐波的控制和抑制方法为了减小电压谐波的影响，保证电力系统的正常运行和电力设备的安全可靠，需要采取一系列的控制和抑制措施。
以下是常用的方法：1. 滤波器：可以通过安装谐波滤波器，将电压谐波分量从电力系统中滤除。
滤波器通常由谐波电抗器和谐波电容器组成。
2. 电源设计：在电源设计时，可以优化电路和线路布置，减小负载的谐波产生和电压谐波的传播。
3. 负载管理：合理控制非线性负载的使用，减少电力设备引入的谐波。
可以采用适当的差动电抗器和直流电源设计等手段，降低负载的谐波含量。
电网中谐波产生的原因、危害及治理措施作者：黄贤丽张金刚来源：《科技资讯》 2015年第9期黄贤丽张金刚(华能集团济宁运河发电有限公司山东济宁 272000)摘要:随着我国经济的快速发展,电力用户中大量非线性电力设备的应用,谐波问题越发引起人们的广泛关注。
在电网诞生之初,谐波就存在,因为发电机和变压器本身就能够产生谐波,但由于量小,并不会产生危害。
然而,随着用电设备种类的增多,以及具有谐波放大效应的并联电容器的广泛应用,谐波的危害变得越来越严重。
大量谐波的存在会污染电网、影响电网中的设备和负荷,因此问题不容忽视。
了解谐波产出的原因及危害,有助于我们更好地制定治理措施。
文章对谐波产生的原因及危害进行了分析,并出了若干治理措。
关键词:基波谐波源谐波治理中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)03(c)-0255-011 谐波源如果电网中的电压或电流波形是不理想的正弦波,表明其中有频率高于50Hz的电压或电流成分,该成分即为谐波。
随着非线性电力电子器件组成的电气传动自动化装置的广泛应用和容量的不断增加,谐波污染给公用电网和其他用电设备的带来的影响日益显著。
所以必须考虑谐波产生的原因和它带来的危害,以及如何将危害减少到最小。
凡是能向电网注入谐波电流或谐波电压的电气设备统称为谐波源。
例如:换流设备、电弧炉、铁芯设备、照明设备、某些生活日用电器等非线性电气设备。
整流器、逆变器和变频装置等这一类电气设备,这些设备的用途就是强行切断或连通电流,因此通常要用整流元件的导通、截止特性,而正是这一过程会导致了大量谐波电流的产生。
工业上钢铁企业中所用的电弧炉也是一个很大的谐波源。
电弧炉的熔化过程中,会发生填料不完全融化并结焦成块状固体的现象,这会导致电弧阻抗不稳定。
当电极插入熔化金属时,电极间会产生金属性短路,此时,短路电流的限制通常要依靠电炉变压器的阻抗和所串连的电抗器来完成。
如果电弧的负阻抗特性(电弧的阻抗随电流的增大而急剧减小)和熔化期三相电极出现反复不规则短路以及断弧现象,那么此时电弧炉就会产生谐波电流。
交流电压畸变
交流电压畸变是指电力系统中电压波形失真的现象。
在交流电力系统中，电压波形应为正弦波，但由于各种因素的影响，例如非线性负载、电力设备故障、电网扰动等，电压波形可能会发生畸变。
交流电压畸变通常包括以下几种类型：
1. 谐波畸变：谐波是指频率是电网基波频率的整数倍的分量。
非线性负载（如电子设备、变频器等）会引入谐波，使电压波形变得不规则，产生谐波畸变。
2. 偏差畸变：当电压波形不对称时，即正半周期与负半周期不完全对称时，会产生偏差畸变。
3. 波形畸变：由于电力设备故障、电力负荷突变等原因，电压波形可能出现不规则的变形，称为波形畸变。
交流电压畸变会对电力系统和电力设备造成不良影响，包括：- 使设备的工作点发生变化，导致电流波形畸变；
- 引起设备的电磁噪声和振动；
- 增加设备的损耗和过热风险；
- 影响电力负载的工作效果和设备寿命。
为了减小交流电压畸变，可以采取以下措施：
- 减少非线性负荷和谐波产生源，选择低谐波污染的设备；
- 安装谐波滤波器或者谐波补偿装置，减少谐波分量；
- 加强电力设备的维护管理，及时发现和排除故障。
综上所述，交流电压畸变是一种不可忽视的电力系统问题，需要采取相应的措施来减少其对系统和设备的不良影响。
一、电网谐波来源一是发电源质量不高产生谐波：发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。
二是输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。
它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。
铁心的饱和程度越髙，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额建电流0.5%。
三是用电设备产生的谐波：晶闸管整流设备。
由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。
我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大呈:的谐波。
如果整流装置为单相整流电路, 在接感性负载时则含有奇次谐波电流，苴中3次谐波的含量可达基波的3 0%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。
如果整流装垃为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12 脉冲整流器,也还有1 1次及以上奇次谐波电流。
经统讣表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。
变频装置。
变频装苣常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波，这类装宜的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。
电弧炉、电石炉。
由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到髙低不平的炉料，使得燃烧不稳引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。
英中主要是2次、7次谐波，平均可达基波的8%、20%,最大可达45%0气体放电类电光源。
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。
谐波电压含有率和畸变率谐波电压含有率和畸变率一、谐波电压含有率在电力系统中，谐波电压含有率是指电压波形发生畸变的程度。
畸变率越高，电压波形偏离正弦波的程度越大。
通常情况下，电力系统中的电压应该是正弦波，但是由于各种因素的影响，实际电压波形会发生畸变，即出现谐波。
谐波电压含有率的计算公式为：HVP = (U2 + U3 + U4 + ... + Un) / U1 × 100%其中，U1表示基波电压有效值，U2、U3、U4、...、Un表示各次谐波电压有效值。
二、畸变率畸变率是指电力系统中由于谐波的影响，电压或电流波形的偏离程度。
畸变率越高，波形的偏离程度越大，对电力设备和线路的危害也越大。
畸变率可以分为电压畸变率和电流畸变率。
电压畸变率的计算公式为：THDu = sqrt(sqrt(U2/U1^2 + U3/U1^2 + ... + Un/U1^2)) × 100%其中，U1表示基波电压有效值，U2、U3、U4、...、Un表示各次谐波电压有效值。
三、影响和危害谐波电压含有率和畸变率过高会对电力系统和用电设备产生不利影响。
首先，高畸变率会导致线路损耗增加，缩短设备使用寿命，甚至引发设备故障。
其次，谐波会产生额外的热量，加速绝缘材料的老化，导致设备损坏。
此外，谐波还会干扰通信和控制系统，影响设备的正常运行。
因此，为了保障电力系统的安全稳定运行和用电设备的正常工作，需要采取有效的措施来抑制谐波的产生和减小畸变率。
四、抑制措施针对谐波和畸变率的问题，可以采取以下几种抑制措施：增加无功补偿装置：通过增加无功补偿装置来提高功率因数，从而减小电流中的谐波分量。
无功补偿装置可以采用电容器或静止无功补偿器等设备。
滤波器：在电力系统中安装滤波器可以有效地减小谐波对系统的影响。
滤波器可以分为有源滤波器和无源滤波器两种类型。
有源滤波器可以主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流来抵消谐波，而无源滤波器则是通过在系统中串联或并联电抗器、电阻器等元件来吸收谐波能量。
电力系统谐波的危害及其常用抑制方法电力系统中的谐波是指频率为基波频率的整数倍的电压和电流成分，它们在电力系统中的存在会引起一系列的问题和危害。
下面将详细介绍电力系统谐波的危害及其常用抑制方法。
一、谐波的危害1.电压失真：谐波的存在会使电压波形发生畸变，进而导致电压的失真，使电力设备无法正常运行。
电压失真还会对电力设备造成较大的冲击和损害，缩短设备的寿命。
2.系统能效下降：谐波会导致电力系统中电流的失真，由于谐波电流引起的额外功耗，使得系统能效下降。
这会导致电力设备的能耗增加，降低整个系统的效率。
4.电磁兼容性问题：谐波信号会干扰电力系统周围的其他电子设备，导致电磁兼容性问题。
这会对邻近的电子设备造成干扰，影响设备的正常运行。
5.高频谐波产生的热问题：高频谐波会导致电力设备产生过多的热量，进而引起绝缘材料的老化和烧损，甚至造成火灾。
这对电力系统的安全性构成严重威胁。
二、谐波抑制的常用方法1.变压器和电机的设计优化：在变压器和电机的设计中考虑谐波的影响，通过选择合适的材料和结构，减小谐波对设备的影响。
例如，在电机设计中，可以增加骨架的厚度或配置合适的磁路副将谐波分向其他通道。
2.滤波器的应用：安装合适的滤波器可以有效地抑制谐波。
滤波器可以通过改变电源电路的阻抗特性，将谐波电流引向滤波器，从而减小谐波的水平。
4.负载侧的谐波抑制：对于谐波敏感的设备，可以在负载侧采取一些措施来抑制谐波。
例如，使用谐波阻抗装置或磁性隔离器等。
5.教育和培训：提高电力系统从业人员对谐波问题的认识和理解，增强其对谐波抑制方法的应用能力，能够及时发现和解决谐波问题。
总之，谐波对电力系统的危害不容忽视。
为了保证电力系统的正常运行和设备的安全性，需要采取有效的措施来抑制谐波。
以上所提到的方法是目前常用的谐波抑制方法，但需要根据具体情况选择合适的方法。
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。
