谐波危害及谐波治理.ppt

矿山电力系统谐波的危害与治理1. 引言1.1 矿山电力系统谐波的定义矿山电力系统谐波是指在矿山生产中，由于矿山电力系统中存在非线性负载、电力系统谐波源等因素导致电压和电流中出现的频率为整数倍基波频率的谐波成分。

这些谐波成分在电力系统中传播，对电力设备、电力系统和电气设备产生一系列危害，严重影响矿山生产安全与稳定运行。

矿山电力系统谐波的产生主要源于矿山内电力设备、照明设备等非线性负载引起的电流谐波，以及电力系统中谐波源、并联谐振电路等引起的电压谐波。

这些谐波成分会通过电力系统的传输线路传播，加剧电力设备损坏、电容器失效、运行稳定性下降等问题。

对矿山电力系统谐波的认识与控制至关重要。

需要制定相应的谐波监测计划，采取有效的谐波治理技术和设备，确保矿山电力系统的安全稳定运行。

加强对矿山电力系统谐波的监测和管理工作，为矿山生产提供可靠的电力保障。

1.2 矿山电力系统谐波的危害1. 对设备和系统的损害：谐波会引起电气设备过热、振动和噪音增大等问题，严重时可能导致设备损坏甚至爆炸，从而影响矿山生产正常进行。

2. 对网络稳定性的影响：谐波会使电力系统中的电压和电流波形失真，降低系统的稳定性和可靠性，增加系统运行的风险和故障率。

3. 对电力质量的影响：谐波会使电力系统中的谐波电流和谐波电压超出标准范围，导致电力质量下降，影响矿山的正常生产和供电质量。

4. 对环境的影响：谐波会引起电力系统中的电磁辐射增加，对周围的环境和人体产生不利影响，影响矿山的社会形象和环保形象。

矿山电力系统谐波的危害不容忽视，必须采取有效的措施加以治理和控制，以确保矿山电力系统的安全稳定运行。

2. 正文2.1 矿山电力系统谐波的来源1. 电力设备的非线性特性：在矿山电力系统中，大量的电力设备如变频器、整流器、电弧炉等存在着非线性特性。

这些设备在正常运行过程中会产生谐波电流，导致系统中出现谐波扰动。

2. 过载运行：由于矿山生产需要，电力系统往往处于高负荷状态，而高负荷运行容易引起设备过载，进而导致谐波电流的产生和传播。

谐波分析一、谐波的相关概述谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般来说是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,其余大于基波频率的电流产生的电量，其实谐波是一个正弦波分量。

谐波产生的根本原因是非线性负载造成电网中的谐波污染、三相电压的不对称性.由于非线性负荷的存在,使得电力系统中的供电电压即便是正弦波形,其电流波形也将偏离正弦波形而发生畸变。

当非正弦波形的电流在供电系统中传输时,将迫使沿途电压下降,其电压波形也将受其影响而产生不同程度的畸变,这种电能质量的下降会给电力系统和用电设备带来严重的危害。

电力系统中的谐波源主要有以下几类：（1）电源自身产生的谐波.因为发电机制造的问题，使得电枢表面的磁感应强度分布偏离正弦波，所产生的电流偏离正弦电流。

(2）非线性负载，如各种变流器、整流设备、PWM变频器、交直流换流设备等电力电子设备。

(3）非线性设备的谐波源,如交流电弧炉、日光灯、铁磁谐振设备和变压器等。

二、谐波的危害谐波对电力系统的危害主要表现在:（1)谐波使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率.（2)谐波影响各种电气设备的正常工作。

(3)谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，引发严重事故.（4）谐波会导致继电保护和自动装置误动作,并使电气测量仪表计量不准确。

（5）谐波对临近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声,降低通信质量；重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

三、谐波的分析由于谐波导致的各种各样的事故和故障的几率一直在升高,谐波已成为电力系统的一大公害.我国对于谐波相关工作的研究大致起源于20世纪80年代。

我国国家技术监督局于93年颁布了国家标准《电能质量-—公用电网谐波》(GB/T 14549—1993）。

该标准对公用电网中各个等级的电压的限用值、电流的允许值等都做了相应的规定，并以附录的形式给出了测量谐波的方法和数据处理及测量仪器都作了相应的规定。

概述谐波污染的危害与治理方法随着经济的发展和社会生活水平的提高，供电可靠性和稳定性日益重要。

在供电系统中，当正弦基波电压施加于非线性元件和设备（主要指各种整流设备、变流器、交直流换流设备、PWM变频器等节能和控制用的电力电子设备，日光灯、交流电弧炉、变压器、发电机组及铁磁谐振设备等）时，由于设备吸收的电流与施加的电压波形不同，致使电流发生了畸变，谐波电流注入到与负荷相连的电网中，从而产生了谐波。

研究谐波污染的抑制对于电力系统安全运行有着非常重要的意义。

1 谐波污染的危害谐波产生的根本原因是由于电力线路呈一定阻抗，等效为电阻、电感和电容构成的无源网络，非线性负载产生的非正弦电流造成了电路中电流和电压畸变。

谐波污染带来的危害主要作用于电力系统本身和用户两个方面，下文进行分析：1.1 谐波对电力系统的危害1.1.1 对电网的影响。

电网中如果产生高次谐波电流，将增加输电线路功耗，如果电缆输电，还容易形成谐波谐振，导致绝缘击穿。

谐波还能造成电网电压与电流波形发生畸变，影响三相交流电的对称性，影响电力正常输送。

1.1.2 对电动机和发电机的损害。

谐波造成电动机过热，增加了电动机的附加损耗，降低了工作效率。

其中负序谐波产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。

在电力设备中，3、5次谐波对发电机的危害最为严重，涡流的产生使发电机噪声变大，使用寿命减短，引起发电机震荡，严重时造成转轴扭曲，金属疲劳断裂。

1.1.3 对继电保护的危害。

继电保护装置若是按基波负序量整定其整定值大小，当谐波干扰叠加到极低的整定值上时，就引起继电保护及自动装置误动或拒动，动作失去选择性，可靠性降低，从而造成系统事故，严重威胁电力系统的安全运行。

1.1.4 对无功补偿电容器的影响。

谐波电流的产生将会加重电容器的负担，导致电容器因过负荷或过电压而损坏，由谐波引起的发热和电压升高意味着电容器使用寿命的缩短。

谐波的危害和治理谐波的基本概念谐波频率是基波频率的整倍数，任何周期性非正弦波都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。

一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。

在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。

对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等。

变频器主要产生5、7次谐波。

频率为基波非整数倍的分量称为间谐波，有时候也将低于基波的间谐波称为次谐波。

基波与3次谐波、5次谐波的波形图如图1、图2所示。

图1 基波与3次谐波的波形图图2 基波与5次谐波的波形图谐波的产生（1）具有铁磁饱和特性的铁心设备主要为变压器、电抗器等，此种设备产生的谐波较少。

理论上，变压器正常运行时，本身不产生谐波，但是变压器磁通达到饱和时，主要会产生3次谐波。

（2）以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。

这类负荷谐波含量大，且有低次、偶次谐波。

（3）以电子元件为基础的开关电源设备如整流器、逆变器、变频器、相控调速和调压装置、大容量的晶闸管可控开关设备等。

（4）不间断电源系统（UPS）大功率UPS是通信电源系统中主要的谐波源，采用可控硅整流是UPS产生谐波的主要原因。

UPS生产厂家提供的谐波指标通常是满载输出时的数据，而实际情况中UPS不可能运行在满载状态下。

谐波的危害（1）谐波对系统的普遍影响首先，谐波会增加设备的铜耗、铁耗和介质损耗进而加剧热应力，从而运行中需要降低设备的额定出力。

其次，谐波还可以使电压峰值增大，若忽略相位差，则峰值电压上升的标幺值就等于电压峰值系数，这种电压升高会导致绝缘应力升高，最终有可能使电缆绝缘击穿。

最后，谐波还会引起负载设备损坏（这里负载设备损坏广义的定义为由电压畸变引起的任何设备故障或工作不正常），并缩短设备寿命。

另外，3倍数次谐波即使在负载平衡的情况下也会使中性线带电流，并且此电流有可能等于甚至大于相电流。

什么是谐波、谐波的危害、谐波的治理(图)1、什么是谐波电力系统中有非线性（时变或时不变）负载时，即使电源都以工频50HZ供电，当工频电压或电流作用于非线性负载时，就会产生不同于工频的其它频率的正弦电压或电流，这些不同于工频频率的正弦电压或电流，用富氏级数展开，就是人们称的电力谐波。

随着经济发展，大功率可控硅的广泛应用，大量非线性负荷增加，特别是电子技术、节能技术和控制技术的进步，在化工、冶金、钢铁、煤矿和交通等部门大量使用各种整流设备、交直流换流设备和电子电压调整设备，电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电气机车等与日俱增，同时种类繁多的照明器具、娱乐设施和家用电器等普及使用，使得电力系统波形严重畸变。

2、谐波的危害电力谐波的主要危害有： a、引起串联谐振及并联谐振，放大谐波，造成危险的过电压或过电流； b、产生谐波损耗，使发、变电和用电设备效率降低； c、加速电气设备绝缘老化，使其容易击穿，从而缩短它们的使用寿命； d、使设备（如电机、继电保护、自动装置、测量仪表、电力电子器件、计算机系统、精密仪器等）运转不正常或不能正确操作； e、干扰通讯系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚至损坏通信设备。

3、谐波的治理谐波治理标准 GB/T 14549—93 《电能质量公用电网谐波》该标准对不同电压等级各次谐波允许注入值都作了具体规定（略），其规定公用电网谐波电压（相电压）限值谐波治理谐波治理就是在谐波源处安装滤波器，就近吸收谐波源产生的谐波电流，现在广泛采用的滤波器为无源滤波器，另外有利用时域补偿原理的有源滤波器，这种滤波器的优点是能做到适时补偿，且不增加电网的容性元件，但造价较高。

无源滤波装置，吸收高次谐波，而所有滤波支路对基波呈现容性，正好满足无功补偿要求，不必另装并联电容器补偿装置，这种方法经济、简便，国内外广泛采用。

滤波器的种类。

滤波器大致分为以下六种类型，如图：(a)—单调谐波滤波器；(b)—双调谐滤波器； (c)—一阶高通滤波器；(d)—二阶高通滤波器； (e)—三阶高通滤波器；(f)—“c”式高通滤波器。