交流电源系统中的电流谐波产生原因及危害分析

电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定和高效运行至关重要。

然而，谐波问题却成为了影响电力系统质量的一个不容忽视的因素。

谐波不仅会导致电力设备的损坏，还会增加电能损耗，降低电力系统的可靠性。

因此，对电力系统中的谐波进行深入分析，并采取有效的治理措施，具有十分重要的意义。

一、谐波的产生要理解谐波，首先需要了解它的产生原因。

谐波主要来源于电力系统中的非线性负载。

常见的非线性负载包括各种电力电子设备，如变频器、整流器、逆变器等，以及电弧炉、荧光灯等。

以变频器为例，它通过对电源进行快速的通断控制来实现对电机转速的调节。

在这个过程中，电流和电压的波形不再是标准的正弦波，而是包含了各种频率的谐波成分。

整流器在将交流电转换为直流电的过程中，由于其工作特性，也会产生谐波。

同样，电弧炉在工作时，电弧的不稳定燃烧会导致电流的剧烈变化，从而产生谐波。

二、谐波的危害谐波的存在给电力系统带来了诸多危害。

对电力设备而言，谐波会使变压器、电动机等设备产生额外的损耗，导致设备发热增加，缩短使用寿命。

对于电容器来说，谐波电流可能会使其过载甚至损坏。

在电能质量方面，谐波会导致电压和电流波形的畸变，使电能质量下降，影响用电设备的正常运行。

例如，对于计算机等精密电子设备，谐波可能会引起数据丢失、误操作等问题。

此外，谐波还会增加电力系统的无功功率，降低功率因数，从而增加线路损耗和电能浪费。

三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波，首先需要对其进行准确的分析。

目前，常用的谐波分析方法主要有傅里叶变换、小波变换和瞬时无功功率理论等。

傅里叶变换是谐波分析中最常用的方法之一。

它可以将一个复杂的周期性信号分解为不同频率的正弦波分量，从而得到各次谐波的幅值和相位信息。

然而，傅里叶变换在处理非平稳信号时存在一定的局限性。

小波变换则能够很好地处理非平稳信号，它通过对信号进行多尺度分析，可以更准确地捕捉到信号在不同时间和频率上的特征。

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。

电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定和高效运行至关重要。

然而，谐波问题却成为了影响电力系统性能的一个重要因素。

谐波的存在不仅会降低电能质量，还可能对电力设备造成损害，增加能耗，甚至影响整个电力系统的安全稳定运行。

因此，对电力系统中的谐波进行深入分析，并采取有效的治理措施，具有极其重要的意义。

一、谐波的产生谐波是指频率为基波频率整数倍的正弦波分量。

在电力系统中，谐波的产生主要源于以下几个方面：1、非线性负载电力系统中的许多负载，如电力电子设备（如变频器、整流器、逆变器等）、电弧炉、荧光灯等，其电流与电压之间不是线性关系，从而导致电流发生畸变，产生谐波。

2、电力变压器变压器的铁芯饱和特性会导致磁化电流出现尖顶波形，进而产生谐波。

3、发电机由于发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称，以及铁芯的不均匀等因素，也会产生少量的谐波。

二、谐波的危害谐波对电力系统的危害是多方面的，主要包括以下几点：1、增加电能损耗谐波电流在电力线路中流动时，会增加线路的电阻损耗和涡流损耗，导致电能的浪费。

2、影响电力设备的正常运行谐波会使电机产生额外的转矩脉动和发热，降低电机的效率和使用寿命；对电容器来说，谐波可能导致其过电流和过电压，甚至损坏；对于变压器，谐波会增加铁芯损耗和绕组的发热。

3、干扰通信系统谐波会产生电磁干扰，影响通信设备的正常工作，导致信号失真、误码率增加等问题。

4、降低电能质量谐波会使电压和电流波形发生畸变，导致电压波动、闪变等问题，影响供电的可靠性和稳定性。

三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波，首先需要对其进行准确的分析和测量。

常见的谐波分析方法主要有以下几种：1、傅里叶变换这是谐波分析中最常用的方法之一。

通过对周期性信号进行傅里叶级数展开，可以得到各次谐波的幅值和相位。

2、快速傅里叶变换（FFT）FFT 是一种快速计算傅里叶变换的算法，大大提高了计算效率，适用于对大量数据的实时分析。

谐波产生的原因危害和抑制措施0前言随着电力电子技术的飞速发展，各种新型用电设备越来越多地问世和使用，高次谐波的影响越来越严重。

电力系统受到谐波污染后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。

以前，电力系统考核电能质量的主要指标是电压的幅值和频率，现在世界各国都把电网电压正谐波形畸变率极限值作为电能质量考核指标之一，正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。

因此，研究和分析谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。

1谐波产生的原因在供电系统中谐波的发生主要是由两大因素造成的:（1）可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用，晶闸管在大量家用电器中的普通采用以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。

（2）设备设计思想的改变。

过去倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较大的设计。

现在为了竞争，对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。

例如有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段，而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。

2谐波对电力系统的危害谐波对电力系统的污染日益严重，谐波源的注入使电网谐波电流、谐波电压增加，其危害波及全网，对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。

现将对具体设备的危害分析如下：（1）交流发电机。

同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗，热损耗除谐波电流铜损I2nR以外，还由于电流的集肤效应，产生附加损耗，对转子引起热损耗增大。

对大型汽轮发电机来说，若发生多次谐波振荡，谐波电流超过额定电流的25％时，由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。

对变压器来说，铁芯产生热损耗，尤其是涡流损耗大，在变压器绕组中有谐波电流，在铁芯中感应磁通，产生铁损。

（2）架空线路谐波电流产生热损，较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭，导致单相重合闸失败。

电缆中的谐波电流会产生热损，使电缆介损、温升增大。

（3）电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗，加快电力电容器绝缘老化。

浅析谐波产生的原因\影响及抑制措施摘要：随着高科技的飞速发展，各种新型用电设备也不断地问世和使用，致使产生的高次谐波越来越多。

而电力系统受到谐波影响后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。

本文主要对谐波的产生与危害进行分析，并对店里系统抑制谐波的措施进行探讨，从而保证供电质量。

关键词：谐波；产生原因；影响；抑制措施一、谐波的概念谐波是指对周期性交流分量进行傅立叶级数分解，得到的频率为基波频率大于1整数倍的分量。

通俗地说谐波是一个周期电气量的正弦分量，其频率为基波频率的整数倍。

二、谐波的产生（一）以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备（整换流装置、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、电力机车、家用电器等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等共矿企业以及各式各样的家用电器中。

（二）具有铁磁饱和特性设备，如变压器、电抗器等；变压器中的谐波电流是由励磁回路的非线性引起的，正常情况下，所加电压为额定电压，铁芯工作在线性范围内，谐波电流含量不大，但在轻载时电压升高，铁芯工作在饱和区，此时谐波电流就会大大增加。

在变压器正常工作过程中，如果有暂态扰动、负载剧烈变化都会产生大量谐波。

三、谐波的危害一般来讲，具有非线性特性或者对电流进行周期性开闭的电气设备对容量相对较大的电力系统影响不很明显，而对容量小的系统，谐波产生的干扰就不可忽视，谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，给周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。

谐波污染对电力系统的危害严重性主要表现在：(一）对供电线路的影响谐波对供电线路产生了附加谐波损耗。

由于集肤效应和邻近效应，使线路电阻随频率增加而提高，造成电能的浪费；由于中性线正常时流过电流很小，故其导线较细，当大量的三次谐波电流流过中性线时，会使导线过热、绝缘老化、寿命缩短、损坏甚至发生火灾。

电力系统中电流谐波的监测与治理在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定和高效运行至关重要。

然而，电流谐波的存在却给电力系统带来了诸多问题。

电流谐波不仅会影响电力设备的正常运行，降低电能质量，还可能引发电力故障，甚至造成严重的安全隐患。

因此，对电力系统中电流谐波的监测与治理成为了电力领域的一个重要课题。

一、电流谐波的产生要理解电流谐波的监测与治理，首先需要了解它的产生原因。

电流谐波主要来源于电力系统中的非线性负载。

常见的非线性负载包括电力电子设备，如变频器、整流器、逆变器等；电弧炉、电焊机等工业设备；以及一些家用电器，如节能灯、计算机电源等。

这些非线性负载在工作时，其电流和电压的关系不再是简单的线性关系，从而导致电流波形发生畸变，产生了谐波成分。

例如，在变频器中，通过对电源进行整流和逆变操作来改变电机的转速。

在这个过程中，由于半导体器件的开关动作，电流会出现高频的脉动，从而产生谐波。

二、电流谐波的危害电流谐波对电力系统的危害是多方面的。

首先，它会增加电力设备的损耗。

谐波电流在电力线路和变压器中流动时，会产生额外的热量，导致设备温度升高，降低其使用寿命。

其次，谐波会影响电力测量仪表的准确性。

例如，电能表可能会因为谐波的存在而计量不准确，给电力用户和供电部门带来经济损失。

再者，谐波还会干扰通信系统。

在电力线路附近的通信线路中，谐波可能会引起噪声，影响通信质量。

此外，严重的谐波还可能导致电力系统的电压波动和闪变，影响电气设备的正常运行，甚至引发电力系统的故障。

三、电流谐波的监测为了有效地治理电流谐波，首先需要对其进行准确的监测。

电流谐波的监测方法主要包括以下几种：1、基于傅里叶变换的谐波分析这是目前最常用的方法之一。

通过对采集到的电流信号进行快速傅里叶变换（FFT），可以将其分解为不同频率的谐波分量，从而得到各次谐波的幅值和相位信息。

2、谐波功率测量除了测量谐波的电压和电流幅值外，还可以通过测量谐波功率来评估谐波的影响。

谐波的危害与对策谐波是指频率为基波频率整数倍的电磁波。

谐波通常是电子设备和电力系统中的一种电磁干扰源，会对设备的正常运行产生危害。

本文将分析谐波的危害，并提出相关的对策。

1.电力系统中的危害：谐波会对电力系统的稳定性和可靠性产生负面影响。

谐波会导致电磁振荡，引起额外的电流和电压谐振，进而使设备损坏或系统瘫痪。

此外，谐波还会导致电力系统中的电能损耗增加，引起线路过热和设备寿命缩短。

2.设备损坏和故障：谐波会对设备造成过电压和过电流，使设备损坏或故障。

例如，谐波电流会引起电动机的过热，降低绝缘性能，导致设备寿命缩短。

谐波还会导致变压器的热损耗增加，引起变压器过热甚至发生爆炸。

此外，谐波还会导致电子设备的干扰，干扰正常的工作。

3.对人体健康的影响：谐波对人体健康产生的危害包括电磁辐射对人体的直接伤害和电磁辐射引起的各种健康问题。

长期处于高谐波环境中，人体可能会产生头痛、眩晕、失眠等症状。

同时，谐波还可能破坏人体的生物电位平衡，产生诸如心律失常等疾病。

为了应对谐波的危害，以下是一些可能的对策：1.传统滤波器技术：在电力系统中，可以采用传统的主动或被动滤波器来抑制谐波。

主动滤波器可以通过电子器件来消除不需要的谐波，并提供对称负载，减少谐波产生。

被动滤波器则是利用电抗器等设备来阻塞谐波流过的路径，减少谐波对电力系统的影响。

2.多层次的电力系统设计：在电力系统设计中，可以采用多层次的配置来抑制谐波。

通过在系统中增加合适的变压器、电抗器和滤波器等设备，可以减少谐波的传播和影响。

3.谐波监测与控制：通过谐波监测装置对电力系统中的谐波进行实时监测，并及时采取相应的控制措施。

例如，可以在容易受到谐波干扰的设备附近安装滤波器，通过选择合适的滤波参数和工作模式，减少谐波对设备的影响。

4.加强人体防护措施：对于电磁辐射对人体健康的直接威胁，应采取一系列的防护措施。

例如，在工作场所中，可以采用屏蔽层、防辐射窗等装置来减少辐射的传播和接触。

谐波谐振产生的原因及危害分析摘要：在电网运行中，不可避免地会产生谐波和谐振。

当谐波谐振发生时，其电压幅值高、变化速度快、持续时间长，轻则影响设备的安全稳定运行，重则可使开关柜爆炸、毁坏设备，甚至造成大面积停电等严重事故。

本文就其定义、产生原因、危害及预防措施作以介绍，供参考。

1.定义谐波是一个周期的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，又称高次谐波。

通俗地说，基波频率是50HZ，那么谐波就是频率为100HZ、150HZ、200HZ...N*50HZ的正弦波。

谐振是交流电路的一种特定工作状况，是指在含有电阻、电感、电容的交流电路中，电路两端电压与其电流一般是不同相位的，当电路中的负载或电源频率发生变化，使电压相量与电流相量同相时，称这时的电路工作状态为谐振。

谐波在电网中长期存在，而谐振仅是电网某一范围内的一种异常状态。

2.产生的原因谐波的产生是由于电网中存在着非线性负荷（谐波源），如电力变压器和电抗器、可控硅整流设备、电弧炉、旋转电机、家用电器等，另外，当系统中发生谐振时，也要产生谐波。

谐振的发生是由于电力系统中存在电感和电容等储能元件，在某些情况下，如电压互感器铁磁饱和、非全相拉合闸、输电线路一相断线并一端接地等，在部分电路中形成谐振。

谐波也可产生谐振，由谐波源和系统中的某一设备或某几台设备可能构成某次谐波的谐振电路。

3.造成的危害3.1谐波的危害谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的通信系统产生干扰。

电力电子设备广泛应用以前，人们对谐振及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染没有引起足够的重视。

近三四十年来，各种电力、电子装置的迅速使用，使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。

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）谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。

浅析电力系统谐波的产生、危害及抑制措施摘要：本文主要介绍了电力系统中产生谐波的主要原因，对电网系统的危害及抑制谐波的方法。

关键词：电力谐波；谐波产生；危害；抑制措施1 前言在理想的情况下，电力系统中三相交流发电机发出的电压，其波形基本是正弦波，但随着电力电子设备技术的发展、电弧炉、变压器等设备容量的加大、家用电器的增多等原因，向电网注入谐波，造成系统电压、电流波形畸变，电能质量下降，危害电力系统及用户的安全与经济运行。

2 电力谐波的产生2.1 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，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来讲很小，可以忽略。

2.2 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。

铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。

2.3 用电设备产生的谐波2.3.1 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量的谐波。

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，其中3次谐波的含量可达基波的30%；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。

如果整流装置为三相全控桥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11次及以上奇次谐波电流。

经统计表明：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。