晶闸管整流装置的谐波

２ ． ３ ． ２ 有源滤波器 另 一种抑制谐波 的设备 是有源滤波器 ． 其原理是 ： 另外 设置一个 晶闸管整流装置的输入电流通常是非正弦的 ． 以三相桥式相控整 谐 波发 生源． 与晶闸管装置并接到 电网， 检测 晶闸管装置的谐波成分 ， 流为例 ． 在大电感负载时 ． 交流电流为正负对 称的 １ ２ ０度的矩形波 ， 含 使谐 波发生源产生相位相反 、 频率一致 的一 系列谐波 ， 与装 置谐波相 有 ５ 、 ７ 、 １ １ 、 …高次谐 波 ， 这些谐 波 电流 在 电网回路引起 阻抗 压降 ， 因 互抵消 ， 使 电网电流接近正 弦， 功率 因数提高 。 而使 电网也 含有 高次谐 波 ， 造 成电网电压的畸变。 因此 ， 相控 晶闸管装 ２ ． ４ 采用多 电平变流技术 置实 际上 可看成 一个 高次谐 波源 随着晶闸管装置的大量使用 ． 装置 针对各种 电力 电子变流器 （ 对于电压型的变流器必须用联接 电感 容 量的 日益增大 ． 造成 电网波形 的畸变越来越严 重 ． 影 响与之并联 的 与交流 电源相连 ） ， 采用移相多重法 、 顺序控制和非对称控制多重化等 所有用 电设备 方法． 将方波电流或电压叠加 ． 使得变流器 在电网侧产生 的电流或 电 压 为接近正弦 的阶梯波 ， 且与电源 电压保存一定的相位关 系。 １ 谐 波 对 电 网 的危 害 ２ ． ５ 采用功率 因数预调制器 晶闸管产生 的高次谐 波极 易使 电网波形 畸变 ． 其危 害主要表现在 在 电力 电子装置 中加入高功率因数预调制器 ． 在预调制器的直流 以下 方 面 ： 侧通过 Ｄ Ｃ ／ Ａ Ｃ变换控制输入端 电流 ．保证 电力 电子装置从 电 网中获 １ ． １ 对 晶闸管装置 、 敏感 电气设备 如通信 、 计算机 系统产 生干扰 。 取 的电流为正弦 电流并与电 网电压同相。此方法 控制简单 ， 可同时消 １ ． ２ 发 电机 、 输 电变压器发热增加 。 除高次谐波和补偿无功 电流 ． 使电力电子装置输 入的功率因数接近于 １ － ３ 对交 流电机产生脉动转矩 、 铁损 铜损增加 ， 对 直流电动机除发热 １ 。 增加外 ． 还引起换相恶化和噪声 。 ２ ． ６ 利用无功补偿装置 １ ． ４ 对精密测量仪器则影响其测量精度 。 我 国引用 国际上有关标准 ， 变流装置控 制角 Ｏ ｔ 的变化会 引起电网 电压波动 ．在 大 ｏ 【 时这种 制定 了用 户流入 电网的谐 波电流允许值 和 电网电压正弦波形 畸变极 影响更严重。 这种电压波 动会造成 照明闪烁 、 弱 电系统误动作 、 调速系 限值 ． 如对于 ３ ８ ０ Ｖ的 电网 ． 电压允许 畸变 为 ５ ％。 全控装 置 ６ 脉 波时 统转速波动等现象 因此 在装置容量大且带有变动剧烈 的冲击负载如 允许继而 ９ ０ ｋ Ｖ． Ａ的装置 ， ｌ ２脉波时允许接人 １ ５ ０ ｋ Ｖ・ Ａ的装置 。 电弧炉 、 冲压机械等场合 ， 为了保存 电网电压稳定 和补偿功 率因数 ， 需

三相6脉波整流器谐波与触发角
三相6脉波整流器是一种常见的电力电子设备，用于将交流电
转换为直流电。

在这种整流器中，谐波是一个重要的问题，因为它
会影响整流器的性能和稳定性。

谐波是指波形中含有频率是基波频
率的整数倍的成分，它会导致电网中的电压和电流失真，甚至会对
其他设备造成干扰。

谐波与触发角之间存在着密切的关系。

触发角是指控制整流器
中晶闸管导通的相位角度，通过调整触发角可以实现对整流器输出
电压的控制。

当整流器工作时，谐波的产生与触发角密切相关。

合
适的触发角可以减小谐波的产生，提高整流器的效率和稳定性。

因此，对于三相6脉波整流器来说，合理地选择触发角可以有效地减
小谐波的产生，从而改善整流器的性能。

从另一个角度来看，谐波与触发角还涉及到功率因数的问题。

谐波会导致电网中的功率因数下降，影响电网的稳定性，而通过调
整触发角可以实现对功率因数的控制，从而减小谐波对电网的影响。

总的来说，三相6脉波整流器的谐波与触发角之间存在着复杂
的相互关系，合理地选择触发角可以减小谐波的产生，提高整流器
的效率和稳定性，同时还可以改善功率因数，减小对电网的影响。

因此，在实际应用中，需要综合考虑谐波与触发角之间的关系，以实现整流器的最佳性能。

谐波的危害及治理谐波对供电系统的危害及治理中铝贵州分公司第一铝矿汪元江[摘要][关键词]1、引言一个理想的电力系统是以单一恒定频率与规定幅值的稳定电压供电的。

但实际上，由于近年来随着科学技术的不断发展，在电力系统中大功率整流设备和调压装置的利用、高压直流输电的应用、大量非线性负荷的出现以及供电系统本身存在的非线性元件等使得系统中的电压波形畸变越来越严重，对电力系统造成了很大的危害。

因此，要实现对电网谐波的综合治理，就必须搞清楚谐波的来源、危害及电网在各种不同运行方式下谐波潮流的分布情况，以采取相应的措施限制和消除谐波，从而改善供电系统供电质量和确保系统的安全经济运行。

2、谐波产生的原因在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。

当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。

谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形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。

谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率、幅度与相角。

谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次谐波则是150Hz。

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，n 为整数，例如5、7、11、13、17、19等。

变频器主要产生5、7次谐波。

3、电网谐波的来源3.1 发电源产生谐波，由于发电机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等其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但对电网影响很小。

3.2 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，磁化曲线的非线性特性，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。

供电系统中的谐波概述详解概述来源“谐波”一词起源于声学。

电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。

当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。

1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。

定义谐波 (harmonic wave)，从严格的意义来讲，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。

从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。

正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。

谐波产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。

主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。

泛音是物理学上的谐波，但次数的定义稍许有些不同，基波频率2倍的音频称之为一次泛音，基波频率3倍的音频称之为二次泛音，以此类推。

傅里叶级数法国数学家傅里叶在1807年就写成关于热传导的基本论文《热的传播》，向巴黎科学院呈交，但经拉格朗日、拉普拉斯和勒让德审阅后被科学院拒绝，1811年又提交了经修改的论文，该文获科学院大奖，却未正式发表。

傅里叶在论文中推导出著名的热传导方程，并在求解该方程时发现解函数可以由三角函数构成的级数形式表示，从而提出任一函数都可以展成三角函数的无穷级数。

傅立叶级数（即三角级数）、傅立叶分析等理论均由此创始。

1822年，傅里叶出版了专著《热的解析理论》（Theorieanalytique de la Chaleur ，Didot ，Paris，1822）。

这部经典著作将欧拉、伯努利等人在一些特殊情形下应用的三角级数方法发展成内容丰富的一般理论，三角级数后来就以傅立叶的名字命名。

浅析电网谐波的产生、危害及消除[摘要]当今，谐波是损害电能质量的重要因素之一，对大部分设备的正常工作影响甚大，所以，谐波治理工作越来越受到关注。

本文首先对电网谐波的产生及危害情况进行阐述，文章主要分析了电网谐波消除措施及优缺点，重点结合实例阐明磁通补偿型零序滤波装置的优良效果。

[关键词]配电网；谐波污染；滤波中图分类号：tm231.7 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）14-0260-02当今，很多电力电子装置中都配有整流装置。

逆变器、直流斩波器所需的直流电源主要来自整流电路，常用的晶闸管相控整流电路或二极管整流电路都是严重的谐波源。

各类开关电源、变频器、荧光灯的用量越来越多，使电源的谐波污染日益突出，谐波电压和谐波电流引起电源波形的严重畸变，影响供电质量。

低压电容器无功补偿装置上还可能由于谐波的放大，产生并联电容器的损坏或谐波事故，因此对电网的谐波治理和无功补偿装置的改进是当前电力系统中亟待解决的重要问题。

1 谐波的产生和危害1.1 谐波的产生电网谐波的产生主要有以下三个方面的原因：第一，由电源产生。

供电装置也就是发动机，实际情况下，三相绕组的对称性以及铁心的均匀程度都无法做到理想化，是产生谐波的一个因素。

第二，由配电系统产生。

这里主要指的是电力变压器，因为为了追求设计时的经济性，电力变压器的磁通密度一半被控制在磁化曲线近饱和段的水平，夹杂不少3次谐波，谐波含量与饱和程度成正比。

第三，由用电设备产生。

这是最主要的因素，大部分谐波产生于此。

一般用电设备中的谐波源有晶闸管整流装置；变频设备；家用电器。

此外，工业现场和民用建筑通常会采用三相四线制供电方式。

自动化设备、变频空调等家用电器、照明电源及不间断电源等等设备均会在电网中产生零序谐波电流，总量很大。

1.2 谐波的危害电网谐波的危害也是主要有三个方面：第一，危害供配电线路。

电网系统中电力线路和电力变压器通常装有电磁式继电器和感应式继电器做保护，而谐波对此类保护装置的影响较为明显，容易导致误动作情况的发生，降低了系统的稳定性和可靠性。

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。

当 LT 为 ０ 时即 γ 为 ０°，可测得电网侧的 主次谐波含量见表 １。 表 １ 交流侧电感为 ０ 时不同触发角下谐
波含量
１ 整流电路产生的谐波含量特点 整流电路中的晶闸管元件， 会在电路产
生一定的谐波电流，谐波大小又与交流侧 是否存在电感相关。因此在忽略和计及交 流侧电感情况下，其产生的谐波明显不同。 １．１ 交流侧无电感
由式（２）写出交流侧电流，以 ｂ 相正半 轴为例，其表达式。
已知整流变压器二次侧 ib 电流，通过一 系列运算，可求出一次侧电流的傅里叶分解， 从而得到基波各次谐波的有效值表达式。
从上式可看出，在交流侧没有电感情 况下，由双桥串联而成的 １２ 脉动的整流电 路产生的注入系统的谐波只有 １２ｎ ± １ 次，
ia＝Id－iK 逐 渐 减 小 ，当 iK 增 大 到 Id，ia＝0， Ｖ Ｔ １ 关断，换相结束。
下面对重叠角的计算进行推导，以自 然换相点 a 作为坐标原点，相邻两相电压 表达式为
因此 将式代入上式，可计算出
当时
ωt＝０，由
i
＝
K
０
解得
ｋ，代入上式得
（２）
换相结束
，
i
＝
K
I
，
d
对
iK
进行计算
突变，ａ 相电流从负载电流 Id 逐渐减小到 ０， ｂ 相电流从 ０ 逐渐增加到 Id，这段时间 ＶＴ１、 ＶＴ２ 同时导通，相当于 ａ 和 ｂ 相短路，两相
间
电压为
u
－
b
u
，
a
它
在
两相
组成
的电
路中
产
生
环
流
ik，由
于回
路中存在两个来自电感L，T

ｗｗｗ．ｅａｇｅ．ｃｏｍ．ｃｎ
２００９ 年第 ９ 期·电气时代 ｜ ７ ７
随着测试技术的不断升级，高端电子测试仪器，特别是通信相关测试仪器出现了软件盗版现象，这给使用者带来了比一般软件盗版 更为严重的危害。一些不法经销商向厂家采购仪器硬件，甚至是二手仪器，然后私自进行硬件改造升级和盗版软件预装，以低于正常市 场的价格提供给客户使用，客户看似节省了部分成本，但实际是冒了很大的技术风险。由于加装的这些盗版软件并未得到生产厂家的正 式授权，且是非法改造与加装，存在着很多技术问题和风险。此外，生产厂商提供的一系列后续服务，如升级、补丁等，也可以使仪器 使用者获得最大的价值。东方集成提供的每台仪器都是正版的，附有国家一级计量单位出具的计量合格证书，保证仪表功能完好，附件 齐全，指标达到原出厂标准。利用这些仪器设备以及东方集成成功的租赁模式，移动设备制造商可以用有限的资金有效打造核心竞争力。
在光纤差动保护中，当 ＴＡ 断线时，本侧的保护
起动，存在差流，但收不到对侧的信号而不会误动，
如果谐波使对侧的保护也起动，那么在 ＴＡ 断线的情 况下，保护就可能误动。
变压器的差动保护通常都采用突变量作为起动 判据。采用相电流采样值的突变量作为起动判据或 者采用基于半周积分算法的相电流工频变化量作为 判据，两者都无法完全消除谐波的影响，都可能导 致保护不正常起动。
谐波畸变的度量方法是将一个畸变的周期电流 或电压波形展开成傅里叶级数，可以用式（１）和式（２） 来表达
∑∞
ｉ（ｔ）＝ Ｉｈｃｏｓ（ｈω０ｔ＋φｈ） （１）
ｈ ＝１
∑∞
ｕ（ｔ）＝ Ｕｈｃｏｓ（ｈω０ｔ＋θｈ） （２）
ｈ ＝１
式中 Ｉ ——第ｈ次谐波峰值电流； ｈ Ｕ ——第 ｈ 次谐波峰值电压； ｈ φ ｈ ——第 ｈ 次谐波电流相位； θ ——第 ｈ 次谐波电压相位； ｈ

浅析谐波治理对提升供电质量效果廖亮亮摘要：当代，国民经济飞速发展，电网发展的发展水平也排在世界前列。

电力负载质也发生了翻天覆地的变化，其中一些问题也就应运而生，尤其电网系统阻抗偏高，从而产生谐波更为严重。

谐波对电网的损害是各个方面的，由于我国配电网采用的是绝缘系统，当一旦发生单相接地故障的情况时，就极容易引发电压互感器谐波谐振过电压，从而造成故障或者是绝缘击穿中断供电的情况发生，供电的安全性以及可靠性也就下降，给供电企业和用电用户造成一定的损失。

电网发展到今天谐波治理的措施实施的尤显突出，也是当今供电企业必须解决的问题。

关键词：谐波治理；供电质量；效果一、谐波治理的概述谐波治理的意思是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，一般称为高次谐波，而基波是指其频率与工频相同的分量。

高次谐波的干扰是当前电力系统中影响电能质量的值得重视的问题，期待采取相应的对策。

二、谐波的产生原因近年来，电力网中非线性负载的日益增大是国家普遍的趋势，一些非线性负载导致电网严重污染，供电质量明显下降，从而引起供电以及用电设备发生故障，严重会引发火灾事故等。

1、电源自身谐波。

谐波和电网是共同存在的，因为制造工艺的原因，电枢表面的磁感应强度分布有些偏离正弦波，从而就使产生的电流也会偏离正弦，这部分谐波分量会在多路供电时对企业电网产生一定的影响。

电力变压器因为其磁化曲线的非线性的原因也会产生少量谐波。

2、非线性负载原因。

谐波产生的根本原因是非线性负载的原因。

当电流流经非线性负载时，与同时增加电压不呈线性关系，这也就产生非正弦电流，从而产生谐波。

（1）当今科技的进步与飞速发展，晶闸管整流在不间断电流方面的应用越来越广泛，从而给电网形成了大量的谐波。

根据电力系统中的供电电压来讲，大致上可以认定其波形基本上是正弦波，由于晶闸管整流装置采用移相控制方法，利用电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下恰恰是周期性的非正弦波，根据任何重复的波形都可以分解为含有基波频率以及一系列为基波倍数谐波的正弦波分量，在电网电流中具有大量的谐波。

A.电网电压正弦波相电压波形畸变率极限
用户供电电 压 (KV)
0.38
电压畸变极 限(％)
５
6或10 35或63 110
４
３
1.5
B.用户单台变流设备接入电网的允许容量
用户供电电 压
(kV)
0.38
6或10
35或63
110及以上
设备型式
不控 半控 全控
不控 半控 全控
不控 半控 全控
不控 半控 全控
=0时：m脉波整流电路的整流电压
和整流电流的谐波分析
1) 整流输出电压谐波分析：
将纵坐标选在整流电压的峰值处，则在-/m~/m区间，整
流电压的表达式为：
ud0 2 cost
对该整流输出电压进行傅里叶级数分解，得出：
ud0
Ud0
bn
nmk
cos nt
Ud0 1
2 cos k
nmk n2 1
五、抑制谐波与改善功率因数
相控变流技术的电力电子装置存在着网侧功率因 数低以及投网运行时向电网注入谐波的两大问题。 采取措施，抑制以至消除这些电力公害是电力电子 技术领域中一项重要的研究课题，也是国内外学者 研究的热门课题。
bn
R2 (nL)2
n次谐波电流的滞后角为：
jn
arctan
nL
R
四、整流输出电压和电流的谐波分析
3） =0时整流电压、电流中的谐波有如下规律：
（1）m脉波整流电压ud0的谐波次数为mk（k=1，2，3...）次，即m的 倍数次；整流电流的谐波由整流电压的谐波决定，也为mk次；
（2）当m一定时，随谐波次数增大，谐波幅值迅速减小，表明最低 次（m次）谐波是最主要的，其它次数的谐波相对较少；当负载中 有电感时，负载电流谐波幅值dn的减小更为迅速；

浅谈电力系统谐波【摘要】本文主要就电力系统谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施进行了阐述。

结合晋煤集团煤矿供电系统的实践应用情况。

【关键词】电力谐波；谐波危害；谐波治理随着电力电子技术的发展，电力系统中增加了大量的非线性负荷，由其产生的高次谐波的危害对电力系统安全带来的极大影响。

因此，有效地治理谐波就成为输配电技术中迫切需要解决的一个问题。

一、谐波产生的原因所谓谐波，即理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，但是由于各种原因，使这种理想状态在实际中无法存在。

因此通过对周期性电压或电流的傅立叶分解，所得到的频率为基波整数倍分量的含有量，称为谐波。

谐波是一个非正弦周期量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。

其周期为T=2∏/W的非正弦电压U(W)t。

电网的谐波源可分为谐波电压源和谐波电流源两种，发、变电设备一般为谐波电压源；而变流装置、电弧炉和电抗器等为谐波电流源。

电力电网中的谐波产生主要源于各种非线性用电负荷，谐波主要由谐波电流源产生，当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不同，且与所加的电压不呈线性关系，电流因而发生畸变，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。

非线性设备是主要的谐波源。

当前,电力系统的谐波源主要有三大类。

1.铁磁饱和型:各种铁芯设备,如变压器、电抗器等,其铁磁饱和特性呈现非线性。

由于铁芯的饱和，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。

铁芯的饱和程度越高，谐波电流也就越大。

主要谐波为3、5、7次。

2.电子开关型:主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等,在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用。

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。

3.电弧型:各种冶炼电弧炉在熔化期间以及交流电弧焊机在焊接期间,其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性,使电流不规则的波动。

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。

2024年电力系统中谐波的危害与产生电网谐波造成电网污染，正弦电压波形畸变，使电力系统的发供用电设备出现许多异常现象和故障，情况日趋严重。

本文全面论述了电力系统中谐波的危害及产生情况，希望能引起我们的高度重视。

谐波的危害电力系统中谐波的危害是多方面的，概括起来有以下几个方面：1.对供配电线路的危害（1）影响线路的稳定运行供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。

但由于电磁式继电器与感应式继电器对10%以下含量高达40%时又导致继电保护误动作，因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。

晶体管继电器虽然具有许多优点，但由于采用了整流取样电路，容易受谐波影响，产生误动或拒动。

这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。

（2）影响电网的质量电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。

如民用配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中3次谐波的含量较多，可达40%；三相配电线路中，相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。

另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。

2.对电力设备的危害对电力电容器的危害当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。

对于膜纸复合介质电容器，虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍;对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍，但如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就会使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。

尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时，还可能使电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。

另外，谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部放电强度大，对绝缘介质更能起到加速老化的作用，从而缩短电容器的使用寿命。

变频器的谐波及常用解决方法变频器是一种用于调节交流电源的电器设备。

它广泛应用于工业生产、电力系统、医疗设备和家居电器等领域。

然而，变频器工作时会产生谐波，给电网稳定性和设备运行带来一些问题，因此需要采取一些常用的解决方法。

首先，我们先来了解一下变频器产生的主要谐波类型。

主要谐波有三种类型：整流谐波、逆变谐波和直流谐波。

整流谐波是由于电网被电源单相或三相晶闸管整流电源所供给而产生的，逆变谐波是由于变频器输出电压采用高频脉冲宽度调制技术而产生的，直流谐波是由于变频器直流电源引起的。

这些谐波会导致电网电压畸变、电流畸变和设备损坏等问题。

针对这些问题，以下是一些常用的变频器谐波处理方法：1.加装谐波滤波器：谐波滤波器是一种能够抑制谐波电流的装置。

它按照电网谐波谐波的类型进行设计，能够有效减少谐波对电网的影响，提高电网的稳定性。

谐波滤波器通常分为有源滤波器和无源滤波器两种。

有源滤波器是通过电子元器件对谐波进行补偿和降低，而无源滤波器则是通过电感、电容和电阻等被动元件来吸收谐波。

2.采用多电平逆变器：多电平逆变器可以减少逆变输出电压的谐波含量。

它使用多个电平的开关器件来产生逆变输出电压，以减少逆变谐波的产生。

多电平逆变器可以提高变频器的输出电压质量，减少对电网和设备的影响。

3.使用变压器/电抗器：变频器前、后或中间加装变压器或电抗器可以减少电网电压和电流的谐波。

变频器输入端加装变压器可以降低电网电压的谐波含量，而变频器输出端加装电抗器可以限制谐波电流的流动。

这种方法在一些对电网稳定性要求较高的场合中比较常见。

4.优化系统设计：对变频器系统进行优化设计也是减少谐波的有效方法。

例如，减小谐波电流传输路径的电感，优化谐波电流的流动路径，减小电缆长度和截面积，优化系统的接地方式等。

这些优化措施可以减少电流流动时的电阻和电感损耗，降低谐波电流的大小。

综上所述，变频器产生的谐波问题可以通过加装谐波滤波器、使用多电平逆变器、采用变压器/电抗器以及优化系统设计等方式得到解决。

电力系统中的谐波分析及消除方法摘要：本文针对电力系统中普遍存在的谐波问题进行了分析研究，首先概述了谐波的危害，然后介绍了三种谐波检测的方法，最后从改造谐波源的角度提出了几种谐波抑制方法。

关键词：电力谐波检测治理0 引言目前，谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害，因而了解谐波产生的机理，研究和清除供配电系统中的高次谐波，对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。

1 电力系统谐波危害1.1 谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。

大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。

1.2 谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏。

1.3 谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。

1.4 谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。

1.5 谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。

1.6 谐波会对设备附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。

1.7 谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。

1.8 谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。

2 谐波检测方法2.1 模拟电路消除谐波的方法很多，即有主动型，又有被动型；既有无源的，也有有源的，还有混合型的，目前较为先进的是采用有源电力滤波器。

但由于其检测环节多采用模拟电路，因而造价较高，且由于模拟带通滤波器对频率和温度的变化非常敏感，故使其基波幅值误差很难控制在10%以内，严重影响了有源滤波器的控制性能。

近些 年 ， 晶闸 管 直 流 电控 系统 在 矿 井 提 升 机 中得 到 了广泛 应用 ， 尤其 是在 大 型矿 井 提 升机 中应用 较 多 。 采 用 晶闸管 的 矿井 提 升 机 电控 系 统 具 有 易 于 调 速 、 运 行效率高、 维护简单等优点。但 晶闸管 电控 系统会使 电压正 弦波形 发生 畸变 ， 产 生谐 波 电流 ， 运行 期 间 功率 因数 偏低 （ 通常低 于 ０ ． ８ ） ， 无 功 损 失 较 大 。特 别 是 对 于矿井提升机这类 大功率频繁启动停止 的设备 ， 无功 冲击更大 ， 导致 电网波动甚为严重 ， 更需引起注意。 １电 网影响分 析 晶闸管类 提升机 电控 系 统 对 电 网产生 的影 响 主要 表现 在 ： （ １ ） 产生谐 波电流。晶闸管整流装置产生的谐波 电流是与功率变流器 的波头数 Ｎ相关 的， 功率变 流器 的波头数越高， 最低次谐波频率 的次数就越高 ， 并且 只 含有 ｋ Ｎ＋１ 、 ｋ Ｎ一１次谐 波 ， 我 们称 之为 高次特 征谐 波 。 ６波头的变流器的交流侧 电流仅含有 ５ 、 ７ 、 １ １ 、 １ ３ 、 １ ７ 、 １ ９
…
算其电流和电压。 根 据矿 井提 升机 晶 闸管变 流 直 流拖 动 电控 系统 的 问题 特征 ， 可 在 整 流 变 压 器 与 变 流 器 之 间 安 装 晶 闸管 控制 电抗 器 （ Ｔ Ｃ Ｒ） 型动态无功 补偿及滤 波 （ Ｓ Ｖ Ｃ） 装 置 。无 功补 偿和谐 波 治理 由 Ｌ Ｃ单 调 谐 回路 来 实现 ， 动 态 补偿 由 Ｔ Ｃ Ｒ来 实 现 ， 也就是一种快速调节无功功率 的新型成套 装置 ， 是 由可控硅 控制 电抗器 （ Ｔ Ｃ Ｒ） 和Ｌ Ｃ交 流 滤 波支 路（ Ｆ Ｃ ） 并 联 而成 ， 可 以直 接 或通 过 变 压 器 间 接接 到高 压 回路 。Ｆ ｃ提供足量 的容性无功 ， 滤除负荷产生 的谐 波 电流 ； Ｔ Ｃ Ｒ支路根 据负荷 工 作时无 功 功率 的变化 ， 用 可控 硅触发 角改 变 流过 Ｔ Ｃ Ｒ支 路 的 电流 ， 从 而 改 变无 功Ｑ Ｌ ； 通过 Ｔ Ｃ Ｒ＋ Ｆ ｃ装置协调工作 ， 使用户在电网的 公 共 连接点 的功 率 因数 、 闪变 、 电压 波 动 、 谐 波 和 电压 不平衡度等指标达到要求 ， 并提高用户 的经济效益。 ３动 补滤 波装置 设计 本 动补 装置 由 主 电抗 器 及 滤 波 回路 、 Ａ Ｃ控 制 器 、 开关装 置等 组成 。 （ １ ） Ａ Ｃ控制 器 主电抗 器 的电流通 过 Ａ Ｃ控制 器来 控制 ， 调 节 范 围 ０—３ ０ Ｍ Ｖ Ａ ， 额 定 电流 ６ ０ ０～１ ５ ０ ０ Ａ， 可 以直 接 用 于

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对电力系统谐波的来源分析及其治理措施
（ 鹤壁 职 业技 术 学 院 ， 南 鹤 壁 ４ ８ ３ ） 河 ５ ０ ０
摘 要： 随着 国民经济和电力工业的飞速发展 ， 电负荷 日趋复杂化和 多样化。谐 波污染 已经成 为危害电网、 用 影响其他用电设备安全经济运行 的重大 问题。重点分析 了电力 系统谐波的 来源及 危害， 并归纳了电力 系统谐 波治理的常用方法， 实际工作的顺利开展奠定 了基础。 为ห้องสมุดไป่ตู้
关键词： 电力 系统谐 波 ； 源 ； 害 ； 来 危 治理
严重时使电动机过热 。尤其是负序谐波在电动机 １ ．家用电器： ３ ５ 具有调压整流装置的家用电 中产生负序旋转磁场 ， 起制动作用， 减少了电动机 器， 会产生较深的奇次谐波。 在有绕组设备的电器 的出力 。 中， 因不平衡电 流的变化也能使波形改变。 这些家 ２２ ３ 对低压开关设备的危害： 对于配电用断 用电器虽然功率较小， 但数量巨大 ， 也是谐波的主 路器来说 ， 全电磁型的断路器易受谐波电流的影 要来源之一。 响使铁耗增大而发热； 热磁型和电子型的断路器 ， ２电力系统谐波的危害问题 谐波使其额定电流降低 。 因此 ， 断路器都可能因谐 电力 系统谐波使系统 中的发电、 供电、 用电 波产生误动作。 设备出现许多异常现象和故障， 日 情况 趋严重 ， 概 ３电力系统谐波的治理与改善 括起来有以下几个方面 ： 根据 Ｇ ／１５ ９９ ｛ Ｂ１４ ４ － ３电能质量 ： ＂ 公用电网谐 ２ 电 １ 力系统谐波对供配电 线路的危害 波》 ， ０ ｋ ０ Ｖ ５ Ｖ时， 谐波电压谐 规定 在 ． Ｗｌ ｋ ／ ｋ ４ ３ 电网 ２ ．影响线路的稳定运行： ．１ １ 供配电系统中的 波 占有率分别不得大于 ４ ３ ％１２ ％／２ １ ％。针对以上 ． 电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、 分析， 为减少谐波产生的机会 、 减小谐波对对电力 感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护 ， 系统的危害， 以 我们提出下列建议： ３１ ．针对谐波源进行治理 。 采用就近原则在谐 便在故障情况下保证线路与设备的安全 。 由于 但 电磁式继电 、 器 感应式继电器、 晶体管继电器容易 波源处安装滤波器，以吸收谐波源产生的谐波电 电流 的允许值 。 １电力系统谐波的来源分析 皆 波影响导致误动作 ，因而不能全谣有效地起 流。根据装置的原理不同， 可分为无源电力滤波器 １ 发电源质量不高产生的谐波。 ． Ｉ 发电机由于 到保护作用。 这样 ， 谐波将严重威胁供配电系统的 Ｐ ｎ和有源电力滤波器（ Ｐ ） Ａ Ｆ。 有源电力滤波器是利用时域补偿原理的滤 三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁｜也很 稳 定与 安全运行 。 难做到绝对均匀一致和其他—些原因，发电源多 ２． ． 影响电网的质量 ： １ ２ 电力系统中的谐波能 波器 ， 这种滤波器的优 是能做到适时补偿， 且不 少也会产生一些谐波 ， 但—般来说 。 眇 使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用配电 增加电网的容性元件 ，但造价较高。无源滤波装 １ 输配电系统产生的｛波。 ２ 皆 输配电系统中主 系统中的中性线， 会产生大量的奇次谐波 ， ３ 置 ， 其中 吸收高次谐波 ， 而所有滤波支路对基波呈现容 要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁 的饱 次谐波的含量较多 ， 可达 ４ ％； ０ 三相配电线路中， 性 ， 正好满足无功补偿要求 ， 不必另装并联电容器 和， 磁化曲线的非线性 ， 加上设计变压器时考虑到 相线上的 ３ 的整数倍谐波在 中性线上会叠加 ， 使 补偿装置， 这种方法经济、 ， 简便 国内外广泛采用。 ３ ２改变部分运行 、 接线方式 ， 减小谐波的产 经济性， 其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段 中性线的电流值可能超过相线 Ｅ 的电流。 另外， 相 上， 这样就使得磁化电流呈尖顶波形 ， 因而含有奇 同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的 生、 叠加、 放大及产生危害的机会。增加 电网的短 次谐波， ３ 其中 次谐波电流可达额定电流的 ％。 有功功率与无功功率 ， 从而降低电网电压 ， 浪费电 路容量、 提高电气设备的短路比， 来降低谐波对同 １ ３用电设备产生白｝波。 ｇ皆 网的容量。 电网上其他设备的影响；加强运行时的实时控 １． ．１晶闸管装置 ：晶闸管整流装置采用移 ３ ２ 力系统谐波对电力设备的 ２电 危害 制， 避免轻负荷、 高电压的运行状态 ， 以减少谐波 相控制 ， 从电网吸收的是缺 角的正弦波 ， 从而给 ２． ．１ ２ 对电力电容器的危害： 当电网存在谐波 电压过高 系统电器设备的影响； 对 有意识地将配 电网留下的也是另一部分缺角的正弦波， 显然在 时， 投人电容器后其端电压增大， 电容器损耗功 变中间相改接 Ａ或者 ｃ相， 使 减少变压器群产生的 留下部分 中含有大量的谐波 。 如果整流装置为单 率增加。 另外， 谐波的存在往往使电压呈现尖顶波 谐波。 在可能的情况下， 使配变接成 △ ｙ 形， ， ｎ 将谐 相整流电路 ， 在接感性负载时则含有奇次谐波电 形 ， 尖顶电压波易在介质中诱发局部放电， 且由于 波在高压侧消化。 流 ， 中 ３次谐波的含量可达基波的 ３％； 其 ０ 接容 电压变化率大， 局部放电强度大， 对绝缘介质更能 ３ 在设计 中注意避 开谐 波产生谐振的机 ＿ ３ 性负载时则含有奇次谐波电压 ， 其谐波含量随电 起到加速老化的作用。 会， 减小带来的影响。 根据《 民用建筑电气设计规 容值的增大而增大。 如果整流装置为三相全控桥 Ｊ Ｊ ６ ９ ３ ． ｒ ３ ０“ ２． ． 对电力变压器的危害： ２ ２ 谐波使变压器的 范》Ｇ 厂 １ —２ ．１ 为控制各类非线性用电 ６ 脉整流器 ， 变压器原边及供电线路含有 ５ 次及 铜耗和铁耗增大 ，因此要减少变压器的实际使用 设备所产生 的谐波引起的电网电压正弦波形畸 以上奇次谐波电流 ； 如果是 １ 脉冲整流器 ， ２ 也还 容量 ， 或者说在选择变压器额定容量时需要考虑 变在合理范 围内， 宜采限下列措施 ： 各类大功率 有 １ 次及以上奇次谐波电流。 １ 经统计表明： 由整 留出电网中的谐波含量。 除此之外 ， 谐波还导致变 非线性用电设备变压器的受电电压有多种可供 流装置产生的谐波 占所有谐波 的近 ４％，这是 压器噪声增大 ， ０ 随着谐波次数的增加 ， 振动频率在 选择时 ， 如选用较低 电压不能符合要求 ， 宜选用 最大的谐波源。 １ Ｈ 左右的成分使混杂噪声增加， Ｋｚ 有时还发出金 较高电压。” １２ ３ 变频装置： 变频装置由于采用了相位控 属声 。 在无功补偿设计 中除了应注意避免并联电 制， 谐波成份除含有整数次谐波外， 还含有分数次 ２３ ． 对电力电缆的危害 ： ２ 由于谐波次数高频 容器与系统感抗的谐振， 除了验算基波外 ， 还需要 谐波， 这类装置的功率一般较大 ， 随着变频调速的 率上升， 、、次等主要谐波， 避开这些参数 ， 防止在 再加之电缆导体截面积越大， 趋肤效应越 验算 ３５７ 发展， 对电网 造成的谐波也越来越多。 明显 ， 从而导致导体的交流电阻增大， 电缆的 该次谐波发生谐振。 使得 １． 电弧炉、 ３ ３ 电石炉： 由于三相负荷难以平 允许通过电流减小。另外， 电缆的电阻、 系统母线 电力系统中的谐波的出现， 对于电力系统运 衡， 产生谐波电流， 经变压器的三角形连接线圈而 侧及线路感抗与系统串联 ， 提高功率因数用的电 行是一种“ 污染” 。它们降低了系统电压正弦波形 注入电网。其中主要是 ２ ７次的谐波 ， 平均可达基 容器及线路的容抗与系统并联 ，在一定数值的电 的质量， 不但严重地影响了电力系统 自 ， 身 而且还 波的 ８ －０ 最大可达 ４ ％。 ％－ ％， ２ ５ 感与电容下可能发生谐振。 危害用户和周围的通信系统。面对日 益严重的谐 １ ．气体放电类电光源 ： ３ ４ 分析与测量这类电 ２ 电力系统谐波对用电设备的危害 － ３ 波污染问题， 对谐波的综合治理已 迫在眉睫。 谐波 光源的伏安特性， 可知其非线性十分严重 ， 有的还 ２． ３１ 对电动机的危害 ： 谐波对异步电动机的 问题的研究涉及到许多相关学科 ， 因此， 必须努力 含有负的伏安特性 ， 它们会给电网造成奇次谐波 影响 ， 主要是增加电动机的附加损耗 ， 降低效率 ， 加强在应用基础方面的研究工 （ 下转 ３ １页） ８