谐波对电网的危害及治理方法

科技信息　０职校论坛Ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１３年第１７期　晶闸管装置谐波对电网的危害及治理　王高建李磊　（河南工业和信息化职业学院，河南焦作４５４０００）　【摘要】随着电力电子技术的不断发展，晶闸管变流装置的实际生产中的作用日益广泛，然而该装置为非线性负载，给电力系统带来了谐　波问题，使电网质量下降，影响与该装置并联在同一电网的其它负载的正常工作，因而谐波治理就成为普遍关注的技术问题。　【关键词】晶闸管；非线性负载；谐波　０概述　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　流为例．在大电感负载时．交流电流为正负对称的１２０度的矩形波，含　有５、７、１１、…高次谐波，这些谐波电流在电网回路引起阻抗压降，因　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　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　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　所有用电设备　１谐波对电网的危害　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　以下方面：　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。　１．２发电机、输电变压器发热增加。　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　增加外．还引起换相恶化和噪声。　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，　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　限值．如对于３８０Ｖ的电网．电压允许畸变为５％。全控装置６脉波时　允许继而９０ｋＶ．Ａ的装置，ｌ２脉波时允许接人１５０ｋＶ・Ａ的装置。　２抑制谐波危害的办法　２．１可减小相位控制角ａ　为了减小谐波电压对电网的影响．从装置本身考虑．电阻负载时　应尽量运行于小　角状态．三相整流时应采用桥式电路而不采用半　波以消除偶次谐波．整流变压器采用不同接法．使电网电流形成阶梯　状以更接近正弦　２．２整流装置两侧接星形和三角形　对于大容量装置必须采用脉波数较高的联接形式．两组二次侧分　别接成星形与三角形．二者线电压相位差３Ｏ度，等效为ｌ２相整流，电　网电流为三个阶梯波更接近正弦．采用多重并联技术进行波形叠加，　可有效抑制谐波　２．３外接滤波器　２．３．１外接无源滤波器　对于使用极多的硅二极管整流．虽然位移因数为１．但由于整流　桥输出大多接大电容滤波．所以交流输入电流为正负脉冲波形，直流　输出电流越小则正负脉冲愈窄．其谐波成份很大．电流畸变系数可低　至０．７．装置功率因数无法进一步提高。因此从原有硅整流和相控整流　装置本身考虑．想进一步提高功率因数与抑制谐波的能力是十分有限　的．只能从装置外部采取抑制谐波与补偿功率因数的方法。图１为装　置外接无源谐波滤波器．对于脉宽为１２０度的正负矩形电流．主要谐　波是５、７、１１次，外接５、７、１１次谐波滤波电路，使装置产生的谐波不　流经电网　

谐波污染对电网有哪些具体影响？

谐波污染对电网的影响主要表现在：

（1）造成电网的功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、线路和设备过热灯，特别是三次谐波会产生非常打的中性线电流，使得配电变压器的零线电流甚至超过相线电流值，造成设备的不安全运行。谐波对电网的安全性、稳定性、可靠性的影响还表现在可能引起电网发生谐振、使正常的供电中断、事故扩大、电网解裂灯。

（2）引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电压互感器灯设备损坏；造成变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，引起电力变压器、电力电缆、电动机等设备发热，电容器损坏，并加速绝缘材料的老化；造成断路器电弧熄灭时间的延长，影响断路器的开断容器；造成电子元器件的继电保护或自动装置误动作；影响电子仪表和通信系统的正常工作，降低通信质量；增大附加磁场的干扰等。

谐波对电力电容器有哪些影响？

当配电系统非线性用电负荷比重较大，并联电容器组投入时，一方面由于电容器组的谐波阻抗小，注入电容器组的谐波电流打，使电容器过负荷而严重影响其使用寿命，另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时，引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而导致损坏。因此，电压谐波和电流谐波超标，都会使电容器的工作电流增大和出现异常，例如，对于常用自愈式并联电容器，其允许过电流倍数是1.3倍额定电流，当电容器的电流超过这一限制时，将会造成电容器的损坏增加、发热异常、绝缘加速老化而导致使用寿命降低，甚至造成损坏事故。同时，谐波使工频正弦波形发生畸变，产生锯齿状尖顶波，易在绝缘介质中引发局部放电，长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化、自愈性能下降，而容易导致电容器损坏。

按照电力系统谐波管理规定，电网中任何一点电压正弦波的畸变率（歌词谐波电压有效值的均方根与基波电压有效值的百分比），均不得超过表2－5规定。

表2－5 电网电压正弦波形畸变极限值

谐波对电网的危害及治理对策论文

摘要：谐波治理是一项系统工程，国内谐波治理的难点不在技术层面，因此，通过严密的管理和过细的工作取得用户支持，切实有效地开展谐波治理显得尤其重要。目前，电力部门普遍对主电网谐波污染高度重视，但忽略对日益发展壮大的电网的谐波治理。

1、引言

随着我国国民经济的快速发展，大功率整流设备、变频调速设备、换流逆变器设备等在配电网中得到广泛应用，给配电网注入了大量的非线性阻抗特性，导致电网波形出现严重畸变现象，电网中的谐波问题严重，在很大程度上对电力系统及电气设备造成危害。

2、谐波的基本特性和测量

（1）谐波的概念

谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。理论上看，非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。

非线性负荷除了产生基频整次谐波外，还可能产生低于基频的次谐波，或高于基波的非整数倍谐波。电力系统中出现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的谐波，将不归属谐波治理的范畴。

（2）谐波的类型 谐波按其性质和波动的快慢可分成四类：准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。因其多样性和随机性，在实际工作中，要精确评估谐波量值非常困难，所以在IEC 6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定，推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。

国标GB/T 14549-1993采用观察期3s有效测量的各次谐波均方根值的95%概率作为评价谐波的标准。为简便实用，将实测值按由大到小的方式排序，在舍去前5%个大值后剩余的最大值，近似作为95%的概率值。

（3）谐波的测量

通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。一般来说，将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点，测量该点的电压和注入公共电网的电流后，通过对电压和电流的分析，取得谐波测量资料。

专版　电力建设　

电网谐波的危害及治理方案分析　

高少兰　王育武　

摘憎工业经济的飞速发展使非线性设备得到广泛应用，大量的谐波电流被注入电网，严重影响了电能质量，威胁电网的安全运行，同　时增加了电能损耗，降低了经济效益。所谓谐波，是指通过对周期性电压或者电流的傅立叶分解，以得到的频率为基波整数倍分量的含　有量，称为谐波。　关键词：电力系统；谐波；危害；治理　

１概述　

在理想电力系统中，电能是以恒定频率和幅值的三相平衡　正序正弦电压向用，ｒＬＩ供电，但在实际运行中的电力系统，由于　

负荷是随机变化的，三相电压的幅值、频率、相位差不能保持恒　定不变。特别是近几年来，随着电气化铁路、冶金工业、化学工　业的发展以及家用电器的普及，电力系统中的非线性负荷（硅　

整流设备电力机车、电解设备）、冲击性负荷（电弧炉、轧钢机）　

日益增加，使电网的非线性（谐波）、非对称性（负序）和波动性　

日趋严重，电压电流波形不再是单一的正弦波，包含有高次谐　

波，对电力系统将会产生十分严重的影响，威胁到供用电设备　的安全、经济运行。　

２谐波产生的原因　

配电网谐波主要来源于三个方面：发电源质量不高产生的　

谐波；输配电系统产生的谐波；用电设备产生的谐波。其中以用　

电设备产生的谐波最多。　发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组　必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致　

造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，　发电机总会产生少量的谐波。　

输电和配电系统中存在大量的电力变压器。因变压器内铁　

心饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线　

近饱和段上等诸多因素，致使磁化电流呈尖顶形，内含大量奇　

次谐波。变压器铁心饱和度越高，其工作点偏离线性就越远，产　生的谐波电流就越大，严重时三次谐波电流可达额定电流的　

５％。用电环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气　

电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。　晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多