谐波对电气设备影响及应对

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1、谐波对电气设备影响及应对谐波是由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变而产生。在理想的供电状态下，电流以及电压都呈现出正弦波的状态，但是在电流流过与其所加电压不呈线性关系的负荷过程中，就容易产生非正弦电流。一般这种非正弦电流所含有的频率是基础电流的整数倍，比如在基本电流的基频为50Hz的时候，二次谐波的频率就是基频的两倍，即100Hz，三次谐波则为基频的3倍，即150Hz。谐波由于与基本电流的频率不一，很容易对电力系统和电气设备内部造成损害。因此，从这个角度来看，文章探讨谐波对电气设备的影响，并且试图

2、寻求相应的解决对策，具有非常重要的现实意义。1谐波的来源7电力系统本身包含的能产生谐波电流的非线性元件主要是变压器的空载电流，交直流的可控硅控制元件，可控硅控制的电容器、电抗器组等。另外，各种非线性负荷用户也是电力系统谐波最主要来源，如可控硅整流和换流、电弧炉、中频炉以及电气拖动设备、各种低压电气设备、家用电器等，这些设备向电网吸取基波功率，同时也向电网注入谐波电流和谐波功率，谐波电流从低压侧馈入高压侧，注入电力系统，使系统各处电压含有谐波分量。由谐波引起的设备事故屡见不鲜，已成为污染公用电网和危害其它设备

3、的“公害”。2谐波计算的一些基本公式1）不同谐波源的迭加计算：电网谐波电压和电流往往由多个谐波源产生，因而不同的谐波源的迭加计算是制定谐波的重要基础，当两个谐波源分别产生的不同谐波Ah及Bh之间的相位角θh确定时，其合成的同次谐波为：Ch=√AA2+BA2-2AhBhcosθh对于两个谐波源的同次电流Ih1和Ih2在一条线路上的迭加，当相位角θh已知时，其迭加后的谐波电流Ih为：但在实际的电网运行中，无论是谐波电流还是谐波电压的相位关系均有一定的随机性：电力系统潮流随机变化导致谐波源的基波电压相位角随机变化

4、；谐波源工况变化导致基波功率因数角随机变化；谐波源负荷受各种随机因素的影响，导致谐波电流相位角的随机变化。根据研究结果，当基波电流相位角变化为正态分布，则其主要谐波电流相位角差角也呈正态分布。当相位角θh不确定时，谐波电流可按以下公式进行合成计算：Kh系数按下表选取：2）两个谐波源在同一节点上引起的同次谐波电压的迭加计算可应用下面公式：C2=A2B2AB,此公式会有误差，但作为谐波估算还是可行的。37谐波对于电气设备的影响3.1加速电气设备供电模块的老化由于谐波的频率更高，这既使得正弦波变得更尖，容易造成电

5、气设备的供电模块出现磁滞及涡流损耗增加，同时供电模块的绝缘材料也要承受更大的电应力，铜耗增加，温度骤升，噪声加大，大大缩短了电气设备的供电模块的使用寿命，从而降低电气设备的使用寿命。3.2导致电气设备无法正常工作在一些三相供电的电气设备之中，基频状态下，三项系统中的每根相线接法的中点电压都有120°的相位移动，在每一个相位的负荷相等的时候，中性线的电流为零。如果出现了三项负荷不均衡，则只能够去掉均衡值之后的电流流入中性线，我们可以利用这一特点去掉中性线导线的一半容量。但是，由于谐波的频率更高，往往会导致无法

6、正常抵消，中性线导线过热，从而导致电气设备无法正常工作。除此之外，一些对于供电质量要求很高，但是没有设置谐波过滤模块的电气设备，也可能因为供电质量下降而导致电气设备的无法正常工作。3.3导致电气设备的毁损7谐波的大量存在会使得电气设备的负荷加大，由于电气设备处于供电的经常变动之中，如果在一些特定的条件下构成了串联或者并联的谐振条件，在一定的频率之下，容易形成谐波振荡。谐波振荡的存在容易导致电气设备中的电机部分产生振荡力矩，有可能导致机械共振，造成电气设备的毁损。除此之外，谐波的存在还有可能使得电气设备自身的

7、各项传感器的测量产生误差，比如无法正确的计量电压和电流，在谐波含有较高的电流的时候，一些电气设备自带的断路器的遮断能力无法正常发挥，容易发生短路，引发火灾，造成电气设备的毁损甚至更大的损失。当谐波电压较大时，其与系统电压叠加导致电容器两段电压升高从而导致过电压。过高的谐波电流流经电容器会导致电容器耐流不足，电容器容量衰减、鼓肚、击穿、烧毁、爆炸等。4谐波的治理方法4.1从供电源头加强治理谐波的产生往往是在供电部分，为了减少谐波对电气设备的影响，解决的根本在于从供电源头加强治理。比如，可以对线性负荷以及非线性

8、负荷从公共连接点开始分开供电，使得非线性负荷产生的谐波不会影响到线性负荷。除此之外，进行无功补偿也是从供电源头减少谐波影响的一个重要手段，它能够起到稳定受电端及电网的电压，提高供电质量的作用，减少谐波损害。4.2电气设备加强供电模块的设计在电气7设备端，则需要加强供电模块的设计，通过在供电模块之中加装无源滤波器，从而形成一个阻抗很低的谐振点，使其过滤掉谐波。无源谐波滤波器由滤波电容器、电抗器和电阻器组合而成，即所