电网环境中谐波危害及其治理

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1、电网环境中谐波危害及其治理摘要：谐波的存在严重影响着供电质量，但却是不可避免的。近些年很多企业都采用HAPF技术，而不是简单的PPF，这极大改善了补偿措施。文章介绍了谐波的产生及其对电气设备的危害，同时提出降低谐波的一些改进举措。关键词：电网环境；谐波；供电质量；HAPF技术；PPF中图分类号：TM711　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2012）19-0119-02谐波在电网中是一定存在的，它严重影响着供电质量，对电气设备的危害也很大，尤其是对电容器的危害更大。近些年很多企业都采用HAPF技术

2、，而不是简单的PPF，这极大改善了补偿措施。文章将重点介绍谐波的危害和处理方法。1　电网谐波的生成在电网中，发电机发电都是三相对称的交流正弦波，其频率各国有所差异，我国的规定是50Hz，这就是基波。谐波是相对于基波而言的，谐波国标GB／T614549-93上的说明是“对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到的频率为基波频率大于1的整数倍的分量”，由于非正弦波都可以用傅立叶级数表示，它的幅值和初相角都与谐波次数有关。根据谐波的谐波次数可以分为奇次谐波和偶次谐波。另外，当谐波同基波频率不是整倍数关系时称为谐间波，当谐波频率低于

3、基波频率时称为次谐波。我国的供电系统的基波频率都是50Hz，当电网的正弦波电压加在非线性负荷上时，负荷吸收的电流就会不同于施加电压的波形，也就是电流出现了畸变。畸变电流会在电源系统的阻抗上产生电压降，也就是畸变电压。畸变电压在电源部分，对后边的所有负荷都会产生影响，无论线性还是非线性，后边就会产生更多的畸变电压。当电网中某种比例电抗器自身电抗和电容比率合适，就可以产生固定次数的谐波电流，而且这种谐波电流会被放大，甚至达到电源电流的10倍以上。在电网中存在很多谐波电流，但是对于使用电器只要谐波电流很小就不会有问题，只有谐波

4、电流很大时才会产生危险。由此可以知道产生谐波的根本原因还是负载的非线性特性，非线性负荷造成电压和电流的非线性关系，从而引起畸变电流和畸变电压，这里主要有三种类型的设备：铁磁饱和、电子开关、电弧。典型设备有电抗器、变压器、整流器晶闸管、逆变器、电弧钢炉和交流焊接机等。2　谐波对电网和电气设备的危害2.1　谐波对电机的影响6通常谐波的频率都会高于基波频率，而一些电机对频率是非常敏感的，在电机运行时会产生集肤效应和磁滞涡流，使得附加损耗增加。并且会使定子和转子建立的漏磁场产生额外的损耗，对斜槽转子感应机、定子磁通的变化都会产生

5、很大的铁损。对很多小型电机的实验已经证明，电机持续受到负序电压为额定电压3%时，电机的寿命至少减半，由于不规律的谐振会造成电动机的震动加强，电动机的机械寿命也会大大减小。一些特殊情况下还会使电动机的局部过热，严重损坏电机。另外，谐波还可能产生脉冲波，这对电机的转矩影响较大，严重的时候还会出现转子断条以及转轴扭曲振动的问题。2.2　对电力变压器的影响通常电力变压器的激磁电流中都存在谐波电流，但是一般在额定电流的1%～3%，这样变压器的磁通还是趋于正弦波的，所以它不会引起变压器的铁损和发热。即便是变压器启动时，存在的谐波电流

6、很大，甚至超过额定电压，但是一般浪涌电流存在的时间都很短，也不至于对变压器构成威胁。但是变压器谐波振动时，谐波电流将会被成倍放大。对于全星形接法的变压器，正常时每相绕组电压的3次谐波含有率可达到相当大的数值，若绕组中性点接地，且该侧电网中分布电容较大或装有中性点接地的并联电容器组时，可能构成接近于3次谐波谐振的条件，使3次谐波电压和电流增大。2.3　谐波对通信和电器的影响6谐波对通信线路的干扰主要通过电容耦合、电磁感应、电气传导进行。谐波对通信线路的干扰，不但可能损害通话的清晰度，而且在谐波和基波的综合作用下曾发生多次触

7、发电话铃响的情况，甚至在极端情况下会威胁到通信设备和人员的安全。家用电器通常对电压电流都是有限制的，一方面供电点的质量会使很多电器直接受到谐波危害；另一方面，电器本身也会产生谐波，所以电器群中的电器还会相互影响，这样更增加了供电电压畸变。谐波电流和电压噪声以及静电场都会使计算机的程序出错，使得一些家电不能正常工作。3　谐波的处理方法6谐波的存在严重威胁着供电质量，对电气设备的危害也是不言而喻的。要控制谐波，就必须对产生谐波的谐波源进行监控和治理。谐波的处理人们很早前就开始研究，现阶段我国大部分企业的处理措施还是采用电抗器

8、和电容器组成滤波电路，也就是常说的无源电力滤波器（PPF），这种措施主要是利用LC电路的谐振作用削弱谐波。这种方法投资少、效果好，所以长期被人们采用。但是，这种措施也有明显的缺陷，从三个方面说：（1）PPF一般都是对固定频率的谐波起作用，其参数也是设置好的，所以只能补偿某一频率的谐波，而且它的滤波效果与电网的稳定性有