电力系统谐波的危害及其抑制措施

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1、电力系统谐波的危害及其抑制措施TheHarmofHarmonicsandMeasuresofSuppressioninElectricSystem摘要:本文叙述了电力系统中谐波的产生原因，并详细阐述了谐波的危害及允许标准，最后介绍了电力系统谐波的研究现状以及常见的抑制措施。关键字:电力系统谐波产生及危害谐波抑制Abstract：Thearticledescribesthecausesofharmonicsinelectricsystem,andexplainstheharmandendurablestandardindetail,finallyintro

2、ducesthedevelopmentofelectricsystemharmonicsandmeasurestosuppressharmonicsKeywords:ElectricsystemHarmofharmonicsHarmonicssuppression1.引言随着人们生活水平的提高以及现代工业的发展，在人们对电能需求量日益增加的同时，对供电质量的要求也越来越高。但是，大量的电力电子设备在给人们生活提供便利的同时，也导致非线性负载越来越多，大量的谐波电流注人电网，造成电压正弦波形畸变，使电能质量下降，给发供电设备及用户用电设备带来严重危害。2.

3、电力系统中谐波的产生原因目前，世界各国电力工业中，几乎都是采用正弦供电方式。在理想的电力系统中，电源以单一恒定频率（50Hz或60Hz）的正弦变化规律向电网供电，系统中各点的电流、电压都是以单一恒定的供电频率随时间按正弦规律变化的量。一般来说，一个实际的电力系统基本上能满足理想电力系统的条件。但随着技术的发展，电力系统中的非线性负载的比重不断增加，理想电力系统的近似程度变差，直接表现是电力系统中的电流和电压波形产生畸变。从频域的观点，在这些电流和电压的波形中，不仅包含与供电电源同频率的正弦量（称为基波分量），而且出现一系列频率为基波频率整倍数的正弦波分量

4、（称为高次谐波分量），这一系列正弦分量统称为电力谐波。在IEEE标准519-1981中谐波定义为：“谐波为一周期波或量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。在国际电工标准（IEC555-2）与国际大电网会议(CIGRE)的文献中定义：“谐波分量为周期量的傅立叶级数中大于1的h次分量”。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。在早期的电网中，电力传输线路中谐波含量并不高，可以忽略不计，但是随着科技的进步，现代电网中谐波的含量比例越来越高。电网谐波主要来自于3个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产

5、生谐波；三是用电设备产生的谐波。其中用电设备产生的谐波最多。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，但一般来说很少。这种谐波电动势的频率和幅值只取决于发电机本身的结构和工作情况，基本与外接负载无关，可以看作谐波电压源。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

6、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的0.5%。用电设备产生的谐波是由与电力系统相连的各种非线性负载产生的。这些非线性负载主要是整流器、交流调压电路以及频率变换器等电力电子装置，由于这些电力电子装置都为可变结构非线性电力负荷，工作于非线性状态，在高效利用电能的同时也向电网注入大量的非线性电流，给公共电网的电能质量带来了隐患。另外，工业用的电弧炉、电石炉也是个比较大的谐波源，由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器注入电网。其中主要是2谐波和7次谐波。除此

7、以外,其它像电视机、电池充电器等装置也会产生谐波。虽然单个装置的功耗不大,但由于数量很多,因此它们给供电系统注入的谐波分量也不容忽视。3.电力系统谐波的危害谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网时一种污染。在电力电子设备广泛应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还不严重，没有引起足够的重视。近几十年来，各种电力电子设备的迅速普及和广泛应用是使谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种事故不断发生。由此，谐波的危害的严重性才引起人们的高度重视。大体上说，谐波危害主要表现在以下几个方面：（1）电力电容器引起的谐波放大。由于电容器的容

8、抗与频率成反比，因此在谐波电压作用下的容抗要比在基波电压作用下的容抗小得多，从而