浅析电气谐波的危害与消除对策措施

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1、浅析电气谐波的危害与消除对策措施【摘要】经济的飞速发展带来供电紧张，为解决供电紧张，一方面耍建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。谐波是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。文中分析了电气谐波的来源及其产生的影响与危害，并总结了相应的消除对策和抑制的方法措施等。【关键词】谐波；影响；消除对策一、电力系统中谐波的来源电力系统中的谐波來自电气设备，也就是说來自发电设备和用电设备。由于发电机的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此发电机发出的电压波形不可能是一点不失真的正弦波。目前我国应用的发电机有两大类：隐极机和凸极机。隐极机多用于汽轮发电机，

2、凸极机多用于水轮发电机。对于谐波分量而言，隐极机优于凸极机，但随着科技进步，可控硅、IGBT等电子励磁装置的投入，使发电机的谐波分量有所上升。当发电机的端电压高于额定电压的10%以上时，由于电机的磁饱和，会使电压的三次谐波明显增加。同样在变压器的电源侧电压超过额定电压10%以上时，也会使二次侧电压的三次谐波明显增加。由于电网电压偏移在±7%以下，所以发电、变电设备产生的谐波分量都比较小，比国家的考核标准低的多，因此发电、变电设备不是影响电网电压波形方面质量的主要矛盾。为此，影响电网电压波形质量的主要孑盾是非线性用电设备，也就是说非线性用电设备是主要的谐波源，非线性用电设备主要有以下四

3、大类：第一，电弧加热设备：如电弧炉、电焊机等；第二，交流整流的直流用电设备：如电力机车、电解、电镀等；第三，交流整流再逆变用电设备：如变频调速、变频空调等；第四，开关电源设备：如中频炉、彩色电视机、电脑、电子整流器等。这些用电设备都是非线性用电设备，但它们产生的谐波各不相同，具体举例分析如下：电弧加热设备是由于电弧在70伏以上才会起弧,才会有弧电流，并且灭弧电压略低于起弧电压，造成弧电流与弧电压的非线性。此外，弧电流的波形还冇一定的非对称性。正是由于弧电流是非正弦波，造成电弧加热设备对电网的谐波污染比较大，而且多为18次以下的低次谐波污染。其实电焊机在上世纪四、五I•年代己广泛应用。

4、山于当时电弧加热设备量少，电焊机应用的同时率就更小了，对整个电网的影响比较小，但在当时已发现在烧电焊时，局部低压电网的电压和电流变化很大，冇较大的谐波影响。二、电气谐波造成的危害（一）谐波使企业电网中的设备产生附加谐波损耗，增加电网线损。在三相四线制系统中，零线会由于流过大量的3次及其倍数次谐波电流，造成零线过热，严重时造成电缆火灾。谐波会产生额外的热效应从而引起用电设备发热，使绝缘老化，降低设备的使用寿命，甚至关键部件的频繁损坏。（-）对变压器的危害。谐波会大大增加电力变压器的铜损和铁损，降低变压器有效出力，谐波导致的噪声，会使变电所的噪声污染指数超标,影响工作人员的身心健康。由于

5、以上两方面的损耗增加，因此要减少变压器的实际使用容量。除此之外，谐波还导致变压器噪声增大，有时还发出金属声。（三）电力电容器的危害。含冇电力谐波的电压加在电容器两端时，由于电容器对电力谐波阻抗很小，谐波电流叠加在电容器的基波上，使电容器电流变大，温度升高，寿命缩短，引起电容器过负荷甚至爆炸，同时谐波还可能与电容器一起在电网中造成电力谐波谐振，使故障加剧。如果企业电网中装有补偿电容器，谐波容易使电网与补偿电容器之间发生谐振，使谐波电流放大几倍甚至数十倍，造成过电流，引起电容器和与之相连设备的损坏，经常发生此类设备的重人事故。谐波还会引起一些敏感的口动化设备误动作，也会导致电气测量仪表计

6、量不准确。（四）电力谐波会使计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，并使机内的元件温度出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误，严重甚至损害机器。此外，电力谐波还会对测量和计量仪器的指示不准确及整流装置等产生不良影响，会对附近系统的信号传输产生干扰，轻者引入噪声,重者导致信号丢失，使系统无法正常工作。（五）感应电动机。和变压器中的道理一样，谐波畸变会加大电动机中的损耗。然而，由于励磁磁场的谐波会产生附加的损耗，每个谐波分量都有自身的相序（正序、逆序、零序），它表示旋转的方向（在感应电动机中相对于基波磁场的正向而言的）。零序谐波产生不变的磁场，但是因为谐波频率较高，故磁性损耗大大增高而

7、将谐波能量以热的方式放出。负序的谐波产生反方向旋转的磁场（相对于基波而言），而使电机的力矩下降，并和零序谐波一样，产生更多的损耗。正序谐波产生正向旋转磁场来加大力矩，它和负序分量一起，可造成电机的振动而降低电机寿命。三、谐波消除対策与方法措施（-）安装滤波器。目前对变电所侧和用户侧谐波治理的方法，多采用安装滤波器来减少谐波分量。滤波器分为有源滤波器和无源滤波器两人类。（1）有源滤波器的基本工作原理是把电源侧的电流波型与正弦波相比较，差额部分由有源滤波器进行