浅谈电力系统谐波的危害及其治理措施.pdf

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1、浅谈电力系统谐波的危害及其治理措施李文颖钟宏伟北京市电力公司100031摘要：随着电力电子技术在电力系统中的广泛应用，电网中的谐波含量不断上升，谐波污染对电力系统安全、稳定运行构成潜在的威胁，电力谐波干扰导致电气设备异常和事故有逐年增长的趋势，电力谐波已成为电力系统的一大公害，严重威胁着电力系统和用电设备的正常运行。因而了解谐波产生的原因及危害，研究谐波的治理措施，对改善供电质量和确保电力系统安全运行有着重要的意义。本文通过详细分析电力系统谐波的危害及其治理措施，对于研究电力系统谐波的相关问题具有一定的指导价值。关键词：电力系统；谐波；危害；治理分类号：F407.61文献标

2、识码：A-E文章编号：2095-2104（2011）12-082—01引言随着人们生活水平的提高，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。近年来，人们常在电力系统中采用电力电子装置可灵活方便地变换电路形态，为用户提供高效使用电能的手段。由于电气设备越来越多地采用了高效节能新技术，同时出现的非线性负荷，也产生了大量的谐波电流。此外，大量的电力电子设备在给人们生活提供便利的同时，也导致大量的谐波电流注入电网，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。因而了解谐波产生的机理，研究消除电力系统中的谐波问题，对于改善供电质量和

3、确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。基于上述背景，本文主要就电力系统谐波的危害及其治理措施做一点初浅的探讨。一、电力系统谐波在一个理想的交流电网中，各相电压随时间作周期性变化，并且呈正弦波形，用电企业都非常希望电压保持理想正弦波形。但是实际上由于某些具有非线性特性的电网元件的影响，使电网电压偏离正弦波形。谐波主要由谐波电流源产生，当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不同，电流因此发生畸变，谐波电流注入到电力系统中，这些非线性设备就成为电力系统的谐波源。一般来说，电网谐波来自于三个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波；三

4、是用电设备产生的谐波。其中用电设备产生的谐波最多。电力系统中的谐波电压和谐波电流对用电设备和电网本身都会造成很大的危害，主要表现为引起电动机、变压器、电容器和输电线路等电气设备附加损耗和发热，使设备温度升高，效率降低；绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至遭到损坏；降低继电保护、控制以及检测装置的工作精度和可靠性。二、电力系统谐波的危害分析通过上述的分析可以发现，谐波会使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。同时，供配电系统中的谐波电压和电流，会导致

5、供配电系统中各类保护及自动装置产生误动或拒动，破坏微机保护、综合自动化装置，还会使仪表和电能计量出现较大误差，谐波如果不经过治理直接进入上级电网，将会给电网带来严重的谐波污染。笔者通过总结发现，电力系统谐波的危害主要体现在以下几个方面：（一）对供配电线路的危害电力系统谐波供配电线路的危害主要体现在以下几个方面：（1）影响线路的安全运行。三相配电线路中，相线上大量的三次谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流，使线路过热甚至发生火灾。还会因肌肤效应造成线路的电阻变大，线损也相应增加。（2）对供电线路来说，由于集肤效应和邻近效应，线路电阻随着频率的增加会很快增

6、加，在线路中会有很大的电能浪费。同时，在电力系统中，由于中性线电流都很小，所以其线径一般都很细，当大量的谐波电流流过中性线时，会在其上产生大量的热量，不仅会破坏绝缘，严重时还会造成短路。（3）对通信线路产生干扰。在电力线路上流过幅度较大的奇次低频谐波电流时，通过电磁耦合，会在邻近电力线路的通信线路中产生干扰电压。干扰通信线路的正常工作，使通话清晰度降低，甚至会引起通信线路的破坏。（二）对电力设备的危害电力系统谐波对电力设备的危害主要体现在以下几个方面：（1）谐波会使电容器损耗功率增加，导致电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化，也会使其产生机械振动并发出噪声

7、，长期的振动会造成金属疲劳及机械损坏并产生谐波过电压。（2）谐波会增大断路器的铁耗使其发热，从而降低其遮断能力，延缓甚至阻碍熄弧，使其产生误动作，甚至损坏断路器。（3）谐波会增大变压器的铁损和铜损，从而通过增加波形畸变增加铁心中的磁滞损耗。同时电力谐波也会导致变压器的外层紧固件发热。此外，谐波还能增大变压器的噪声，使其发出刺耳的金属声。（4）对于电磁式继电器来说，电力谐波常会引起继电保护以及自动装置的误动作或拒动，造成整个保护系统的可靠性降低，容易引起系统故障或使系统故障扩大。（三）对用电设备的危害电力系统谐波对用