电网谐波及其抑制.doc

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1、电网谐波及其抑制㈠电网谐波的有关概念⒈电网谐波的含义及其计算谐波(harmonic)，是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数(Fourierseries)分析所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。而基波是指其频率与工频(50Hz)相同的分量。向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备，称为谐波源(harmonicsource)。就电力系统中的三相交流发电机发出的电压来说，可认为其波形基本上是正弦量，即电压波形中基本上无直流和谐波分量。但是由于电力系统中存在着各种各样的“谐波源”，特别是随着大型变流设备和电弧炉等的广泛应用，使得高次谐波

2、的干扰成了当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”，亟待采取对策。按GB/T14549-93《电能质量·公用电网谐波》规定，第h次谐波电压含有率(HRUh)按下公式计算：HRUh=Uh/U1×100%式中，Uh为第h次谐波电压(方均根值)；U1为基波电压(方均根值)。第h次谐波电流含有率(HRIh)按下式计算：HRIh=Ih/I1×100%式中，Ih为第h次谐波电流(方均根值)；I1为基波电流(方均根值)。谐波电压总含量(UH)按下式计算：谐波电流总含量(IH)按下式计算：电压总谐波畸变率(THDu)按下式计算：THDu=UH/U1×100%电流总谐波畸变率(THDi

3、)按下式计算：THDi=IH/I1×100%⒉谐波的产生与危害电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在的各种非线性元件。因此，即使电力系统中电源的电压为正弦波，但由于非线性元件的存在，结果在电网中总有谐波电流或电压存在。产生谐波的元件很多。例如荧光灯和高压汞灯等气体放电灯、感应电动机、电焊机、变压器和感应电炉等，都要产生谐波电流或电压。最为严重的是大型的晶闸管变流设备和大型电弧炉，他们产生的谐波电流最为突出，是造成电网谐波的主要因素。谐波对电气设备的危害很大。谐波电流通过变压器，可使变压器的铁心损耗明显增加，从而使变压器出现过热，缩短使用寿命。谐波电流通过交流电动机，不

4、仅会使电动机的铁心损耗明显增加，而且还要使电动机转子发生振动现象，严重影响机械加工的产品质量。谐波对电容器的影响更为突出，谐波电压加在电容器两端时，由于电容器对谐波的阻抗很小，因此电容器很容易发生过负荷甚至造成烧毁。此外，谐波电流可使电力线路的电能损耗和电压损耗增加；使计量电能的感应式电度表计量不准确；可使电力系统发生电压谐振，从而在线路上引起过电压，有可能击穿线路设备的绝缘；还可能造成系统的继电保护和自动装置发生误动作；并可对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰。㈡谐波电压限值和谐波电流允许值⒈谐波电压限值公用电网谐波电压(相电压)限值，按GB/T14549-93规

5、定，如下表1所示。表1公用电网谐波电压(相电压)限值(据GB/T14549-93)电网额定电压(kV)电压总谐波畸变率(%)各次谐波电压含有率(%)奇次偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.8⒉谐波电流允许值公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量(方均根值)不应超过表2规定的允许值。当公共连接点处的最小短路容量不同于表中基准短路容量时，应按下式修正表中的谐波电流允许值：Ih=(Sk1/Sk2)×Ihp式中，Sk1为公共连接点的最小短路容量(MV·A)；Sk2为基准短路容量(MV·A)；Ihp为表2中

6、的第h次谐波电流允许值(A)；Ih为短路容量为Sk1时的第h次谐波电流允许值(A)。表2注入公共连接点的谐波电流允许值(据GB/T14549-93)额定电压(kV)基准短路容量(MV·A)谐波次数及谐波电流允许值(A)23456789101112131415161718192021222324250.381078623962264419211628132411129.7188.6167.88.97.1146.512610043342134142411118.5167.1136.16.85.3104.79.04.34.93.97.43.66.81010026201320

7、8.5156.46.85.19.34.37.93.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.14.13525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.72.22.51.93.61.73.21.51.81.42.71.32.56650016138.1135.49.34.14.33.35.92.75.02.32.62.03.81.83.41.61.91.52.81.42.6110750129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.71.71.91.52.81.32.51.21.41.12.1