电能知识谐波讲座.doc

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1、....培训目的（1）能在现场有选择性地向用户介绍谐波的产生、危害、治理。（2）能根据用户提供的故障现象，向用户推荐公司的有关产品。（3）在有相对准确的参数情况下，能够计算补偿或滤波总容量。（4）根据用户对开关柜配置要求及计算得出的容量，能够进行初步报价。（5）协助用户考虑装置的安装方式和位置。谐波的概念和定义波形畸变是由电力系统中的非线性设备引起的，流过非线性设备的电流和加在其上的电压不成比例关系，即出现了谐波畸变问题。当畸变波形的每个周期都相同时，则该波形可用一系列频率为基本频率整数倍的理想正弦波形的和来表示。其中，频率为基波频率整数倍的分量称为谐波，而一系列正弦

2、波形的和称为傅立叶级数。国际上公认的谐波定义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。”相关知识：关于工程中出现的谐波问题的描述及其性质需明确下列几个问题：（1）所谓谐波，其次数h必须为基波频率的整数倍。（2）间谐波和次谐波。在一定的供电系统条件下，有些用电负荷会出现非工频频率整数倍的周期性电流的波动，为延续谐波的概念，又不失其一般性，根据电流周期分解出的傅立叶级数得出的不是基波整数倍频率的分量，称为分数谐波，或称为间谐波。频率低于工频的间谐波又称为次谐波。供用电系统典型谐波源：系统中产生谐波的设备即谐波源，是具有非线性特性的用电设备。当前，电

3、力系统的谐波源，就其非线性特性而言主要有三大类：1）铁磁饱和型：各种铁芯设备，如变压器、电抗器等，其铁磁饱和的特性呈现非线性。2）电子开关型：主要为各种交直流换流装置、双向晶闸管可控开关设备以及PWM变频器等电力电子设备。3）电弧型：交流电弧炉和交流电焊机等。这些设备，即使供给它理想的正弦波电压，它取用的电流也是非正弦的，即有谐波电流存在。其谐波电流含量基本决定于它本身的特性和工作状况以及施加给它的电压，而与电力系统的参数关系不大，因而常被看作谐波恒流源。一、磁饱和装置该类装置包括变压器和其他带有铁芯的电磁设备以及电机等。它们铁芯的非线性磁化特性将引起谐波。一般情况下

4、电机电流的影响较小，但过励时其电流也有某种程度的畸变。二、整流装置目前，电力系统中最重要的非线性负荷是能产生谐波电流量并具有相当容量的功率换流器。换流器是指将电能从一种形态转变成另一种形态的电力设备，如典型的AC/DC整流器、DC/AC逆变器以及变频设备等。各种各样的换流器遍布于电力系统的各个电压等级。相关知识：三相六脉动态流电路的谐波（三相不控，或三相可控，控制角α=0°时）：1）直流侧平均电压Udo=1.35U1，U1——交流侧线电压的均方根值。w...v....2）特征谐波为6k±1次（k=1，2，3，…）。3）基波电流均方根值I1=0.78IdId——直流侧电

5、流的均方根值。4）h次谐波电流均方根值Ih=I1/h(h=6k±1，k=1，2，3，…)。三、电力机车电气铁道的电力机车牵引负荷，为波动性很大的大功率单相整流负荷，具有不对称、非线性、波动性和功率大的特点，将产生高次谐波和基波负序电流。[电力机车的电源：110kV双电源——27.5（55）kV——电力机车采用25kV的单相工频交流电源，经全波整流后驱动直流牵引电动机]电力机车产生的特征谐波次数为，h=2k±1，k=1，2，3，…。除h=1的基波外，特征谐波全部为奇次谐波。电力机车的谐波经由接触网和牵引变电所的变压器注入电力系统的。接触网应按分布参数考虑，它将影响电力机

6、车注入电力系统的谐波含量。随着机车所在位置的不同，影响也不同。相关知识：1）正序性谐波：当h=3k±1（k=0，1，2，…）时，三相电压谐波的相序都与基波的相序相同，即1、4、7、10等次谐波都为正序性谐波。2）负序性谐波：当h=3k±2时，三相电压谐波的相序都与基波的相序相反，即2、5、8、11等次谐波都为负序性谐波。3）零序性谐波：当h=3k±3时，三相电压谐波的相序都有相同的相位，即3、6、9、12等次谐波都为零序性谐波。与电压情况相同，电流的各次谐波同样具有不同的相序特征。（3k±3）次谐波仅在三相四线制的低压配电网中才有较大的零序分量。四、电弧炉由于电弧炉炼

7、钢在技术、经济上具有优越性，因而它在炼钢工业中发展很快。其电气原理接线图如下：根据电弧炉的容量及冶炼要求，炼钢周期约为3~8h不等。炼钢前的0.5h为炉料的熔化时期，此阶段电弧极不稳定，因此电弧炉电流具有数值大而且不平衡、畸变和不规则波动的特点。特别是在熔化期的初期，畸变和波动更为严重。在后一阶段的精炼期，电弧电流比较稳定，波动大为减小。电流的数值相对较小且比较平衡，畸变也较小。根据对电弧炉实测电流的分析，电弧炉电流中主要含有2、3、4、5、7次谐波成分。典型电弧炉谐波电流含有率统计结果见下表：电弧炉谐波电流含有率（%）谐波次数h23457谐波含有率