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电力系统谐波危害及治理浅谈【摘 要】对电力系统中谐波的产生及其危害作了较全面的分析，对其抑制提出了具体可行的解决措施。 【关键词】谐波；产生；危害；抑制；滤波 1 引言 理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，但是这种理想状态在实际中无法存在，如今广泛使用的用电设备大部分是非线性的，如开关电源、整流器、节能灯、变频电机等，随着各种阻感负载和新型电力电子装置的大量应用，这些非线性负载会给电网注入大量谐波，使电网电压产生畸变。还有冲击性和波动性负载，如电弧炉、焊接设备等不仅会在运行中产生大量的高次谐波，而且引起电压波动和闪变。谐波污染会对电网和用户产生严重危害，必须引起我们的高度重视，现就电力系统中谐波的产生、危害及抑制谈一些我个人的体会。 2 谐波的产生 在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，导致电路中有谐波产生。对其供电电源形成了一个典型的非线性负载，使电网电压、电流波形不同程度畸变成非正弦波。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。 电网谐波来自于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。 2.1 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。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，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。 2.2 在用电设备中，下面一些设备都能产生谐波： 2.2.1 晶闸管整流设备。晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，在留下部分中含有大量的谐波。由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，采用晶闸管整理的常见设备有充电装置、开关电源电力机车等。 2.2.2 变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波。 2.2.3 电弧炉、电石炉。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，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。 2.2.4 气体放电类电光源。荧光灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。这类电光源的伏安特性非线性十分严重，它们会给电网造成奇次谐波电流。 2.2.5 家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。 3 谐波的危害 谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。 3.1 对电网和供配电线路的危害： 3.1.1 影响电网的质量。谐波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，另外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。 3.1.2 影响线路的安全运行。三相配电线路中，相线上大量的3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。 3.2 对电力设备的危害： 3.2.1 缩短电力电容器的寿命。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，严重的情况下，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。 3.2.2 谐波电流使变压器的铜损和漏磁增加，减少其实际使用容量。另外还使变压器噪声增大，温升提高。 3.3 对用电设备的危害： 3.3.1 增加电动机的附加损耗，降低机械效率，功率因数下降，有效转矩减小，严重时使电动机过热。 3.3.2 影响断路器的使用性能。断路器的额定电流会因谐波而降低，产生误动作。 3.3.3 对邻近的通信系统产生干扰，产生感应电磁场，降低通信质量。 3.3.4 导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。 4 谐波治理 抑制和消除谐波是提高电能质量，保证用电设备安全可靠运行的重要手段，可采取滤波、串联电抗器、采用绿色变频器来减少谐波源等技术手段。 4.1 无源滤波器 无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路