谐波范文10篇

谐波范文篇1

（二）非线性负载产生。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经非线性负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。变频器、软启动器、稳压电源、电子荧光灯等用电负载等都是非线性负载，是企业主要的谐波源。

1．随着科技的进步与发展，晶闸管整流在不间断电源、稳压装置、自动控制等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。就电力系统中的供电电压来说，可以认为其波形基本上是正弦波，由于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周期性的非正弦波，根据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，在电网电流中含有大量的谐波。整流装置产生的谐波是电网最大的谐波源。整流装置从电源吸收高次谐波电流，电流在电源回路引起阻抗压降，因此导致整个电网都含有高次谐波成分。

2．变频器也是企业谐波污染的另一重要因素。变频调速在企业应用较为广泛，常用于风机、水泵、皮带秤计量控制等设备中。变频器是把工频电变换成各种频率的交流电，以实现电机的变速运行的设备。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电转换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出直流电压进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。由于变频器大量使用了非线性的晶闸管，对其供电电源就形成了一个典型的非线性负载。变频装置由于采用了相位控制，是以脉动的方式从电网吸收电流，脉动电流导致电网电压畸变使其含有谐波成份。随着变频调速的发展，对电网造成的谐波污染也越来越严重。

3．软启动器也造成了谐波污染。大功率设备如风机、压缩机的起停都采用了软启动器，因为软启动器采用三对反并联的晶闸管实现交流调压，由于晶闸管是典型的非线性器件，因此在使用过程中也会产生大量的谐波，对设备的稳定运行及电网造成了不良影响。

4．照明系统也产生谐波。目前企业广泛使用的荧光灯、节能灯、气体放电灯等都属于非线性负载，在节能的同时也给电网带来了大量的谐波。

二、谐波造成的危害

在谐波源设备集中使用的配电区域，谐波污染相当严重，电源功效明显下降。谐波对电力系统设备和负载的影响，基本分为两方面：（1）热应力；（2）负载损坏。谐波会增加设备的损耗而加剧热应力。电压畸变而导致电压峰值增大，可能导致电缆绝缘击穿或设备损坏。

1．所有接于电网中的设备的损耗都会增加，温升增加。谐波对电机的影响除引起附加损耗，还会产生机械振动、噪声和过电压，导致电机转矩降低，过热甚至烧毁。

2．由于谐波的频率较高，谐波源的谐波电流流入变压器时增加了变压器的铜损耗和铁损耗，导致变压器容量减小，同时随着谐波频率的增高电流集肤效应更加严重，铁损耗也更大从而引起变压器局部过热，缩短使用寿命。3．谐波能引起补偿用电力电容器过热、过压，谐波电压使电容器产生额外的功率损耗，并联电容器其容抗随着谐波频率增大而减少，产生过电流，加速绝缘老化进程，增加绝缘击穿故障。同时如果电容与电路的电感配合不当，容易在某个谐波频率附近产生谐振，从而导致电网电压进一步畸变。

4．谐波会影响互感器的计量精度。谐波源将其吸收的一部分电网电能转变为谐波发送到电网中去，因此电能表会将谐波能量当作发电来进行计算，从而导致计量误差，增加企业的额外费用。

5．精密电子设备会被严重干扰，导致不能正常工作，甚至烧毁。整流器在换相期间电流波形发生急剧变化，该换相电流会在正常供电电压中注入一个脉冲电压，该脉冲电压所包含的谐波频率较高，因而会引起电磁干扰，对通信线路、通信设备会产生很大的影响。

6．由于继电保护机构是根据工频正弦波的变化规律作为动作激励设计的，当波形畸变严重时各种保护装置和自动控制装置的动作都会受到影响，造成继电保护装置与自动控制装置的误动作或拒动作，影响企业的自动化生产。如果零序三次谐波电流过大，可能引起接地保护装置误动作。

三、谐波治理的措施

电力消费的趋势是高效率用电与高质量用电相接合。进行谐波治理，提高电力品质是第一位的，其次是节能。谐波治理是个综合治理过程，一方面应从源头抓起，加强设备的管理防止谐波的产生，更重要的一方面是提高认识，积极进行谐波治理，防止灾害产生。目前国内一些企业已开始重视谐波的污染，取得了节能和提高电网品质的双重效果。

解决电力电子装置和其它谐波源污染问题的基本思路有两条：一是装设谐波补偿装置，即采用LC组成的无源调谐滤波器；二是对电力电子装置本身进行改造，改进整流装置，采用多相脉冲整流使其尽量不产生谐波，由于其电流电压同相位，称高功率因数整流器或高功率因数变流器。因为谐波补偿装置既可补偿谐波，又可提高电网的功率因数，而且结构简单，因此一直广泛使用。其缺点是只能补偿固定频率的谐波，其补偿特性也受电网感抗的制约，补偿效果也不理想，但仍是补偿谐波的主要手段。

目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器。其基本原理是实时监测电网中电流，快速分离出谐波电流分量，发出控制指令，实时产生大小相等方向相反的补偿电流注入电网中，实现瞬时滤除谐波电流。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波电流进行跟踪补偿，其运行不受系统的影响，也不会产生谐波放大，同时可补偿无功功率，提高功率因数是一种较先进的谐波抑制技术。但由于其造价较高，只适用于小容量谐波补偿。

四、结束语

随着企业的技术改造及设备升级换代，非线性电力设备愈加广泛应用，由此导致电力系统中谐波问题越来越严重，一方面造成了电力设备的损坏，加速绝缘老化，诱发火灾等安全事故，另一方面也影响了计算机、可编程控制器等自动化控制设备正常工作，直接扰乱了人们正常的生产、生活。本着谁污染，谁治理的原则企业应加大投入，合理用电，抑制电网污染，使电网中其他用户使用到清洁的电能，肩负起企业应担负的社会责任。

［论文关键词］谐波电网整流治理

［论文摘要］简要分析企业谐波的来源及危害，提出治理谐波的初步建议及措施。

一、企业谐波产生的原因

参考文献：

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保证公用电网电能质量是供电企业无法回避的责任，新型负荷高速增长对电网电能质量管理提出更高的要求。《电力法》第四章第二十八条规定：供电企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标准。对公用供电设施引起的供电质量问题，应当及时处理。用户对供电质量有特殊要求的，供电企业应当根据其必要性和电网的可能，提供相应的电力。近年来，随着地方经济的蓬勃发展与招商引资成果的不断扩大，地区电网中钢铁冶炼、化工电解、大功率变频调速及交直流电焊设备、港口机械等负荷高速增长，与此同时，一些高新技术企业设备中对电能质量十分敏感的用电负荷也日益增多，对当前电力部门的电能质量监控与管理提出了更新更高的要求，如果不对此予以高度重视并采取有力措施，供电部门今后承担的法律责任与风险将会加大。搞好谐波监督管理，对保证电网和用户设备的安全、可靠、经济运行，实现优质服务以提升供电企业的形象，具有十分迫切的现实意义。

保证和提高电网电能质量是供用电双方的责任。恶劣与超标的电能质量将给电网设备及用电设备带来不容忽视的危害，直接影响到电网的安全稳定及用户设备的正常运行。正本清源，公用电网谐波污染的来源，除不同电压等级之间的谐波渗透与传递外，可归结为输配电设备及大量用电设备的非线性特性。而其中主要为各类非线性用电设备的谐波电流注入电网所致。因此保证和提高电网电能质量应当是供用电双方的责任。但就目前而言，供电公司无疑承担着电网供电质量的主要管理责任，供电企业的谐波管理首先应当在摸清地区电网谐波污染现状的基础上，积极开展谐波技术监督与全过程专业管理，此外必须抓住源头，在供用电合同中针对谐波污染源用户完善有关补充条款、明确相关责任，是供电企业在谐波监督中获取主动权的有力手段。

围绕谐波源实施管理，确保电网优质供电。谐波作为电能质量的一项重要指标，长期以来一直得到南通供电公司的重视，历年来通过不断完善修订与深入贯彻谐波管理制度、强化落实管理职责与实施流程管理，地区电网谐波管理已逐步走向规范化。通过对南通地区非线性用户建立台账与分类统计，电网主要谐波源集中在炼钢、化工、电子、机械等行业（见附表）。其中南通地区近年来新增的非线性用户主要是以冶炼与整流负荷为主，此外开发区还陆续新增自动化程度高、工艺要求严格的新型精密负荷用户，其负荷敏感特性对电网电能质量有着更高的要求。公司针对大型谐波源负荷，严格督促用户侧落实谐波治理措施，依靠实时监控手段，监督防范其向电网注入超标谐波；对于新型精密敏感负荷，公司在供电方式及技术措施上予以保障，确保向各类用电用户提供符合国家标准规定的合格电能产品，此外对于在暂态电能质量方面有特殊要求的用户，公司还针对用户设备具体技术要求，积极提供技术方案供用户选择。

建立完善谐波监督防范体系是实现电网谐波规范化管理的保证。严格以公司谐波管理办法为纲，有效开展地区电网谐波技术监督。南通供电公司1998年成立了公司谐波技术监督管理网络，起草制定了谐波专业管理制度，规范与明确了部门管理职责与分工。公司对谐波源的管理坚持贯彻预防与治理相结合、重在预防的方针，坚持谁污染谁治理的原则。首先，公司严格审查管理新建谐波源，从流程上把好谐波源用户业扩增容环节；其次，对测试出谐波超标的老用户由营销部门主动沟通，签订谐波治理协议，积极实施整改。通过对各类非线性用电设备注入电网的谐波进行限制管理，使电网各级谐波电压控制在国家标准允许的范围。

理顺公司内部流程，抓住谐波管理的关键环节。根据公司业扩流程规定，谐波源用户申请新建或扩建项目时，要求提供与谐波注入量有关的设备技术资料，并委托进行谐波影响评估。在确定谐波源用户的供电方案时，要求用户提供其用电设备对公用电网电能质量影响的分析评估报告，对谐波注入量超标的新设备投运时，应同步投入谐波治理措施，能否投运以实测谐波数据为准。由于谐波管理是一项“两头在外”综合性工作，除了按照《南通供电公司谐波管理实施细则》所明确的各部门分工负责外，生技部门牢牢抓住谐波源用户业扩初步设计与滤波工程实测验收这两个重要环节，实现谐波监督全过程管理，有效把好谐波源入网关。

建立谐波在线监测管理平台，实现谐波管理实时化与网络化。电网谐波畸变率是电网电能质量的指标之一，为开展电网监测诊断分析，动态跟踪掌握地区电网PCC点谐波变化，为制定谐波治理措施提供依据，公司先后选择闸东变电所等重点谐波源用户接入点建立了20多个谐波在线监测点，初步建成地区电网谐波在线监测网络，实现了对部分重点谐波源用户的实时监控，动态统计电网母线谐波电压指标及重点用户供电线路注入电网的谐波电流含量，为谐波专业管理部门提供详细的电能质量实时数据。系统自动生成各类谐波分析统计报表，实现了电压偏差、谐波畸变率、三相不平衡等各类电能质量报表和图形曲线的在线分析。系统通过WEB浏览向公司生产、调度、运行、营销、设计等部门提供电网电能质量实时信息，成为公司专业技术管理的数据共享平台。

规范电网谐波分析评估，抓好电容器设计运行管理。电网在一定的谐波背景下，电容器容抗、电抗器感抗及系统电抗可能在特定谐振条件下造成谐波放大，影响电网设备的正常可靠运行。为规范电容器电抗率的选择计算，公司组织编写了电容器补充设计导则，并定期将地区电网谐波普测结果提供给设计部门，要求在电网项目工程对无功补偿方案设计时考虑背景谐波的影响，采取措施抑制谐波放大。同时组织抓好电容器运行管理及故障分析，重点预防谐波超标引起的电容器损坏。对于运行中的组架式电容器组，一旦出现单组熔丝熔爆及单组电容器损坏，在三相减容后的电容量必须重新核算，防止谐振频率逼近谐振点造成谐波放大。

有效落实谐波治理是改善电网谐波污染水平的决定性因素，坚持用户投产时滤波装置同步投运的原则。公司严格执行谐波管理实施细则，通过在规划、设计、营销、运行等环节统一把关，着重抓好谐波源用户工程的初设审查与投运后的实测验收，实现了谐波源接入系统的闭环管理。在谐波源用户投运的同时，坚持消谐滤波装置同步投运，是把好谐波源入网关的关键。

积极致力宣传与沟通，促进谐波源用户实施治理。谐波存在超标的老用户是供电部门谐波治理的难点，由于用户投运时间较长，往往存在企业经济效益不景气，落实谐波治理的主动性不够。因此应当根据谐波污染对电网造成的影响，站在用户的角度综合考虑用户长远经济利益，积极宣传电力法规与制度，明确双方义务与责任，主动推荐消谐改造方案，促成签订谐波治理协议；对于谐波污染严重，不配合治理甚至因消极拖延对电网安全运行造成危害的用户，必要时考虑依照《电力法》采取停限电措施。

谐波范文篇3

关键词：电网谐波危害抑制技术

随着电网容量迅速增长，电网运行电压也不断提高，国外输电设备电压已达1000kV我国从20世纪80年代开始进入大电网时期，输变设备电压已达500kV。最近开始西北地区黄河上游水电深度开发，国家电力公司已批准建设第一条750kV输电线路。

随着工业、农业和人民生活水平的不断提高，除了需要电能成倍增长，对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多，电力质量（PowerQuality）受到人们的日益重视。例如，工业生产中的大型生产线、飞机场、大型金融商厦、大型医院等重要场合的计算机系统一旦失电，或因受电力网上瞬态电磁干扰影响，致使计算机系统无法正常运行，将会带来巨大的

经济损失。电梯、空调等变频设备、电视机、计算机、复印机、电子式镇流器荧光灯等已成为人民日常生活的一部分，如果这些装置不能正常运行，必定扰乱人们的正常生活。但是，电视机、计算机、复印机、电子式照明设备、变频调速装置、开关电源、电弧炉等用电负载大都是非线性负载，都是谐波源，如将这些谐波电流注入公用电网，必然污染公用电网，使公用电网电源的波形畸变，增加谐波成份。

近几年，传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术日臻成熟。集成度愈来愈高的微电子技术使计算器的功能更加完美，体积愈来愈小，从而促使各种电器设备的控制向智能型控制器方向发展。随着微电子技术集成度的提高，微电子器件工作电压变得更低，耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。例如，20世纪70年代计算机迅速普遍推广，电磁干扰及抑制问题更是十分突出，一些功能正常的计算机常出现误动作，而无法找出原因。1966年日本三基电子工业公司率先开发了“模拟脉冲的高频噪音模拟器”，将它产生的脉冲注入被试计算机的电源部分，结果发现计算机在注入100～200V脉冲时就误动作，难怪计算机在现场无法正常工作，其原因之一是计算机的电源受到了污染。因此，受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。

国际电工委员会（IEC）已于1988年开始对谐波限定提出了明确的要求。美国“IEEE电子电气工程师协会”于1992年制定了谐波限定标准IEEE—1000。在IEEEstd．519—1992标准中明确规定了计算机或类似设备的谐波电压畸变因数（THD）应在5％以下，而对于医院、飞机场等关键场所则要求THD应低于3％。

1电网谐波的产生

1．1电源本身谐波

由于发电机制造工艺的问题，致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，因此，产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然，几个这样的电源并网时，总电源的电流也将偏离正弦波。

1．2由非线性负载所致

1.2.1非线性负载

谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。当电流流经线性负载时，负载上电流与施加电压呈线性关系；而电流流经非线性负载时，则负载上电流为非正弦电波，即产生了谐波。

1.2.2主要非线性负载装置

（1）开关电源的高次谐波，它由五部分组成：一次整流、开关振荡回路、二次整流、负载和控制，这几个部分产生的噪声不完全一样；

①一次整流回路噪声：这是电容输入型线路，整流脉动电压要超过C1上的充电电压，电流才从电源输入，电流波形呈脉冲形，对这种脉冲状电流波进行“傅立叶展开”后，可以看到：除了50Hz基波分量外，还有100Hz、150Hz、200Hz、250Hz、300Hz等高次谐波，这些高次谐波电流全部返回到公用电网中，造成公用电网的波形偏离50Hz；

②开关振荡回路：开关三极管T1一般以20kHz以上频率频繁通断，使电路产生高次谐波。其次L1、L2线圈间有漏感，在T1工作时也会形成噪声；

③二次整流回路噪声：首先，高次谐波流过L2－D5－L4－C2产生噪声。电流突变过程中在L2、L4上的反电动势也会形成噪声；

④控制回路噪声：在完成控制过程也会产生噪声。

这几种干扰可以通过电源线等产生辐射干扰，也可以通过电源产生传导干扰。

（2）变压器空载合闸涌流产生谐波

变压器空载合闸时，可以列出下列方程：

i0R1＋N1＝•U1•sin（ωt＋α）

求解后得到：

Φ1＝－Φmcos（ωt＋α）＋Φmcosα（1）

Φmcos（ωt＋α）——磁通的稳态分量；

Φmcosα——磁通的暂态分量。

如果合闸时，α＝0（既在μ1＝0的瞬间合闸）得到：

Φ1＝Φm－Φmcosωt（2）

在合闸后半周期（t＝）时，磁通达到最大值Φ1＝Φ1max＝2Φm。

铁心中磁通波形对时间轴不对称，考虑剩磁Φ0，则磁通波形再向上移Φ0，从而使对应磁化曲线工作点移向饱和区，因此在磁通变化时，会产生8～15倍额定电流的涌流，由于线圈电阻R1的存在，变压器空载合闸涌流一般经过几个周波即可达到稳定。所产生的励磁涌流所含的谐波成份以3次谐波为主。

（3）单相电容器组开断时的瞬态过电压干扰：如果t＝0时，CB触头刚分开，弧电压很低略去，因此电源电压u与电容电压相等，即u＝uc。

t＝t1时，电流为零，电弧熄灭，而电源电压仍然按正弦变化，经过半周到达正向最大。但是，电容电压uc＝－Um不再变化。断路器CB触头间电压Uj＝U－Uc＝2Um。

当t＝t2时，如果此时弧隙介质击穿，这一过程可以看为Um直流电源经电感L突然加到电压为－Um的电容上，因分布参数产生高频振荡，形成高频电流：

ic＝2•Um•ω0•C•cosω0t，（ω0＝）

电容器上电压为：

μc＝idt＝Um－2Umcosω0t（3）

因此，高频电流ic经时间第一次过零时，高频电流被切断，电容器上电压Uc＝3Um最大值，如果此时电弧被熄灭，则Uc将保持3Um不变。

t＝t3时，Uj＝4Um，此时弧隙又出现击穿，则电容器电压可达到5Um值。

实际上，由于触头间距在开断过程中不断增加，因此介质强度不断增大，当介质恢复强度超过电压增加速度，重击穿现象中止，完成开断，所以电容上过电压倍数不会达到3倍（上面的讨论是假设弧隙重击穿发生在电流过零后10ms，因此恢复电压达到最大值）。

用普通断路器投切电容器c1时（c1处于20kV线路），产生1．8（p．u）过电压，导致谐振，谐振却又在c2处（c2处于6kV线路）产生高于4（p．u）的过电压。

电力电子调速系统普遍应用于工业中改进电机效率及灵活性设备，调速装置内电力电子器件对过电压特别敏感，因此线路中瞬态过电压会造成调速系统的过电压保护误跳闸。由于与中压母线相连的电容器要经常操作，这意味着调速系统误跳闸事故会经常发生；

（4）电压互感器铁磁谐振过电压：在我国10kV、35kV等级的中性点不接地配电网中，为了监视对地绝缘，一般采用三相五柱式电压互感器。在正常情况下，三相对地电压是平衡的，但是由于发生单相接地故障等原因，会导致三相对地电压平衡的破坏，还有可能使电压互感器线圈电感L和系统对地电容C在参数上配合，而产生谐振过电压。我们先看一下，它是典型的L、C并联电路。xc＝，xL＝ωL，xc是线性参数，但是xL是非线性参数，其大小与铁芯饱和程度有关，如发生并联谐振，则产生较高的谐振过电压；

（5）整流器和逆变器产生的谐波电压、电流：整流器的作用将交流电转成直流电，而逆变器是将直流电转变成交流电。大功率整流器广泛应用于冶金、化工等领域，大功率整流器——逆变器广泛应用于交流变频调速及交－直流电动机的调速等领域。

其电路中的二极管视为理想二极管，即正向阻抗接近零，反向阻抗无穷大。因此，只允许电流单方向流动，从整流器的输出端看，每相电流波形为矩形波，不是正弦波，利用傅氏级数展开式展开周期的矩形波形，可以看到除了工频正弦波（50Hz基波）外，还叠加了一系列高次波形——谐波。应该说电动机采用变频器进行调速，可以高水平完成调速外，也可以节省大量电能（近30％），但如前面分析，变频调速过程中要产生高次谐波，即形成高次谐波污染，造成厂区的电视、音响系统不能正常工作，还要干扰二次仪表——压力、流量、可编程控制器及智能控制器正常工作，谐波还要使变压器、电动机、电容器及电抗器产生过热。

这些高次谐波是通过三个途径窜入产生干扰的。其一是通过电容耦合；其二是通过高次谐波电流产生的电磁感应；其三是直接由接地回路或电源线窜入的。

（6）电弧炉运行引起电压波动：随着冶炼工业的发展，当然会更多地使用电弧炉，这是一个重要负荷。运行时，电极和金属碎粒之间会发生频繁断路，而在熔化期间，电源两相短路，一旦熔化金属从电极上落下，电弧熄灭，电源又开路，因此，可以说冶炼过程是频繁的短路－开路－短路的过程，会引起用户端电压波动及白炽灯闪烁，一般电压波动频率是0．1Hz～几十Hz，这种谐波是以3次谐波为主。

2谐波的危害

2．1污染公用电网

如果公用电网的谐波特别严重，则不但使接入该电网的设备（电视机、计算机等）无法正常工作，甚至会造成故障，而且还会造成向公用电网的中性线注入更多电流，造成超载、发热，影响电力正常输送。

2．2影响变压器工作

谐波电流，特别是3次（及其倍数）谐波侵入三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组发热。对Y形连接中性线接地系统中，侵入变压器的中性线的3次谐波电流会使中性线发热。

2．3影响继电保护的可靠性

如果继电保护装置是按基波负序量整定其整定值大小，此时，若谐波干扰叠加到极低的整定值上，则可能会引起负序保护装置的误动作，影响电力系统安全。

2．4加速金属化膜电容器老化

在电网中金属化膜电容器被大量用于无功补偿或滤波器，而在谐波的长期作用下，金属化膜电容器会加速老化。

2．5增加输电线路功耗

如果电网中含有高次谐波电流，那么，高次谐波电流会使输电线路功耗增加。

如果输电线是电缆线路，与架空线路相比，电缆线路对地电容要大10～20倍，而感抗仅为其1／3～1／2，所以很容易形成谐波谐振，造成绝缘击穿。

2．6增加旋转电机的损耗

国际上一般认为电动机在正常持续运行条件下，电网中负序电压不超过额定电压的2％，如果电网中谐波电压折算成等值基波负序电压大于这个数值，则附加功耗明显增加。

2．7影响或干扰测量控制仪器、通讯系统工作

例如，直流输电中，直流换流站换相时会产生3～10kHz高频噪声，会干扰电力载波通信的正常工作。

3谐波抑制技术

3．1整机电源需留有较大贮备量

为了使测量、控制装置能满足负载较大变化范围，因此在设计整机电源时，可给予较大贮备量，一般选取0．5～1倍余量；

3．2对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电

因为测量、控制装置的许多干扰是由电源线窜入的，因此在规划供电线路时，对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电。

3．3将测量、控制装置的供电与动力装置的供电分开

将测量、控制装置的供电与动力装置的供电分开。因为动力装置的负荷变动大，测量、控制、微机及电视机的负荷小，动力装置产生的干扰大，供电电源分开后，测量、控制、微机及电视机的电源与动力装置的电源相互隔离，可以大大减少通过电源线的干扰。

3．4其余抑制高次谐波的技术

3.4.1开关电源干扰的抑制技术

一般采用的办法是：电源滤波、屏蔽及减少开关电源本身干扰能量。

采用电源滤波器。其中C1、C2具有抑制串模干扰，L1、L2可以抑制共模干扰，而C4、C3可以抑制串共模干扰。电源滤波器可以阻止电网中的干扰进入开关电源，也可以阻止开关电源的干扰进入电网。

屏蔽技术可以有效地防止向外辐射干扰。

减少开关电源本身干扰，利用改善线圈绕制工艺，确保绕组之间紧密耦合，以减少变压器漏感。还可以在高频整流二极管上串入可饱和磁芯线圈，利用流过反向电流时，因磁芯不饱和而产生的较大电势阻止反向电流上升。

3.4.2变压器空载合闸涌流抑止方法

根据方程（1），如果合闸时，α＝（即U1＝U1m便合闸），则：

Φ1＝－Φmcos（ωt＋）＝Φmsinωt（4）

没有暂态分量，合闸后磁通立即进入稳定状态，理论上可以避免冲击涌流过程。

3.4.3抑制单相电容器组开断瞬态过电压方法

如果采用选相断路器投切电容器，则可以消除或大大降低投切电容器产生的瞬态过电压，从而使接在母线上的电力电子调速系统可以稳定地工作，接在母线上的其余设备也可不受过电压干扰的影响。

3.4.4抑制电压互感器铁磁谐振方法

其方法是要使它脱离谐振区。电压互感器的伏安特性U＝f（IL），系统对地电容的伏安特性U＝f（IC）和合成伏安特性U＝f（IL－IC），在oa区间，合成电流呈容性，合成电流随电压上升而增加，在ab区间铁芯饱和导致XL电抗减少（电感电流非线性急剧增长），最后使合成电流仍为容性，合成电流随电压上升而减少，所以ab区间是不稳定区间，在b点合成电流为零，这时XL＝XC（IC＝IL），发生并联谐振。采用中性点不接地的电压互感器或采用电容分压器可以从根本上避免铁磁谐振。

3.4.5抑止整流和逆变产生的谐波

（1）在变频器前加装电源滤波器。一种成本比较低的方法是在电源侧加装三只680μf250VAC的电容，（分别接在L－N，L－grond，N－grond上）这种方法可使电磁干扰电流降至原来的1／10，效果较明显；

（2）变频器的电源电缆采用屏蔽电缆，屏蔽电缆穿铁管并接地，输出电缆也穿铁管并接地，屏蔽层应在接变频器处和电机处两端都接地。

3.4.6抑止电弧炉运行时的干扰

（1）在合适地段加入电容补偿装置，补偿无功波动；

（2）可以重新安排供电系统。

4结束语

谐波范文篇4

关键词:谐波危害;谐波抑制;治理措施

前言

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。但是,电力电子装置的广泛应用也使电网的谐波污染问题日趋严重,影响了供电质量。目前谐波与电磁干扰、功率因数降低已并列为电力系统的三大公害。因而了解谐波产生的机理,研究消除供配电系统中的高次谐波问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。

1.谐波及其起源

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,即电路中有谐波产生。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。谐波可以区分为偶次与奇次性,第3、5、7次编号的为奇次谐波,而2、4、6、8等为偶次谐波,如基波为50Hz时,2次谐波为l00Hz,3次谐波则是150Hz。一般地讲,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中,由于对称关系,偶次谐波已经被消除了,只有奇次谐波存在。对于三相整流负载,出现的谐波电流是6n±1次谐波,例如5、7、11、13、17、19等,变频器主要产生5、7次谐波。

2.谐波的主要危害

谐波污染对电力系统的危害是严重的,主要表现在:

2.1谐波对线路的影响

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加,在线路中会有很大的电能浪费。另外,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。甚至引起火灾。而当谐波频率与网络谐振频率相近或相同时,会在线路中产生很高的谐振电压。严重时会使电力系统或用电设备的绝缘击穿,造成恶性事故。

2.2对电力变压器的影响

谐波电流的存在增加了电力变压器的磁滞损耗、涡流损耗及铜损,对带有不对称负荷的变压器来说,会大大增加励磁电流的谐波分量。

2.3对电力电容器的影响

由于电容器对谐波的阻抗很小,谐波电流叠加到基波电流上,会使电力电容器中流过的电流有很大的增加,使电力电容器的温升增高,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形成谐振,并又施加到电网中。

2.4对电机的影响

谐波会使电机的附加损耗增加,也会产生机械震动,产生甚至引起谐波过电压,使得电机绝缘损坏。

2.5对继电保护和自动装置的影响

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。

2.6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。

2.7对用电设备的影响

电力谐波会使电视机、计算机的显示亮度发生波动,图像或图形发生畸变,甚至会使机器内部元件损坏,导致机器无法使用或系统无法运行。

3.谐波抑制方法

在电力系统中对谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流,以便把谐波电压控制在限定值之内,抑制谐波电流主要有三方面的措施:

3.1采取脉宽调制(PWM)法

采用脉宽调制(PWM)技术,在所需要的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲,这种方法可以大大抑制谐波的产生。

3.2降低谐波源的谐波含量

也就是在谐波源上采取措施,最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极,能够提高电网质量,可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。具体方法有:

3.2.1增加整流器的脉动数

高次谐波电流与整流相数密切相关,即相数增多,高次谐波的最低次数变高,则谐波电流副值变小。一般可控硅整流装置多为6相,为了降低高次谐波电流,可以改用12相或34相。当采用12相整流时,高次谐波电流只占全电流的10%,危害性大大降低。

3.2.2脉宽调制法

采用PWM,在所需的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流输出电压脉冲可以达到抑制谐波的目的。

3.2.3三相整流变压器采用Y-d(Y△)或D、Y(△Y)的接线

当两台以上整流变压器由同有一段母线供电时,可将整流变压器一次侧绕组分别交替接成Y型和△形,这就可使5次、7次谐波相互抵消,而只需考虑11次、13次谐波的影响,由于频率高,波幅值小,所以危害性减小。

3.3在谐波源处吸收谐波电流

这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法,这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。主要方法有以下几种:

3.3.1无源滤波器

无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧,由L、C、R元件构成谐振回路,当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时,即可阻止该次谐波流入电网。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点,无源滤波是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但无源滤波器存在着许多缺点,如滤波易受系统参数的影响;对某些次谐波有放大的可能;耗费多、体积大等。因而随着电力电子技术的不断发展,人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。

3.3.2有源滤波器

与无源滤波器相比,APF具有高度可控性和快速响应性,能补偿各次谐波,可抑制闪变、补偿无功,有一机多能的特点;在性价比上较为合理;滤波特性不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能,可自动跟踪补偿变化着的谐波。目前在国外高低压有源滤波技术已应用到实践,而我国还仅应用到低压有源滤波技术。随着容量的不断提高,有源滤波技术作为改善电能质量的关键技术,其应用范围也将从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统的电能质量的方向发展。

3.3.3防止并联电容器组对谐波的放大

在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。当谐波存在时,在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用,危及电容器本身和附近电气设备的安全。可采取串联电抗器,或将电容器组的某些支路改为滤波器,还可以采取限定电容器组的投入容量,避免电容器对谐波的放大。

3.3.4加装静止无功补偿装置

快速变化的谐波源,如:电弧炉、电力机车和卷扬机等,除了产生谐波外,往往还会引起供电电压的波动和闪变,有的还会造成系统电压三相不平衡,严重影响公用电网的电能质量。在谐波源处并联装设静止无功补偿装置,可有效减小波动的谐波量,同时,可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡,还可补偿功率因数。

3.4改善供电系统及环境

对于供电系统来说,谐波的产生不可避免,但通过加大供电系统短路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施都可以提高电网抗谐波的能力。选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡,可以有效地减小谐波对电网的影响。谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电,承受谐波的能力将会增大。对谐波源负荷由专门的线路供电,减少谐波对其它负荷的影响,也有助于集中抑制和消除高次谐波。公务员之家:

4.结语

随着我国电能质量治理工作的深入开展,综合动态的谐波治理措施并同时考虑电网的无功功率补偿问题,是电力企业当前面临的一大课题。针对这一课题深入研究,在设计、制造和使用非线性负载时,采取有力的抑制谐波的措施,不仅能够改善整个网络的电力品质,同时也能延长用户设备使用寿命,提高产品质量,降低电磁污染环境,减少能耗,提高电能利用率。

参考文献

谐波范文篇5

关键词：智能建筑谐波畸变扰动源

1引言

智能建筑三A系统（设备自动化系统、办公自动化系统、通信自动化系统）中大量自动化设备需要高质量的电源，但同时其中相当数量的设备由于具有非线性负载特性，又是引发谐波畸变的扰动源。因此分析引发谐波畸变的各类扰动源，并针对谐波畸变的危害，提出相应的防范措施，对智能建筑中三A系统的安全运行具有重要意义。

2谐波分析依据

国际电工委员会（IEC）在文献［1］中制定了单次谐波电压的兼容水平，即最大容许值。当各次谐波电压低于文献［1］规定的限值时，总的谐波电压畸变不超过8％。该规定兼顾了供电系统与制造商的共同利益。

在GB／T14549-93标准中规定：380V电网中各奇次谐波电压含有率限值为4％，各偶次谐波电压含有率限值为2％。总的谐波电压畸变率允许值为5％。以上均指相电压。

GB50174-93（电子计算机房设计规范）在电源质量分级中对谐波电压畸变率提出明确限值。计算机房电源质量划分为A、B、C三级，允许谐波电压畸变率限值A级为3％～5％，B级为5％～8％，C级为8％～10％。笔者认为智能建筑中其他自动化设备对电源质量的要求均可参考此规定限值。

总谐波畸变率THD是以基波为准的一个比值，用百分数表示，分为总电压谐波畸变率和总电流谐波畸变率。总电流谐波畸变率计算公式如下：

谐波电流畸变能对电压畸变产生很大影响，因此采取降低各类电气及电子设备的谐波电流至允许值，来满足低压配电网的兼容水平是行之有效的手段。在分析谐波电流时，应注意多台设备产生的谐波电流具有一定规则的叠加性，也应考虑并非所有产生谐波的设备同时处于工作状态。

依据上述有关标准，在国内标准对智能建筑低压配电网总谐波电压畸变率限值尚无明确规定时，笔者认为可考虑将电源系统的总谐波电压畸变率限制在5％以下。若超过5％应适当采取防范措施，以保证智能建筑三A系统的安全运行。

3智能建筑内主要请波扰动源

智能建筑中具有一定非线性负载特性的设备是产生谐波畸变的主要扰动源，可归纳为以下几类：①照明系统中的照明镇流器、调光设备（相位角控制器）。②计算机、复印机、打印机等办公自动化设备。③UPS不间断电源及开关电源。④电梯、空调等动力设备中普遍应用的变频传动装置（VFD）。⑤其他具有一定非线性负载特性的电子控制设备。

以上①、②类设备具有数量大、多台型号规格相同、负载特性相同的特点，其中同种设备产生的谐波电流大致线性叠加，如个人计算机电流偕波畸变率可达75％，此类设备对总谐波畸变率的影响不容忽视；③类扰动源UPS不间断电源及开关电源属于非线性负荷，在它们的交流输入倒有大量谐波电流反馈至低压配电网，使电网遭受污染；④类扰动源变频传动装置（VFD）产生的谐波可使输入电流波形严重畸变，如图1所示。此类设备（未采取防范措施时产生的谐波畸变对总谐波畸变率影响较大。

电网输入上述设备的波形是正弦波，但由于该类设备自身是谐波发生源，从而导致设备输入波形畸变。

4谐波畸变产生的主要危害

（1）导致电力变压器发热谐波导致电力变压器发热源于两方面原因，其一是谐波电流能增加变压器的铜损和漏磁损耗；其二是谐波电压能增加铁损。变压器的发热程度直接影响了变压器使用容量的降低程度。

（2）导致电力电缆发热在三相对称回路中，三次谐波在三相导线中相位相同，在中性线上叠加后产生了3倍于相线的谐波电流和谐波电压，导致中性线温度升高。智能建筑中大量的OA设备及电子式荧光灯均使三次谐波在系统中的占有率增大，因此谐波引起中性线发热问题值得关注。当高频电流通过导线时，电流具有集肤效应，显然高次谐波电流的存在使线路集肤效应加重，线路外表面电流密度加大，从而导致线路（相线及中性线）发热。

（3）导致对电子设备的干扰智能建筑中自动化及电子信息设备均要求有较高的电源质量，且都工作于低电压水平，极易受到谐波的干扰而使控制失常。控制失常可能引发三A系统的严重故障。

（4）导致低压配电设备工作异常谐波畸变可使配电用低压电器设备（断路器、漏电保护器、接触器、热继电器等）发生故障。谐波电流使低压电器设备铁损、铜损增加，集肤效应加剧，从而产生异常发热，误动作等故障。

5谐波畸变的防范措施

鉴于智能建筑对三A系统运行的高可靠性要求，应适当采取消除或抑制谐波危害的防范措施如下：

（1）在根据负载确定电力变压器额定容量时，应考虑谐波畸变而留有格量。在民用建筑设计中一般应保证变压器负荷率为70％～80％左右，该负荷率的工程裕量即可防范谐波引起的变压器发热危害。

（2）在电缆截面选择中应考虑谐波引起线缆发热的危害。对于联接谐波主要扰动源设备的配线，确定线缆载流量时应日有足够裕量，可适当放大一级选择线缆截面。在三相四线制系统中，应考虑三次谐波电流和高次谐波电流引起的集肤郊应对中性线的发热危害，即在中性线截面的选择中国有足够裕量。

（3）在设计和施工阶段，建议采取以下措施抑制谐波对电子设备的干扰。①为该类设备设计专用回路供电，尽可能避免干扰沿供电线路窜入。②为易受干扰设备加装线路滤波器，消除或抑制谐波分量，达到净化电源目的。③使该类设备配线尽可能远离谐波电流畸变严重的线路，以避免空间电磁干扰。

（4）智能建筑中的变频传动装置（VFD）是主要的谐波扰动源，建议采取以下措施抑制其引发的谐波畸变：①在变频传动装置上加装一直流申接扼流圈，其可等效为在直流母线电容器前滤波电路中的一个电感，它可降低流入电容器的线路电流变化率（di/dt），从而降低电流峰值，改善输入电流波形如图2所示。②在变频传动装置上申接输入电抗器。该电抗器可过滤高频干扰，提高防电涌水平和减少谐波。其输入电流波形如图3所示。其作用原理也是减缓流人传动装置电容器电流的di/dt，从而降低了电流的畸变水平。电抗器按通过全电流时的电压降标定，其常用值为3％～5％，一个3％的输入电抗器可降低40％～60％的电流畸变。在厂家提供的产品样本中，常列出输入电抗器供设计选用。③某些VFD产品利用两台并联的6脉冲整流器（12脉冲整流器）通过相位变换有效地消除谐波。一般是用特别设计的12脉冲变压器来实现电源的相位变换，其输入电流波形如图略所示，该措施能降低90％的电流畸变水平。

（5）为克服谐波畸变引起的低压开关设备的发热和误动作，建议按以下原则选择低压配电设备：热磁型、电子型配电用断路器应适当降低额定电流使用；漏电保护器除应适当降低额定电流使用外，尚应在选定额定电流灵敏度时考虑谐波的泄漏电流；接触器、热继电器应适当降低额定电流使用；在谐波畸变较严重的配电回路中可放大一级选择低压配电设备。

谐波范文篇6

（一）电源自身谐波。谐波在电网诞生的同时就是存在的，因为由于制造工艺的问题，电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，从而使产生的电流稍微偏离正弦，这部分谐波分量只有在多路供电时才对电网产生影响。电力变压器由于其磁化曲线的非线性也产生少量谐波。

（二）非线性负载产生。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经非线性负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。变频器、软启动器、稳压电源、电子荧光灯等用电负载等都是非线性负载，是企业主要的谐波源。

1．随着科技的进步与发展，晶闸管整流在不间断电源、稳压装置、自动控制等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。就电力系统中的供电电压来说，可以认为其波形基本上是正弦波，由于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周期性的非正弦波，根据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，在电网电流中含有大量的谐波。整流装置产生的谐波是电网最大的谐波源。整流装置从电源吸收高次谐波电流，电流在电源回路引起阻抗压降，因此导致整个电网都含有高次谐波成分。

2．变频器也是企业谐波污染的另一重要因素。变频调速在企业应用较为广泛，常用于风机、水泵、皮带秤计量控制等设备中。变频器是把工频电变换成各种频率的交流电，以实现电机的变速运行的设备。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电转换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出直流电压进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。由于变频器大量使用了非线性的晶闸管，对其供电电源就形成了一个典型的非线性负载。变频装置由于采用了相位控制，是以脉动的方式从电网吸收电流，脉动电流导致电网电压畸变使其含有谐波成份。随着变频调速的发展，对电网造成的谐波污染也越来越严重。

3．软启动器也造成了谐波污染。大功率设备如风机、压缩机的起停都采用了软启动器，因为软启动器采用三对反并联的晶闸管实现交流调压，由于晶闸管是典型的非线性器件，因此在使用过程中也会产生大量的谐波，对设备的稳定运行及电网造成了不良影响。

4．照明系统也产生谐波。目前企业广泛使用的荧光灯、节能灯、气体放电灯等都属于非线性负载，在节能的同时也给电网带来了大量的谐波。

二、谐波造成的危害

在谐波源设备集中使用的配电区域，谐波污染相当严重，电源功效明显下降。谐波对电力系统设备和负载的影响，基本分为两方面：（1）热应力；（2）负载损坏。谐波会增加设备的损耗而加剧热应力。电压畸变而导致电压峰值增大，可能导致电缆绝缘击穿或设备损坏。

1．所有接于电网中的设备的损耗都会增加，温升增加。谐波对电机的影响除引起附加损耗，还会产生机械振动、噪声和过电压，导致电机转矩降低，过热甚至烧毁。

2．由于谐波的频率较高，谐波源的谐波电流流入变压器时增加了变压器的铜损耗和铁损耗，导致变压器容量减小，同时随着谐波频率的增高电流集肤效应更加严重，铁损耗也更大从而引起变压器局部过热，缩短使用寿命。

3．谐波能引起补偿用电力电容器过热、过压，谐波电压使电容器产生额外的功率损耗，并联电容器其容抗随着谐波频率增大而减少，产生过电流，加速绝缘老化进程，增加绝缘击穿故障。同时如果电容与电路的电感配合不当，容易在某个谐波频率附近产生谐振，从而导致电网电压进一步畸变。

4．谐波会影响互感器的计量精度。谐波源将其吸收的一部分电网电能转变为谐波发送到电网中去，因此电能表会将谐波能量当作发电来进行计算，从而导致计量误差，增加企业的额外费用。

5．精密电子设备会被严重干扰，导致不能正常工作，甚至烧毁。整流器在换相期间电流波形发生急剧变化，该换相电流会在正常供电电压中注入一个脉冲电压，该脉冲电压所包含的谐波频率较高，因而会引起电磁干扰，对通信线路、通信设备会产生很大的影响。

6．由于继电保护机构是根据工频正弦波的变化规律作为动作激励设计的，当波形畸变严重时各种保护装置和自动控制装置的动作都会受到影响，造成继电保护装置与自动控制装置的误动作或拒动作，影响企业的自动化生产。如果零序三次谐波电流过大，可能引起接地保护装置误动作。

三、谐波治理的措施

电力消费的趋势是高效率用电与高质量用电相接合。进行谐波治理，提高电力品质是第一位的，其次是节能。谐波治理是个综合治理过程，一方面应从源头抓起，加强设备的管理防止谐波的产生，更重要的一方面是提高认识，积极进行谐波治理，防止灾害产生。目前国内一些企业已开始重视谐波的污染，取得了节能和提高电网品质的双重效果。

解决电力电子装置和其它谐波源污染问题的基本思路有两条：一是装设谐波补偿装置，即采用LC组成的无源调谐滤波器；二是对电力电子装置本身进行改造，改进整流装置，采用多相脉冲整流使其尽量不产生谐波，由于其电流电压同相位，称高功率因数整流器或高功率因数变流器。因为谐波补偿装置既可补偿谐波，又可提高电网的功率因数，而且结构简单，因此一直广泛使用。其缺点是只能补偿固定频率的谐波，其补偿特性也受电网感抗的制约，补偿效果也不理想，但仍是补偿谐波的主要手段。

目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器。其基本原理是实时监测电网中电流，快速分离出谐波电流分量，发出控制指令，实时产生大小相等方向相反的补偿电流注入电网中，实现瞬时滤除谐波电流。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波电流进行跟踪补偿，其运行不受系统的影响，也不会产生谐波放大，同时可补偿无功功率，提高功率因数是一种较先进的谐波抑制技术。但由于其造价较高，只适用于小容量谐波补偿。

四、结束语

随着企业的技术改造及设备升级换代，非线性电力设备愈加广泛应用，由此导致电力系统中谐波问题越来越严重，一方面造成了电力设备的损坏，加速绝缘老化，诱发火灾等安全事故，另一方面也影响了计算机、可编程控制器等自动化控制设备正常工作，直接扰乱了人们正常的生产、生活。本着谁污染，谁治理的原则企业应加大投入，合理用电，抑制电网污染，使电网中其他用户使用到清洁的电能，肩负起企业应担负的社会责任。

参考文献：

[1]王兆安、黄俊，电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]宋文南、刘宝仁，电力系统谐波分析[M].北京：水利电力出版社，1995.

谐波范文篇7

①谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。

②谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏。

③谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。

④谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。

⑤谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。

⑥谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量;重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

⑦谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。

⑧谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。

二、谐波检测方法

1.模拟电路

消除谐波的方法很多，即有主动型，又有被动型；既有无源的，也有有源的，还有混合型的，目前较为先进的是采用有源电力滤波器。但由于其检测环节多采用模拟电路，因而造价较高，且由于模拟带通滤波器对频率和温度的变化非常敏感，故使其基波幅值误差很难控制在10%以内，严重影响了有源滤波器的控制性能。近年来，人工神经网络的研究取得了较大进展，由于神经元有自适应和自学习能力，且结构简单，输入输出关系明了，因此可用神经元替代自适应滤波器，再用一对与基波频率相同，相位相差90度的正弦向量作为神经元的输入。由神经元先得到基波电流，然后检测出应补偿的电流，从而完成谐波电流的检测。但人工神经网络的硬件目前还是一个比较薄弱的环节，限制了其应用范围。

2.傅立叶变换

利用傅立叶变换可在数字域进行谐波检测，电力系统的谐波分析，目前大都是通过该方法实现的，离散傅立叶变换所需要处理的是经过采样和A/D转换得到的数字信号，设待测信号为x(t)，采样间隔为t秒，采样频率=1/t满足采样定理，即大于信号最高频率分量的2倍，则采样信号为x(nt)，并且采样信号总是有限长度的，即n=0，1……N-1。这相当于对无限长的信号做了截断，因而造成了傅立叶变换的泄露现象，产生误差。此外，对于离散傅立叶变换来说，如果不是整数周期采样，那么即使信号只含有单一频率，离散傅立叶变换也不可能求出信号的准确参数，因而出现栅栏效应。通过加窗可以减小泄露现象的影响。

3.小波变换

小波变换已广泛应用于信号分析、语音识别与合成、自动控制、图象处理与分析等领域。电力谐波是由各种频率成分合成的、随机的、出现和消失都非常突然的信号，在应用离散傅立叶变换进行处理受到局限的情况下，可充分发挥小波变换的优势。即对谐波采样离散后，利用小波变换对数字信号进行处理，从而实现对谐波的精确测定。小波可以看作是一个双窗函数，对一信号进行小波变换相当于从这一时频窗内的信息提取信号。对于检测高频信息，时窗变窄，可对信号的高频分量做细致的观测；对于分析低频信息，这时时窗自动变宽，可对信号的低频分量做概貌分析。所以小波变换具有自动“调焦”性。其次，小波变换是按频带而不是按频点的方式处理频域信息，因此信号频率的微小波动不会对处理产生很大的影响，并不要求对信号进行整周期采样。另外，由小波变换的时间局部可知，在信号的局部发生波动时，不会象傅立叶变换那样把影响扩散到整个频谱，而只改变当时一小段时间的频谱分布，因此，采用小波变换可以跟踪时变和暂态信号。三、电力系统谐波治理

限于篇幅问题，本文在此只介绍基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，基于改造谐波源本身的谐波抑制方法一般有以下几种。

(1)增加整流变压器二次侧整流的相数

对于带有整流元件的设备，尽量增加整流的相数或脉动数，可以较好地消除低次特征谐波，该措施可减少谐波源产生的谐波含量，一般在工程设计中予以考虑。因为整流器是供电系统中的主要谐波源之一，其在交流侧所产生的高次谐波为tK1次谐波，即整流装置从6脉动谐波次数为n=6K1，如果增加到12脉动时，其谐波次数为n=12K1(其中K为正整数)，这样就可以消除5、7等次谐波，因此增加整流的相数或脉动数，可有效地抑制低次谐波。不过，这种方法虽然在理论上可以实现，但是在实际应用中的投资过大，在技术上对消除谐波并不十分有效，该方法多用于大容量的整流装置负载。

(2)整流变压器采用Y/或/Y接线

该方法可抑制3的倍数次的高次谐波，以整流变压器采用/Y接线形式为例说明其原理，当高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内时，其中3的倍数次高次谐波电流无路可通，所以自然就被抑制而不存在。但将导致铁心内出现3的倍数次高次谐波磁通(三相相位一致)，而该磁通将在变压器原边绕组内产生3的倍数次高次谐波电动势，从而产生3的倍数次的高次谐波电流。因为它们相位一致，只能在形绕组内产生环流，将能量消耗在绕组的电阻中，故原边绕组端子上不会出现3的倍数次的高次谐波电动势。从以上分析可以看出，三相晶闸管整流装置的整流变压器采用这种接线形式时，谐波源产生的3n(n是正整数)次谐波激磁电流在接线绕组内形成环流，不致使谐波注入公共电网。这种接线形式的优点是可以自然消除3的整数倍次的谐波，是抑制高次谐波的最基本方法，该方法也多用于大容量的整流装置负载。

(3)尽量选用高功率因数的整流器

采用整流器的多重化来减少谐波是一种传统方法，用该方法构成的整流器还不足以称之为高功率因数整流器。高功率因数整流器是一种通过对整流器本身进行改造，使其尽量不产生谐波，其电流和电压同相位的组合装置，这种整流器可以被称为单位功率因数变流器(UPFC)。该方法只能在设备设计过程中加以注意，从而得到实践中的谐波抑制效果。

(4)整流电路的多重化

整流电路的多重化，即将多个方波叠加，以消除次数较低的谐波，从而得到接近正弦波的阶梯波。重数越多，波形越接近正弦波，但其电路也越复杂，因此该方法一般只用于大容量场合。另外，该方法不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可以减少直流输出电压中的谐波幅值，并提高纹波频率。如果把上述方法与PWM技术配合使用，则会产生很好的谐波抑制效果。该方法用于桥式整流电路中，以减少输入电流的谐波。

当然，除了基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，还有基于谐波补偿装置功能的谐波抑制方法，它包括加装无源滤波器、加装有源滤波器、装设静止无功补偿装置(SVC)等等，在此就不再详细论述。

随着现代信息技术，计算机技术和电子技术的发展，电能质量问题已越来越引起用户和供电部门的重视。应用先进的电能质量测试仪器不仅能大大提高电能质量的监测与治理水平，同时还可建立先进可靠的电能质量监测网络，及时分析和反映电网的电能质量水平，找出电网中造成电能质量谐波及故障的原因，采取相应的措施，为保证电网的安全、稳定、经济运行提供重要的保障。

参考文献：

[1]电能质量－公用电网谐波GB／T14549-1993[J]

谐波范文篇8

（一）电源自身谐波。谐波在电网诞生的同时就是存在的，因为由于制造工艺的问题，电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，从而使产生的电流稍微偏离正弦，这部分谐波分量只有在多路供电时才对电网产生影响。电力变压器由于其磁化曲线的非线性也产生少量谐波。

（二）非线性负载产生。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经非线性负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。变频器、软启动器、稳压电源、电子荧光灯等用电负载等都是非线性负载，是企业主要的谐波源。

1．随着科技的进步与发展，晶闸管整流在不间断电源、稳压装置、自动控制等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。就电力系统中的供电电压来说，可以认为其波形基本上是正弦波，由于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周期性的非正弦波，根据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，在电网电流中含有大量的谐波。整流装置产生的谐波是电网最大的谐波源。整流装置从电源吸收高次谐波电流，电流在电源回路引起阻抗压降，因此导致整个电网都含有高次谐波成分。

2．变频器也是企业谐波污染的另一重要因素。变频调速在企业应用较为广泛，常用于风机、水泵、皮带秤计量控制等设备中。变频器是把工频电变换成各种频率的交流电，以实现电机的变速运行的设备。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电转换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出直流电压进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。由于变频器大量使用了非线性的晶闸管，对其供电电源就形成了一个典型的非线性负载。变频装置由于采用了相位控制，是以脉动的方式从电网吸收电流，脉动电流导致电网电压畸变使其含有谐波成份。随着变频调速的发展，对电网造成的谐波污染也越来越严重。

3．软启动器也造成了谐波污染。大功率设备如风机、压缩机的起停都采用了软启动器，因为软启动器采用三对反并联的晶闸管实现交流调压，由于晶闸管是典型的非线性器件，因此在使用过程中也会产生大量的谐波，对设备的稳定运行及电网造成了不良影响。

4．照明系统也产生谐波。目前企业广泛使用的荧光灯、节能灯、气体放电灯等都属于非线性负载，在节能的同时也给电网带来了大量的谐波。

二、谐波造成的危害

在谐波源设备集中使用的配电区域，谐波污染相当严重，电源功效明显下降。谐波对电力系统设备和负载的影响，基本分为两方面：（1）热应力；（2）负载损坏。谐波会增加设备的损耗而加剧热应力。电压畸变而导致电压峰值增大，可能导致电缆绝缘击穿或设备损坏。

1．所有接于电网中的设备的损耗都会增加，温升增加。谐波对电机的影响除引起附加损耗，还会产生机械振动、噪声和过电压，导致电机转矩降低，过热甚至烧毁。

2．由于谐波的频率较高，谐波源的谐波电流流入变压器时增加了变压器的铜损耗和铁损耗，导致变压器容量减小，同时随着谐波频率的增高电流集肤效应更加严重，铁损耗也更大从而引起变压器局部过热，缩短使用寿命。3．谐波能引起补偿用电力电容器过热、过压，谐波电压使电容器产生额外的功率损耗，并联电容器其容抗随着谐波频率增大而减少，产生过电流，加速绝缘老化进程，增加绝缘击穿故障。同时如果电容与电路的电感配合不当，容易在某个谐波频率附近产生谐振，从而导致电网电压进一步畸变。

4．谐波会影响互感器的计量精度。谐波源将其吸收的一部分电网电能转变为谐波发送到电网中去，因此电能表会将谐波能量当作发电来进行计算，从而导致计量误差，增加企业的额外费用。

5．精密电子设备会被严重干扰，导致不能正常工作，甚至烧毁。整流器在换相期间电流波形发生急剧变化，该换相电流会在正常供电电压中注入一个脉冲电压，该脉冲电压所包含的谐波频率较高，因而会引起电磁干扰，对通信线路、通信设备会产生很大的影响。

6．由于继电保护机构是根据工频正弦波的变化规律作为动作激励设计的，当波形畸变严重时各种保护装置和自动控制装置的动作都会受到影响，造成继电保护装置与自动控制装置的误动作或拒动作，影响企业的自动化生产。如果零序三次谐波电流过大，可能引起接地保护装置误动作。

三、谐波治理的措施

电力消费的趋势是高效率用电与高质量用电相接合。进行谐波治理，提高电力品质是第一位的，其次是节能。谐波治理是个综合治理过程，一方面应从源头抓起，加强设备的管理防止谐波的产生，更重要的一方面是提高认识，积极进行谐波治理，防止灾害产生。目前国内一些企业已开始重视谐波的污染，取得了节能和提高电网品质的双重效果。

解决电力电子装置和其它谐波源污染问题的基本思路有两条：一是装设谐波补偿装置，即采用LC组成的无源调谐滤波器；二是对电力电子装置本身进行改造，改进整流装置，采用多相脉冲整流使其尽量不产生谐波，由于其电流电压同相位，称高功率因数整流器或高功率因数变流器。因为谐波补偿装置既可补偿谐波，又可提高电网的功率因数，而且结构简单，因此一直广泛使用。其缺点是只能补偿固定频率的谐波，其补偿特性也受电网感抗的制约，补偿效果也不理想，但仍是补偿谐波的主要手段。

目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器。其基本原理是实时监测电网中电流，快速分离出谐波电流分量，发出控制指令，实时产生大小相等方向相反的补偿电流注入电网中，实现瞬时滤除谐波电流。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波电流进行跟踪补偿，其运行不受系统的影响，也不会产生谐波放大，同时可补偿无功功率，提高功率因数是一种较先进的谐波抑制技术。但由于其造价较高，只适用于小容量谐波补偿。

四、结束语

随着企业的技术改造及设备升级换代，非线性电力设备愈加广泛应用，由此导致电力系统中谐波问题越来越严重，一方面造成了电力设备的损坏，加速绝缘老化，诱发火灾等安全事故，另一方面也影响了计算机、可编程控制器等自动化控制设备正常工作，直接扰乱了人们正常的生产、生活。本着谁污染，谁治理的原则企业应加大投入，合理用电，抑制电网污染，使电网中其他用户使用到清洁的电能，肩负起企业应担负的社会责任。

参考文献：

[1]王兆安、黄俊，电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]宋文南、刘宝仁，电力系统谐波分析[M].北京：水利电力出版社，1995.

谐波范文篇9

关键词:谐波危害;谐波抑制;治理措施

前言

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。但是,电力电子装置的广泛应用也使电网的谐波污染问题日趋严重,影响了供电质量。目前谐波与电磁干扰、功率因数降低已并列为电力系统的三大公害。因而了解谐波产生的机理,研究消除供配电系统中的高次谐波问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。

一、谐波及其起源

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,即电路中有谐波产生。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。谐波可以区分为偶次与奇次性,第3、5、7次编号的为奇次谐波,而2、4、6、8等为偶次谐波,如基波为50Hz时,2次谐波为l00Hz,3次谐波则是150Hz。一般地讲,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中,由于对称关系,偶次谐波已经被消除了,只有奇次谐波存在。对于三相整流负载,出现的谐波电流是6n±1次谐波,例如5、7、11、13、17、19等,变频器主要产生5、7次谐波。

二、谐波的主要危害

谐波污染对电力系统的危害是严重的,主要表现在:

2.1谐波对线路的影响

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加,在线路中会有很大的电能浪费。另外,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。甚至引起火灾。而当谐波频率与网络谐振频率相近或相同时,会在线路中产生很高的谐振电压。严重时会使电力系统或用电设备的绝缘击穿,造成恶性事故。

2.2对电力变压器的影响

谐波电流的存在增加了电力变压器的磁滞损耗、涡流损耗及铜损,对带有不对称负荷的变压器来说,会大大增加励磁电流的谐波分量。

2.3对电力电容器的影响

由于电容器对谐波的阻抗很小,谐波电流叠加到基波电流上,会使电力电容器中流过的电流有很大的增加,使电力电容器的温升增高,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形成谐振,并又施加到电网中。

2.4对电机的影响

谐波会使电机的附加损耗增加,也会产生机械震动,产生甚至引起谐波过电压,使得电机绝缘损坏。

2.5对继电保护和自动装置的影响

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。

2.6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。

2.7对用电设备的影响

电力谐波会使电视机、计算机的显示亮度发生波动,图像或图形发生畸变,甚至会使机器内部元件损坏,导致机器无法使用或系统无法运行。

三、谐波抑制方法

在电力系统中对谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流,以便把谐波电压控制在限定值之内,抑制谐波电流主要有三方面的措施:

3.1采取脉宽调制(PWM)法

采用脉宽调制(PWM)技术,在所需要的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲,这种方法可以大大抑制谐波的产生。

3.2降低谐波源的谐波含量

也就是在谐波源上采取措施,最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极,能够提高电网质量,可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。具体方法有:

3.2.1增加整流器的脉动数

高次谐波电流与整流相数密切相关,即相数增多,高次谐波的最低次数变高,则谐波电流副值变小。一般可控硅整流装置多为6相,为了降低高次谐波电流,可以改用12相或34相。当采用12相整流时,高次谐波电流只占全电流的10%,危害性大大降低。

3.2.2脉宽调制法

采用PWM,在所需的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流输出电压脉冲可以达到抑制谐波的目的。

3.2.3三相整流变压器采用Y-d(Y△)或D、Y(△Y)的接线

当两台以上整流变压器由同有一段母线供电时,可将整流变压器一次侧绕组分别交替接成Y型和△形,这就可使5次、7次谐波相互抵消,而只需考虑11次、13次谐波的影响,由于频率高,波幅值小,所以危害性减小。

3.3在谐波源处吸收谐波电流

这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法,这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。主要方法有以下几种:

3.3.1无源滤波器

无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧,由L、C、R元件构成谐振回路,当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时,即可阻止该次谐波流入电网。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点,无源滤波是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但无源滤波器存在着许多缺点,如滤波易受系统参数的影响;对某些次谐波有放大的可能;耗费多、体积大等。因而随着电力电子技术的不断发展,人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。

3.3.2有源滤波器

与无源滤波器相比,APF具有高度可控性和快速响应性,能补偿各次谐波,可抑制闪变、补偿无功,有一机多能的特点;在性价比上较为合理;滤波特性不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能,可自动跟踪补偿变化着的谐波。目前在国外高低压有源滤波技术已应用到实践,而我国还仅应用到低压有源滤波技术。随着容量的不断提高,有源滤波技术作为改善电能质量的关键技术,其应用范围也将从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统的电能质量的方向发展。

3.3.3防止并联电容器组对谐波的放大

在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。当谐波存在时,在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用,危及电容器本身和附近电气设备的安全。可采取串联电抗器,或将电容器组的某些支路改为滤波器,还可以采取限定电容器组的投入容量,避免电容器对谐波的放大。

3.3.4加装静止无功补偿装置

快速变化的谐波源,如:电弧炉、电力机车和卷扬机等,除了产生谐波外,往往还会引起供电电压的波动和闪变,有的还会造成系统电压三相不平衡,严重影响公用电网的电能质量。在谐波源处并联装设静止无功补偿装置,可有效减小波动的谐波量,同时,可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡,还可补偿功率因数。

3.4改善供电系统及环境

对于供电系统来说,谐波的产生不可避免,但通过加大供电系统短路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施都可以提高电网抗谐波的能力。选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡,可以有效地减小谐波对电网的影响。谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电,承受谐波的能力将会增大。对谐波源负荷由专门的线路供电,减少谐波对其它负荷的影响,也有助于集中抑制和消除高次谐波。公务员之家:

谐波范文篇10

[关键词]煤矿供配电系统谐波

供电质量包括系统电压、频率的合格率，峰值、超限电压持续时间、停电时间，以及电网谐波含量等诸多方面。其中谐波问题一直是主要的电能质量问题。谐波广泛存在于供配电系统各个环节，谐波电流会在公用电网引起电压畸变，也会对企业内部电网其它电气设备产生不利影响，甚至造成危害。治理好谐波，不仅能降低电能损耗，而且能延长设备使用寿命，改善电磁环境，提高产品的品质。

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，煤矿企业或其他用电企业，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，特别是近年来电力电子装置在我国煤炭工业中的应用日益广泛，煤矿供配电电网中愈来愈广泛地使用变频设备、整流设备等电力半导体装置。电力半导体装置是非线形负载，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波。根据傅立叶级数分析，可分解成基波分量和谐波分量。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，谐波电流注入到煤矿电力系统中，这些非线性设备就成为煤矿电力系统的谐波源。

一、煤矿供配电系统中谐波的原因和危害

煤矿供配电系统中的主要谐波源是含半导体的非线性元件，如为矿井提升机、通风机、主排水泵、带式输送机、架线式电机车等设备节能和控制用的电力电子设备，诸如各种变频器、交直流换流设备、变流器、整流设备等。煤矿供电网络谐波的危害主要是造成电网的功率损耗增加，设备寿命缩短，接地保护功能失灵，遥控功能失常，线路和设备过热等，还会引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电力互感器，变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，使造成供电网络设施损坏、元器件老化，造成电子保护装置误动作，增大附加磁场的干扰等。

当谐波电流流经变压器时会导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会使铁损增加。还可导致变压器的基波负载容量下降，效率降低以及变压器铁芯振动，噪声增加寿命缩短；谐波电流和电压会造成电动机铁损和铜损的增加引起额外温升，导致电动机效率降低，同时还产生附加转矩增加噪声，造成电动机振动而降低使用寿命；谐波会造成电容器过电流，使电容器与供配电系统产生并联谐振或串联谐振，这将造成电容器迅速发生故障。同时，电容器会放大谐波，增大谐波对矿井供配电系统的影响；在导体中非正弦波电流与具有相同方均根值的纯正弦波电流相比，会引起额外温升，减小额定载流量，引发导体绝缘破坏或烧毁；此外，谐波会对通讯和信息系统产生干扰，降低信号的传输质量，不仅影响声、像的清晰度和信息传输的准确性，严重时还会造成设备损坏，危及人身安全；另外，矿井供配电系统中的谐波电压和电流，会导致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。

二、煤矿供配电系统谐波治理

鉴于谐波存在多方面的危害，对矿井安全生产和生活存在很大隐患，根据国家对谐波污染的治理要求，采取必要而有效措施，避免或补偿已产生的谐波尤为重要。在矿井供配电系统中，应积极采取消除或抑制谐波危害的防范措施。

1.电力电缆的选择。在矿井供配电系统电力电缆截面的选择中，应考虑谐波引起电缆发热的危害。对于连接谐波主要扰动源设备的配线，确定电缆载流量时应留有足够裕量，必要时可适当放大一级选择电缆截面。

2.合理选择变压器。正确合理地选择变压器的接线方式，能阻止不平衡电流和3N次谐波电流从原边传到电源配电系统中。在三角形/星形变压器里，不平衡电流和3N次谐波电流在原边绕组内循环流动而不会传入电源配电系统中。矿井供配电系统中各级变压器应多采用三角形/星形变压器。在根据负载确定电力变压器额定容量时，应考虑谐波畸变而留有裕量。在矿井设计中一般应保证变压器负荷率在70%～80%，该裕量可防范谐波引起的变压器发热危害。

3.无功补偿电容器的配置。在有谐波背景的矿井供配电系统中，不能采用常规的补偿系统来进行无功补偿。为避免电容器组与系统产生串联谐振或并联谐振，必须采用调谐式电容器组。调谐式电容器组即在补偿电容器中加串调谐电抗器。电抗器的主要作用是避开谐波电流可能出现的频率。这种电抗器被称为调谐电抗器，带有这种电抗器的电容器组则被称为调谐电容器组。使用调谐电容器组的目的不是为了显著地降低谐波畸变，而是为了确保电容器组不会因为诸如系统阻抗、投入段数、系统配置、负荷状况等原因而发生谐振。

4.谐波补偿装置进行补偿。对矿井中的主要谐波源，如：大功率提升机、通风机、带式输送机的变频设备，在运行过程中会引起较严重的高次谐波污染。为了拟制变频器在运行中产生的谐波，需增加谐波补偿装置，使输入电流成为正弦波。传统的谐波补偿装置是采用LC调谐滤波器，它既可补偿谐波，又可补偿无功功率。但其补偿特性受矿井供配电系统阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧坏。另外，它只能补偿固定频率的谐波，效果不甚理想，但该装置结构简单，目前仍被广泛应用。电力电子器件普及后，运用有源电力滤波器进行谐波补偿将成为主要方法，有源滤波器的工作原理是从补偿对象中检测出谐波电流，然后产生一个与该谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含有基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响。公务员之家

参考文献：