电网谐波对用电设备的影响及其抑制

1、电网谐波对用电设备的影响及其抑制近年来，随着各种整流和换流设备、电子设备、电弧炉、变频器、日用电器和照明设备的大量应用，使电网的电压和电流发生了畸变，电 网产生了大量的高次谐波。本文旨在论述谐波对工厂用电设备的影响 及其抑制措施。一、谐波的影响1、变压器对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散铜损增加，谐波电压则会 增加铁损。与纯正基本波运行的正弦电流和电压相比较，谐波对变压 器的整体影响是温升较高。必须注意的是：这些由谐波所引起的额外 损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载 容量下降。而且谐波也会导致变压器噪声增加。2、电力电缆在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均

2、方根值的纯正弦波电流相比较，则非正弦波会有较高的热量。该额外温升是由众所周知 的集肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的 尺寸和间隔。 这两种效应如同增加导体交流电阻， 进而导致 I2Rac损耗 增加。3、电动机谐波对电动机的主要影响是引起附加损耗，其次是产生机械振动、噪 声和谐波过电压。当电动机的谐波电流增大时，电动机的磁饱和程度增加，其所引起的电动机的附加损耗和发热的增加，要比单纯由谐波本身引起的损耗和发热大得多。对于旋转电动机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。像五次和七次这种谐波源，在电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振动。机械振动是由振动的扭矩引起的，而

3、扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成的，如果 机械谐振频率与电器励磁频率重合，会发生共振而产生很高的机械应 力，导致机械损坏的危险。4、开关像其它设备一样，谐波电流会引起开关之外额外温升并使基波电流负 载能力降低。温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。5、电子设备计算机及部分电设备，如可编程控制器（ PLC），通常要求总谐波电压 畸变率（ THD）小于 5%，且个别谐波电压畸变率低于 3%，较高的畸变 量可导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断，导致较大的经 济损失。二、谐波与功率损失 在电网电压、电流波形畸变的情况下，视在功率 S 与有功功率 P 和无 功功率 Q 之间的

4、关系变为：S2>P2+Q2，视在功率中除去有功功率后， 余下的功率包括两部分。现用 C 表示余下的其中一部分，称之为畸变 功率。这样，视在功率就成为三向量之和，即： S2=P2+Q2+C，2 畸变功 率 C 具有无功功率的性质。因此，谐波电流的存在可看作是无功功率 的增加，畸变功率也就可称为谐波无功功率。它与电磁无功功率在电 网中流动时一样，会增加线路和变压器的铜损耗，并使电网的功率因 数降低。三、抑制谐波的措施1、改变供电系统的运行方式；2、合理选择供电电压；3、设法减少谐波源的谐波注入量；4、设置交流滤波器；5、设置有源滤波器。在这些措施中，措施 1、2、 3 的实施是不现实或极其困难的，措施 4 效果也不是很好，措施 5 有源滤波器滤波效益可观，并且技术日趋成 熟，目前已逐步开始普及。有源滤波器目前全部为智能化控制，可以 做到免调试。不仅能有效地滤除电网的各次谐波，而且还可以提高用 电设备的功率因数，从而取得非常满意的节电效果。因为通常采用功 率因数提高措施，虽然可以大幅度降低基波无功电流，但是必然会出 现谐波放大现象。这时，供电电流和电流中谐波电流大幅增加，谐波 无功功率也相应增加，使器件由于超温和过压而损坏，供电变压器温 升加大。所以有源滤波器这一功能是非常必要的。现在，该类滤波