电力系统谐波的来源与危害性分析及治理对策

1、电力系统谐波的来源与危害性分析及治理对策摘 要随着国民经济和电力工业的飞速发展，用电负荷日趋复杂 化和多样化。谐波污染已经成为危害电网、影响其他用电设备安全经济运 行的重大问题。重点分析了电力系统谐波的来源及危害，并归纳了电力 系统谐波治理的常用方法，为实际工作顺利开展奠定了基础。关键词电力系统谐波;来源：危害;治理;对策屮图分类号：tm文献标识码：a文章编号：1009-914x (2016) 27-0166-01随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置的应用闩益广泛， 谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分的关注。一、电力谐波的产生电力电子装置的应用随着科技的发展应用越

2、来越广阔。而电力电子 装置成为了最主要的谐波源。谐渡主要是由谐波电流源产生.电力系统中 存在两类谐波源一类是含半导体电阻的非线性元件一类是带非线性设 备的谐波源。(一) 发电源质量不高产生的谐波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。（二）输配电系统产生的谐波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，加上设计变压器时考虑到经济性，其工作磁密选择在 磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次 谐波，其中3次谐波电流可达额定电流的0. 5%o（三）

3、用电设备产生的谐波（1）晶闸管装置：晶闸管整流装置采用移相控制。从电网吸收的是 缺角的止弦波从而给电网留下的也是另一部分缺角的止弦波，显然在留 下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载 时则含有奇次谐波电流。其中3次谐波的含量可达基波的30%：接容性负 载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流 装置为三相全控桥6脉整流器，变压器原边及供电线路含有5次及以上奇 次谐波电流：如果是12脉冲整流器，也还冇ii次及以上奇次谐波电流： 经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐 波源。（2）变频装置：变频装置由于采用了相位控制，谐波

4、成份除含有整 数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调 速的发展，对电网造成的谐波也越來越多。（3）电弧炉、电石炉：由于三相负荷难以平衡，产生谐波电流，经 变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是27次的谐波，平均可达基波的8%20%o,最人可达45%。(4) 气体放电类电光源：分析与测量这类电光源的伏安特性，可知 其非线性十分严重，有的还含有负的伏安特性，它们会给电网造成奇次谐 波电流。(5) 家用电器：具有调压整流装置的家用电器，会产生较深的奇次 谐波。在有绕组设备的电器屮，因不平衡电流的变化也能使波形改变一这 些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要

5、来源之一。二、谐波危害性分析为了减少谐渡的产生，公用电网电压最好是定值定额的。谐波的产生 对于公用电网来讲是一种污染给用电环境以及其他设备带來了不同程度 的危害。随着科技的进步.电子电力得到了广泛的应用与此同时电子电子 的普及使谐波污染愈加严重，造成故障与事故频发。(一) 它会影响电网的运行谐被电流产生的功率损耗，电网线路损耗的来源z。谐波电阻大于 基波电阻增加功率消耗的同吋给其他设备带來了一定的危害.以电缆输 电系统为例。谐波在增加功率损耗的同时还可能引起电压出现尖峰使电 缆线的寿命降低容易引起使电缆老化。谐渡不仅会引起电缆的老化还会引起电晕损耗。综上所述，谐波给电网带来的危害主要有：铁损、

6、电网环境污染、供 电质最下降、以及危害塾整个供电网络。()影响电网的质量电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发牛畸变。如民用配电系统中的中性线，会产生大量的奇次谐渡，其中3次谐渡的含量较多，可 达40%;三相配电线路中，相线上的3的整数倍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：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。（三）影响电力测量的环节测量仪表的工作环境是纯正弦波情况下。供电的波形发牛改变即谐波 的产生会直接影响测量结果。以电度表为例.电度表只有在设计参数以内 的频率上才会有准确的读数当频率增加时

7、误差为负的。当频率在1000hz 左右时.电度表停止工作。（四）影响变压器设备使用寿命谐波对变压器的主要影响是增加了铜损和铁损，谐波频率越大，集肤 效应越大铁损越大而且高次谐波更容身引起变压器的发热。并且谐波还 会使变压器的噪声变大。（五）影响旋转电机的寿命谐波对旋转电机最主耍的影响与对变压器的影响相近，除了附加损 耗、过热以及噪音严重时还会毁坏旋转电机。（六）影响继电保护在一个电力系统中保护继电器的性能会受谐波的影响而改变常见 情况有起误动作甚至拒绝动作。继电器的类型以及工作原理不同，谐波对 其影响的大小不同。在继电器中部分晶体管型继电器对谐波的影响比较 敏感。（七）对电力电缆的危害由于谐波

8、次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大，趋肤效应越 明显，从而导政协委员导体的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减 小，另外，电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统再串联，提高功率 因数用的电容器及线路的容抗与系统并联，在一定数值的电感与电容下可 能发生谐振。（八）电力系统谐波对用电设备的危害（1）对电动机的危害：谐波对异步电动机的影响，主要是增加龟动 机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动 机中产生负序旋转磁场，起制动作用，减少了电动机的出力。（九）对低压开关设备的危害：对于配电用断路器來说，全电磁型的 断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热；热磁型和电子型的

9、断路 器，谐波使其额定电流降低。因此，断路器都可能因谐波产牛误动作。三、电力系统谐波的治理与改善措施针对以上分析，为减少谐波产生的机会、减小谐波对对电力系统的危 害，我们提出如下解决方案。（-）安装滤波装置l-c无源滤波器在补偿装置中比较常见。其工作原理是利用lc谐振来 抑制谐波电流原理是当lc振谐与某高次谐波频率相同时，即可以抵消。 这种方法操作比较简单且安全可靠。lc无源滤波器在实际应用中运用很 广，不仅可以抵消对高次谐波的影响，还兼具对功率因数改善的功能。在 使用屮发现的主耍缺点是：系统参数对其影响较大，而且体积较大。（二）改变部分运行、接线方式，减小谐波的产牛、叠加、放大及产生危害的机

10、会增加电网的短路容量、提高电气设备的短路比，来降低谐波对同一电 网上其他设备的影响；加强运行时的实时控制，避免轻负荷、高电压的运 行状态，以减少谐波电压过高对系统电器设备的影响；有意识地将配变中 间相改接a或者c相，减少变压器群产生的谐波。在可能的隋况下，使配 变接成, yn形，将谐波在高压侧消化。（三）在设计中注意避开谐波产牛谐振的机会，减小带来的影响根据民用建筑电气设计规范jgj/t 16-923. 3. 10 “为控制各类非 线性用电设备所产生的谐波引起的电网电压正弦波形畸变在合理范围内， 宜采限下列措施：各类大功率非线性用电设备变压器的受电电压有多种可 供选择时，如选用较低电压不能符合耍求，宜选用较高电压。（四）加强电力各方面的管理工作（1）供电部门应提高系统的管理水平，进行全面规划采取有力措施 加强技术监督与管理。（2）要改变先污染后治理的思想对于污染要从源头上杜绝。制约手 段耍严格贯彻实施。例如对电力设备等的谐波含量耍严格控制，否则不能 投入使用。结束语电力市场的发展越来越快，不管是政府，企业还是用户对电能质量的 要求越来越多，对绿色电力的发展史未來的必然趋