谐波的分类与危害

1、谐波的分类与危害关键词：谐波 谐波电压 阻抗 谐振 无功补偿谐波与泛音的区别泛音其实就是物理学上的谐波，但次数的定义稍许有些不同，基波频率2倍的音 频称之为一次泛音，基波频率 3倍的音频称之为二次泛音，以此类推。分类谐波是正弦波，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。根据谐波频率的不同，可以分为：4.1、奇次谐波额定频率为基波频率奇数倍的谐波，被称为“奇次谐波”，如3、5、7次谐波4.2、偶次谐波额定频率为基波频率偶数倍的谐波，

2、被称为“偶次谐波”，如2、4、6、8次谐波。 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。4.3、分量谐波频率为基波非整数倍的分量称为问谐波(interharmonics ),有时候也将低于基 波的问谐波称为次谐波(sub-harmonics),次谐波可看成直流与工频之间的问谐 波。详细请参考 GB/T 24337-2009.参数5.1、谐波电流谐波电流是由设备或系统引入的非正弦特性

3、电流。谐波电流叠加在主电源上5.2、谐波电压谐波电压是由谐波电流和配电系统上产生的阻抗导致的电压降与谐波有关的参数定义6.1、阻抗阻抗是在特定频率下配电系统某一点产生的电阻。阻抗取决于变压器和连在系统 上的用电设备，以及所采用导体的截面积和长度。6.2、阻抗系数阻抗系数是AF （载波）阻抗相对于50Hz （基波）阻抗的比率。6.3、谐振在配电系统里的设备，与它们存在的电容（电缆，补偿电容器等）和电感（变压 器，电抗线圈等）形成共振电路。后者能够被系统谐波激励而成为谐振。 配电系 统谐波的一个原因是变压器铁芯非线性磁化的特性。在这种情况下主要的谐波是3次的；它在全部导体内与单相分量具有相同的长度

4、，因而在星形点上不能消除。6.4、谐振频率每个电感和电容的连接形成一个具有特定共振频率的谐振电路。一个网络有几个电感和电容就有几个谐振频率。6.5、并联谐振频率网络阻抗达到最大值的频率。在并联谐振电路中，电流分量I L和I C大于总电流I。6.6、申联谐振频率网络的阻抗水平达到最小的频率。在申联谐振电路内分路电压U L和U C大于总电压U。6.7、申联谐振谐电路由电感（电抗器）和电容（电容器）申联的电路。6.8、无功功率电动机和变压器的磁能部分，以及用于能量交换目的的功率转换器等处需要无功 功率Q。与有功功率不同，无功功率并不做功。计量无功功率的单位是Var或kvar o6.9、无功功率补偿供

5、电部门规定一个最小功率因数以避免电能浪费。 如果一个工厂的功率因数小于 这个最小值，它要为无功功率的部分付费。否则它就应该用电容器提高功率因数， 这就必须在用电设备上并联安装电容器。危害理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶 化，也对周围的其他设备产生十扰。在电力电子设备广泛应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究， 并有一 定认识，但那时谐波污染还没有引起足够的重视。近三四十年来，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严

6、重性才引起人们高 度的关注。谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备 过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或申联谐振, 使谐波含量放大,造成电容器等 设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作， 使电能计量出现混乱。对 于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重十扰。 谐波对公用电网 和其他系统的危害大致有以下几个方面：7.1、加大企业的电力运行成本由于谐波不经治理是无法自然消除的，因此大量谐波电压电流在电网中游荡并积 累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，从而加大了电力运行成本，增加了电

7、 费的支出。7.2、降低了供电的可靠性谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。 谐波电流能使变 压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大， 从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性， 极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。7.3、引发供电事故的发生电网中含有大量的谐波源（变频或整流设备）以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成申联或并联的谐振 条件。当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电

8、压或过电流，危及电力系统的安全运行，如不加以治理极易引发输配电事故的发生7.4、导致设备无法正常工作对旋转的发电机、电动机，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、 转子回路及铁 芯中产生附加损耗，从而降低发输电及用电设备的效率， 更为严重的是谐波振荡 容易使汽轮发电机产生震荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产 生疲劳循环，导致设备无法正常工作。7.5、引发恶性事故继电保护自动装置对于保证电网的安全运行具有十分重要的作用。但是，由于谐波的大量存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出，引起区域（厂内）电网瓦解，造成 大面积停电等恶性事故。7.6、导致线路短路电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量（计量仪表的误差主要反映在电能表上）。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的遮 断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。7.7、降低产品质量由于谐振波的长期存在，电机等设备运行增大了振动，使生产误差加大，降低产品的加工精度，降低产品质量。7.8、影响通讯系统的正常工作当输电线路与通讯线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感 应，形成电场耦合和磁场耦合，谐波分量将在通讯系统内产生声频十扰， 从而降 低信号的传输质量，破坏信号的正常传输，不仅影响通话的活