谐波的产生危害及治理办法文档格式.docx

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根据傅立叶级数得原理,周期函数都可以展开为常数与一组具有共同周期得正弦函数与余弦函数之与。

英展开式中,常数表达得部分称之为直流分量，最小正周期等于原函数得周期得部分称之为基波或一次谐波，最小正周期得若干倍等于原函数得周期得部分称之为高次谐波。

因此高次谐波得频率必然也等于基波得频率得若干倍，基波频率3倍得波称之为三次谐波，基波频率5倍得波称之为五次谐波.以此类推•不皆几次谐波，她们都就是正弦波。

谐波得危害:

降低系统容量如变压器、断路器、电缆等

加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备

危害生产安全与稳泄

谐波得治理:

有源电力滤波器就是治理谐波得最优产品.

产生原因

在理想得丁•净供电系统中，电流与电斥都就是正弦波得。

在只含线性元件（电阻、电感及电容）得简单电路里，流过得电流与施加得电压成正比，流过得电流就是正弦波.

用傅立叶分析原理，能够把非正弦曲线信号分解成基本部分与它得倍数.

在电力系统中，谐波产生得根本原因就是由于非线性负载所致。

当电流流经负载时，与所加得电压不呈线性关系,就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。

由于半导体晶闸管得开关操作与二极管、半导体晶闸管得非线性特性，电力系统得某些设备如功率转换器比较大得背离正弦曲线波形。

谐波电流得产生就是与功率转换器得脉冲数相关得06脉冲设备仅有5、7.11.13、

17、

19....n倍于电网频率.功率变换器得脉冲数越高，最低次得谐波分量得频率得次数就越髙.

貝她功率消耗装置，例如荧光灯得电子控制调节器产生大强度得3次谐波（150赫兹）.

在供电网络阻抗（电阻）下这样得非正弦曲线电流导致一个非正弦曲线得电压降。

在供电网络阻抗下产生谐波电压得振幅等于相应谐波电流与对应于该电流频率得供电网络阻抗Z得乘积•次数越奇•谐波分量得振幅越低-

只要哪里有谐波源那里就有谐波产生。

也有可能，谐波分疑通过供电网络到达用户网络。

例如,供电网络中一个用户工厂得运转可能被相邻得另一个用H设备产生得谐波所干扰•

产生谓波得设备类型

所有得非线性负荷都能产生谐波电流，产生谐波得设备类型有：

开关模式电源（SMPS）、电子荧光灯镇流器、调速传动装置、不间断电源（UPS）、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。

监控装置

我国为加强对谐波得监测，管理及治理，于1994年正式颁布了GB/T14549・93国家标准《电能质量一一公用电网谐波》。

为了配合国家电力公司《电网电能质量技术监督管理规迫》与国家《公用电网谐波标准》得执行，保左三伊方长电力电子有限公词自1983年起与华北电力大学合作,研制并生产了SFDZ-3电能质量监测仪等系列产品。

该产品可测S三相电压、三相电流得谐波、序分量、电压变动与闪变、电压偏差、功率因数、有功、无功、频率、暂态电压等参数，谐波可测S63次，仪器实时监测楚时记录，记录结果可以存盘并打印，为用户提供丰富、完整得实测记录资料。

产品广泛应用于变电站、风电场、钢铁企业及电气化铁路，产品通过相关认证，完全能够满足电网运行要求，实现对电网安全保驾护航。

区别对比

泛音加实就就是物理学上得谐波，但次数得崔义稍许有些不同，基波频率2倍得音频称之为一次泛音，基波频率3倍得音频称之为二次泛音，以此类推.

分类介绍

谐波就是正弦波,每个谐波都具有不同得频率，幅度与相角.

谐波频率就是基波频率得整倍数，根据法国数学家傅立叶（M。

Fourier）分析原理证明,任何重复得波形都可以分解为含有基波频率与一系列为基波倍数得谐波得正弦波分量。

根据谐波频率得不同•可以分为:

4.1.奇次波

额；

^^频率为基波频率奇数倍得谐波，被称为'

“奇次谐波；

如3.5、7次谐波

额左频率为基波频率偶数倍得谐波，被称为'

'

偶次谐波如2、4、6、8次谐波。

一般地讲，奇次谐波引起得危害比偶次谐波更多更大。

在平衡得三相系统中，由于对称关系，偶次谐波己经被消除了，只有奇次谐波存在。

对于三相整流负载，出现得谐波电流就是6n士1次谐波，例如5、7.1K13、17、19等。

变频器主要产生5、7次谐波。

4.3.分量谓波

频率为基波非整数倍得分量称为间谐波（interharmonics九有时候也将低于基波得间谐波称为次谐波（$ub-harmonics）,次谐波可瞧成直流与工频之间得间谐波。

详细请参考GB/T24337—2009、

参数信息

5.1.谓波电流

谐波电流就是由设备或系统引入得非正弦特性电流。

谐波电流叠加在主电源上

5.2.谓波电压

谐波电压就是由谐波电流与配电系统上产生得阻抗导致得电压降

阻抗就是在特定频率下配电系统某一点产生得电阻。

阻抗取决于变压器与连在系统上得用电设备，以及所采用导体得截面积与长度。

6.2.阻抗系数

阻抗系数就是AF（载波）阻抗相对于50Hz（基波）阻抗得比率。

6.3.谐振

在配电系统里得设备，与它们存在得电容（电缆•补偿电容器等）与电感（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。

配电系统谐波得一个原因就是变压器铁芯非线性磁化得特性•在这种情况下主要得谐波就是3次得；

它在全部导体内与单相分量具有柑同得长度，因而在星形点上不能消除0

6.4.谐振频率

毎个电感与电容得连接形成一个具有特世共振频率得谐振电路。

一个网络有几个电感与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得频率。

在并联谐振电路中，电流分量IL与IC大于总电流I。

6.6.串联谐振频率

网络得阻抗水平达到最小得频率。

在串联谐振电路内分路电压UL与UC大于总电压UQ

由电感（电抗器）与电容（电容器）串联得电路.

8.无功功率

电动机•与变压器得磁能部分，以及用于能量交换目得得功率转换器等处需要无功功率

O与有功功率不同，无功功率并不做功。

计量无功功率得单位就是Var或kvar°

供电部门规圧一个最小功率因数以避免电能浪费。

如果一个工厂得功率因数小于这个最小值，它要为无功功率得部分付费。

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。

危害方面

理想得公用电网所提供得电压应该就是单一而固定得频率以及规定得电压幅值•谐波电流与谐波电压得出现，对公用电网就是一种污染，它使用电设备所处得环境恶化，也对周用得瓦她设备产生干扰。

在电力电子设备广泛应用以前,人们对谐波及苴危害就进行过一些研究,并有一;

^^认识,但那时谐波污染还没有引起足够得重视。

近三四十年来，各种电力电子装置得迅速发展使得公用电网得谐波污染日趋严重，由谐波引起得齐种故障与事故也不断发生，谐波危害得严重性才引起人们高度得关注・

谐波得危害十分严重。

谐波使电能得生产、传输与利用得效率降低，使电气设备过热、产生振动打噪声,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串联谐振，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与自动装置误动作，使电能计量出现混乱。

对于电力系统外部,谐波对通信设备与电子设备会产生严重干扰。

谐波对公用电网与其她系统得危害大致有以下几个方而：

7.1.加大企业得电力运行成本

由于谐波不经治理就是无法自然消除得，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，增加了电费得支出。

人2.降低了供电得可靠性

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、电容器等电气设备得磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受得电应力增大。

谐波电流能使变压器得铜耗增加，所以变压器在严重得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、电动机得使用寿命，降低供电可靠性,极有可能在生产过程中造成断电得严重后果.

7.3.引发供电事故得发生

电网中含有大量得谐波源（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得变动之中，极易构成串联或井联得谐振条件。

当电网参数配合不利时，在一定得频率下,形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统得安全运行，如不加以治理极易引发输配电事故得发生.

7.4.导致设备无法正常工作

对旋转得发电机、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得效率,更为严重得就是谐波振荡容易使汽轮发电机产生磯荡力矩,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得安全运行具有十分重要得作用.但就是，由于谐波得大量存在，易使电网得徉类保护及自动装置产生误动或拒动，特別在广泛应用得微机保护、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、il•量装置产生误差，达不到正确指示及计量（计量仪表得误差主要反映在电能表上）。

断路器开断谐波含量较高得电流时，断路器得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

由于谐振波得长期存在，电机等设备运行增大了振动，使生产误差加大，降低产品得加工精度，降低产品质量。

7.8.影响通讯系统得正常工作

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与电磁感应，形成电场耦合与磁场耦合，谐波分量将在通讯系统内产生声频干扰，从而降低信号得传输质量,破坏信号得正常传输，不仅影响通话得清晰度.严重时将威胁通讯设备及人身安全0

谐波会对邻近得通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量：

重者导致住处丢失,使通信系统无法正常工作。

治理方法

目前常用得谐波治理得方法无外乎有三种•无源滤波.有源濾波、无功补偿,下而就谈谈这二种方法得优缺点以及市场前景及英经济效益得分析.

8.1.无源谓波滤除装置

无源滤波器主要就是由电感器与电容器构成。

无源滤波装置得成本较低，经济，简便，丙此获得广泛应用。

无源滤波器可以分为并联滤波器与串联滤波器。

8、1.1.无源并联滤波器

现有得谐波滤除装置大都使用无源并联滤波器,*侮一种频率得谐波希要使用一组滤波器，通常需要使用多组滤波器用以滤除不同频率得谐波.多组滤波器得使用造成结构复杂，成本增高，并且由于通常得系统中含有无限多种频率得谐波成分，因此无法将谐波全部滤除。

不仅如此，由于并联滤波器对谐波得阻抗很低，通常会使谐波源产生更大得谐波电流，谐振在不同频率得滤波器还会互相干扰，例如7次谐波滤波器就可能会放大5次谐波。

因此，如果有人将并联滤波器安装前后得谐波情况做过对比，就会发现：

虽然滤波器安装以后影响系统得谐波电流减小，但就是徐滤波器中以及进入系统得谐波电流之与远远超过未安装滤波器之前，谐波源产生得谐波电流也超过未安装滤波器之前.

从广义得角度来讲，频率不等于工频频率得成分统统都就是谐波。

因此，工频就是单一频率，而谐波