《电力谐波的分类、危害及其治理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力谐波的分类、危害及其治理（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电力谐波的分类、危害及其治理电力系统中三相交流发电机发出的电压，其波形基本上是正弦波，但随着近年来电力电子技术和 计算机技术的飞速发展，电气设备越来越多地采用了高效节能的新技术，如变频设备、不问断电源、 直流电源、电弧设备等，产生大量高次谐波，对电力系统及相关设备的危害非常严重，高次谐波的 干扰成了当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”。l 电力谐波的分类 电力系统中的谐波是指频率为基波频率整数倍的正弦波。它是由于基波的正 弦波形畸变引起的。由于电力谐波产生和传播的机理不同于基波，因此它对电力网中各类设备和组 件也起到不同于基波的作用。谐波有三种分类方法：一是按谐波次数的奇偶性来分，有奇次谐
2、波（3、 5、7次谐波）与偶次谐波（2、4、6次谐波）；二是按谐波的频率大小来分，如频率为基波频率的2 倍称为二次谐波，频率为基波频率的3倍称为3次谐波，；三是按谐波的序列来分，有正序谐波、 零序谐波与负序谐波。谐波的序列与谐波次数的关系如表一所表1谐波序列与次数的关系谐波次数2次3次4次5次6次7次8次谐波序列负零正负零正负由表一可以看出，从2次谐波开始，往后依次为负序、零序、正序谐波不断循环。对谐波的这三种不同的分类法是为了便于实际应用，如按频率大小来分是为了全面了解电网中所含各次谐波的大 小、相位等情况。按谐波次数的奇偶性来分是为了分析用电设备产生谐波的这一特性，如有的设备 只产生奇次谐
3、波，有的设备只产生偶次谐波。按谐波的序列来分是为了分析谐波磁场对设备的影响， 如正序谐波形成的旋转磁场的方向与基波形成的旋转磁场方向相同；负序谐波形成的旋转磁场方向 与基波形成的旋转磁场方向相反，即抵消基波磁场的作用；零序谐波产生的磁场是不旋转的，其谐 波会加到三相四线制系统的中性线上。2 电力谐波的危害21 对测量表计的影响 谐波会引起仪表计量误差。常用的感应式电能表是 技工频正弦电压波形设计的，畸变波形会影响它的正常工作，致使电能计量失准。如某些用户将谐 波电流输入电网时，由于电度表错误的记录会少交电费，谐波电流进入受害的用户时，可能使其多 交电费。为解决谐波对电能计量的影响问题，根据国际
4、电机工程协会非正弦工作组的推荐，建议对 有电压或电流波形畸变的用户，采用原理先进的数字电能表代替旧式感应型电能表。 22 对电容 器的影响 含有高次谐波的电压加在电容器两端时，由于电容器对高次谐波的阻抗很小，谐波电 流叠加在电容器的基波上，使电容器的总运行电流变大、温升增加、寿命减短，很容易发生过负荷 以致损坏，甚至爆炸。同时谐波对电容器参数匹配产生影响，有可能在电网中造成高次谐波谐振， 使电气设备因过电压和过电流而受到损害，故障更为加剧。 23 对电力线路的影响 谐波严重 影响电力系统的运行，会导致某些不正常的运行状态。高次谐波电流使电力线路的电能损耗增加。 谐波电流通过线路阻抗时的谐波电压
5、降落，产生谐波的有功和无功功率损耗。高次谐波还可能使电 力系统发生电压谐振，从而在线路上引起过电压，有可能击穿线路设备的绝缘。，24 对电网继 电保护装置和其它自动装置的影响 谐波常常引起继电保护和遥控装置，特别是整流型和晶体管 型电子设备误动或拒动，使其动作失去选择性，可靠性降低，造成系统事故。如零序电流过大，则 可能引起接地保护误动作。此外，谐波分量很容易导致晶间答 66铅毫坊乃控制结留祖动作25 对 变流装置的影响 随着电力电子技术的不断发展，硅整流器、电力电子器件在各行各业得到广泛 应用。这些设备大到整流和逆变装置，小到电池充电器、不停电电源等。一方面这些装置是一种谐 波源，产生谐波并
6、注入电网；另一方面，外部畸变可影响换流器和整流装置运行，引起控制系统误 差，导致晶闸管故障，给换流装置带来不良影响。同时其些受控整流器的控制逻辑也会因畸变电压 而导致运行误差。 26 对通信网络的影响 高次谐波的存在，对附近的通信设备和线路产生信 号干扰，影响通信网络正常的通信载波工作。如对电话线路而言，通常音频通道的工作频率范围约 为2003500Hz,而供电系统的许多谐波就在这个频率范围内。所以供电系统的谐波将引起电话杂音。 在极端情况下，谐波对通信网络的干扰甚至能威胁通信线路及人身安全。 27 对计算机和其它精 密电子控制设备的影响 数字电路所用逻辑组件都有各自的阀电平和与之相对应的干扰
7、信号容 限,如果谐波的干扰超过其容限,就可能会破坏触发器和存储器所保存的信息,排除干扰后,它仍 会在系统内部的存储器件里留下痕迹,系统也不会再恢复到原来的工作状态。即使含有微处理器的 系统里程序没遭破坏，若地址总线受到干扰，也会有程序失控的危险，使系统进入预想不到的状态， 甚至陷入意外停机状态。3 电力谐波的治理 我国电力系统谐波管理暂行规定中规定的电压 正弦波形畸变率如表2所示。表中的数据是结合工业发达国家的标准，并根据我国电网的实际情况规 定的。 表1电压正弦波形畸变率限值表1电压正弦波形畸变率限值供电电压(kV)电压正弦波形畸变率限值()0. 3856或1043531101. 5一般用谐
8、波分析仪来测量和分析高次谐波，也可以采用数据记录器，或者用频率响应及谐波序 分量的方法来分析测量谐波阻抗。 谐波分析的目的是估计谐波源接人电网后的影响，以及谐波 源接人电网时需要采取的措施。如果谐波源注入电网的谐波电流或系统的谐波电压波形畸变率超过 标准规定值，应采取以下的治理措施。 1考虑减少谐波源的谐波含量。例如，对各种大型换流 装置，应根据具体情况增加换流装置的相数或脉冲数，减少谐波电流的产生。 2增大谐波源母 线处的相对短路容量，降低系统的谐波阻抗，减少母线谐波电压。 3对大容量的电气设备，为 抑制高次谐波，可增设限流装置或串联电抗器，对大型电弧炉及品闸管控制的轧钢机、卷扬机等设 备，
9、装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置。对低压供配电系统，尽量采用YA变换的变压 器，这些都可以有效地抑制谐波电流在电网内的流动。 4加强对电力系统运行的实时控制，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气设备的影响。 5在设计和运行 中，应注意避免并联电容器与系统感抗的谐振。 6设置谐波监测点，加强对新的谐波负荷接人 电网的控制。 7在电网和电气设备出现异常或故障时，要进行谐波检测分析，如问题由谐波造 成，则应采取措施，予以做比近年来，出现了一些新的测量和治理高次谐波的装置。如有一种称为电力变流装置的有源滤波 器，采用对谐波源注入合适的高次谐波电流的补偿方法，使畸变的电源电流变为正弦波形，该装置 具有补偿正确、体积小及扩建容量方便等特点，目前已进入实用化的研究阶段。随着高新技术的应 用，将研制出更多实用的测量、治理谐波的新型装置，电力系统的电能质量必将得到不断提高。参 考文献：L1周定颐电机及电力拖动M3北京2机械工业出版社，1999. 2郑忠杰电力电子变 流技术M工北京：机械工业出版社，1999.
