《资料1谐波相关基础知识介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《资料1谐波相关基础知识介绍（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、谐波相关知识介绍一.关于谐波背景一：2003 年 8 月 17 日，美国纽约大停电，数万居民在一年中最热的天 气下“煎熬”了 5天，发生60起重大火灾，一天经济损失 200300亿美元。背景二：九十年代初，三列电气机车同时在山西石洞口电厂供电区域通过， 结果将经过十几次锻打的 12.5兆瓦发电机组主轴扭成“麻花”，西北电网因此解 网，发生电力系统最高等级恶性事故。背景三：我省某大型钢铁公司 70 吨交流电弧炉，由于没有安装电力滤波装 置，一台9万千伏安变压器瞬间被烧坏，损失 500多万元。触目惊心的事故，发人深思的教训。这一切都指向同一个源头：谐波。用 专业术语说，受到谐波污染的电网使得无功电
2、压补偿不足，最终造成巨大损失。谐波，对电力系统环境的影响和危害不能小觑。由于谐波污染范围大、距离 远、传播快，对电网的污染比之于一个问题化工厂对大气环境的污染更为严重。 据权威测算，仅江苏一个省，每天因谐波而浪费的电就有上亿度。1. 关于谐波的通俗解释： 正常情况下交流电的电流电压波形为正弦波，若有谐波的存在，会使标准 的正弦波发生畸变，呈不规则的波形；谐波是电网中的“污染”，影响电能质 量，危害极大。2. 专业解释：谐波：(harmonic)对周期性交流信号量进行傅立叶级数分解，得到频率 为基波频率大于1的整数倍的分量。我国供电系统频率为50Hz，所以5次谐 波的频率为 250 Hz。 7
3、次谐波的频率为 350 Hz。 11 次谐波的频率为 550 Hz， 13 次谐波的频率为 650 Hz。总谐波畸变率：(THD)周期性交流量的谐波含量的方均根值与基波分量的 方均根值之比(用百分数表示)。电压总谐波畸变率以 THDU 表示，电流总谐波 畸变率以 THDI 表示。谐波源( harmon i c source )：向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产 生谐波电压的电气设备。功率因数：有功功率与视在功率的比值称为功率数。功率因数调整电费：实行两部分电价制度的用电企业，供电部门根据用户 平均功率因数而加收或减免的电费，称为功率因数调整电费二.电力部门对企业用电有两个重要的衡量指标：
4、(1).功率因数：在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫 做功率因数，用符号cose表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率 的比值，即cose二p/s）。功率因数 是衡量电 气设备 效率高 低的一个 系数， 功率因 数低， 说明 电路用 于交变磁场转换的 无功功率大， 从而降低了设备的利 用率，增加 了线路供电损 失。所以，供电部门对用电单位的功率因数 有一定的标准要 求。目前就国内而言功率因数规定是必须介于 电感性的0.91之间，低 于 0.9 时需要 接受处罚。供电局要求企 业提高功率因数， 对企业 的好处如下： 通过改善 功率因数，减少了线路中总电流 和供电系统中的电气元
5、 件，如变压器、电器设备、导线等的容 量，因此不但减少了投资费用，而 且降低了本身 电能的损耗。 藉由良好功因值的确保，从而减少供 电系统中的电压损失，可以 使负载电压更 稳定，改善电能的质量。 可以增加 系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。如果系 统的 功率因数低，那么 在既有设备容量不变的情况下，装 设电容器后，可以提 高功率因数， 增加负载的容量。 减少用户 的电费支出；透过上 述各元件损失的减少及功率因 数提 高的电费优惠 。国力电 力部门执行功率 因数标准的政 策， 对功率因数不达标、负载率 严重偏低的企业书面告知，促进整改。 （基本上所有的企业都需要提高功率因 数，进行无功补偿）
6、（2）.谐波: 在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。 当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路 中有谐波产生 ,谐波频率是基 波频率的整倍数 ）。谐波是影 响电能质 量的重 要指标 ，国家电 力部门 有明确 的规定 和要 求；“公用电网谐波 GBT14549-93电能质量 -公用电网谐波中规定 ： 6220kV 各级公用电 网电压（相电压 ）总谐波畸变率是 0.38kV 为 5.0， 610kV 为 4.0， 35 66kV 为 3.0， 110kV 为 2.0；用户注入电网的 谐波电流允许 值应保证各级电网谐波电压在限 值范围内，所以国标规定各 级
7、电网谐波源 产生的电压总谐波畸变率是： 0.38kV 为 2.6 ，610kV为 2.2， 3566kV 为 1.9， 110kV 为 1.5。对 220kV 电网及其供电的 电力用户参照 本标准 110kV 执行”。企业用户 主动进行谐波治理 有以下几种原因： . 由于用户在电气设备设计、安装时未考虑谐波影响，实际使用中电容器 无法投入，月度功率因数偏低，造成电费扣罚，数额大的用户每月达几千甚至上 万元，用户不得不下决心进行谐波治理； . 由于谐波原因，造成用户正常生产与产品质量受损； . 谐波会使交流电压波形严重失真，从而导致部分电机运行过程中发热， 甚至烧毁电机； . 谐波也会影响电子设
8、备工作精度，使精密机械加工的产品质量降低； . 当谐波严重超标，影响本企业的安全运行。以上五种原因，用户为了保 证正常连续生产，不得不下决心进行谐波治理。三.谐波的产生和危害1.谐波的产生 谐波主要是由于大容量整流或换流设备以及其它非线性负荷，导致电流波 形畸变造成的。我们对这些畸的变交流量进行傅立叶级数分解，即可得到 50Hz 的基波分量和频率为基波分量整数倍的谐波分量。2.谐波的危害 影响供电系统的稳定运行：供配电系统中的电力线路与电力变压器，一般 采用电磁继电器，感应式继电器或新式微机保护进行检测保护，在系统中这些 属于敏感元件，继电器受到高次谐波的影响容易产生误动作，微机保护由于采 用
9、了整流采样电路，也及易受到谐波的影响导致误动或拒动，这样谐波严重威 胁供电系统的稳定与安全运行。影响电网的质量：高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，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和无功功率，从而降 低电网电压，增加电路损耗，浪费电网容量。影响供电系统的无功补偿设备：供电系统变电站均有无功补偿设备，当谐 波注入电网时容易造成高压电容过电流和过负荷，使电容异常发热：另外谐波 的存在还会加快电容器绝缘介质的老化，缩短电容的使用寿命。影响电力变压器的使用：谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加， 直接影响变压器的使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿
10、命。影响用电设备：谐波的存在会造成异步电机电动机效率下降，噪声增大； 使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电 力电子计量设备的准确性。3. 治理谐波及补偿无功功率的重要性 采用专门的滤波装置能够有效的滤除高次谐波，同时向电网提供容性无功 功率，其重要性主要表现在以下方面：滤除高次谐波能够定化用电环境，降低视在功率，减少谐波电流在用电设 备和输配电设备中的发热，直接节省有功功率；消除由于谐波产生的震动，延 长电器的使用寿命；有效的消除对敏感元件的影响。由于滤波回路是由电抗器和电容器串联形成的，所以在滤波的过程中能向 电网注入容性无功，提高了功率因数，这样就能避免供电
11、部门高额的功率因数 调整电费，由于无功电流的抵消，也相当于提高了配电设备的容量，减少了线 损。无功功率补偿还能提升末端的电网电压，对优化用电环境有很重要的意义。 四谐波源及对应行业1.谐波源： 谐波产生的根本原因是使用非线性负载，主要是整流、换流、变频设备， 比如：中频炉、直流电机、变频电机、直流轧机等。2.滤波装置应用领域：A. 至少以下用电设备在每个工厂都得到了应用： 照明控制系统 （亮度 调节）、开关电源（计算机，电视机） 、电动机调速设备、自感饱和铁芯、 不间断电源（UPS ）、整流器、电焊设备、电弧炉、机床（CNC ）、电子控制 机构、 EDM 机械等所有这些非线性用电设备产生谐波，它可导致配电系统 本身或联接在该系统上的设备故障。B.目前电力谐波器主要应用的行业领域有：冶金行业（主要谐波源：整流、换流、轧机、电弧炉、中频炉）； 化工及电解化行业（主要谐波源：整流、电石炉、电焊、电解槽）； 机械行业（主要谐波源：整流、扎机、变频、电弧设备）； 金属、纸类、塑料加工行业（主要谐波源：整流、轧机、变频、电弧炉、 电炉）；交通行业（主要谐波源：电气机车、电车、地铁的整流）。 汽车摩托制造行业（主要谐波源：焊接设备、电泳（油漆）设备、电瓶充 电设备）。
