谐波对电网的危害和影响

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

对谐波在电网中的危害及治理对策的探讨

作者：林先岩

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第30期

摘要：经济的飞速发展带来供电紧张，为解决供电紧张，一方面要建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。谐波是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。

关键词：谐波的基本特性和测量；谐波的危害；对策 1、引言

随着我国国民经济的快速发展，大功率整流设备、变频调速设备、换流逆变器设备等在配电网中得到广泛应用，给配电网注入了大量的非线性阻抗特性，导致电网波形出现严重畸变现象，电网中的谐波问题严重，在很大程度上对电力系统及电气设备造成危害。 2、谐波的基本特性和测量 （1）谐波的概念

谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。理论上看，非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。

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对谐波在电网中的危害及治理对策的探讨

作者：林先岩

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第30期

摘要：经济的飞速发展带来供电紧张，为解决供电紧张，一方面要建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。谐波是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。

关键词：谐波的基本特性和测量；谐波的危害；对策 1、引言

随着我国国民经济的快速发展，大功率整流设备、变频调速设备、换流逆变器设备等在配电网中得到广泛应用，给配电网注入了大量的非线性阻抗特性，导致电网波形出现严重畸变现象，电网中的谐波问题严重，在很大程度上对电力系统及电气设备造成危害。 2、谐波的基本特性和测量 （1）谐波的概念

谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。理论上看，非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。

河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文）

摘要

随着电力系统的发展以及电力市场的开放，电能质量问题越来越引起广泛关注。由于各种非线性负载(谐波源)应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重。因此，谐波及其抑制技术己成为国内外广泛关注的课题。

在电力电网中，存在大量非线性负载,引起电网电流波形不再是正弦波。这一非正弦波可用傅里叶级数分解成为一个直流量，基波正弦量和一系列频率为基波频率整数倍的高次谐波正弦分量之和。各国对电力电网电压正弦波形畸变的极限值都有明确的规定，要求用户对接入电网的设备产生的谐波应采取一定措施，进行抑制。

现代电力系统集发电、变电、输电、配电和用电于一体，涉及范围广，且元件繁多，结构复杂。为了确保电力系统的安全、可靠、经济运行，以及一旦发生故障后，能快速地消除或隔离故障，尽快恢复正常运行，在电力系统中需要大量的高新技术。本文从谐波的产生、谐波抑制技术、电力滤波器原理及应用、基于小波的电力系统谐波分析四个方面来研究电网谐波，并通过对算法仿真要用到的谐波信号进行了建模，这些信号模型都是根据实际电网信号进行分类建模得来的，虽然具有理想化的特点，但是并不影响对算法本身优劣性能的影响。总之谐波抑制的目的在于能够更好的在工农业生产中减少电

河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文）

摘要

随着电力系统的发展以及电力市场的开放，电能质量问题越来越引起广泛关注。由于各种非线性负载(谐波源)应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重。因此，谐波及其抑制技术己成为国内外广泛关注的课题。

在电力电网中，存在大量非线性负载,引起电网电流波形不再是正弦波。这一非正弦波可用傅里叶级数分解成为一个直流量，基波正弦量和一系列频率为基波频率整数倍的高次谐波正弦分量之和。各国对电力电网电压正弦波形畸变的极限值都有明确的规定，要求用户对接入电网的设备产生的谐波应采取一定措施，进行抑制。

现代电力系统集发电、变电、输电、配电和用电于一体，涉及范围广，且元件繁多，结构复杂。为了确保电力系统的安全、可靠、经济运行，以及一旦发生故障后，能快速地消除或隔离故障，尽快恢复正常运行，在电力系统中需要大量的高新技术。本文从谐波的产生、谐波抑制技术、电力滤波器原理及应用、基于小波的电力系统谐波分析四个方面来研究电网谐波，并通过对算法仿真要用到的谐波信号进行了建模，这些信号模型都是根据实际电网信号进行分类建模得来的，虽然具有理想化的特点，但是并不影响对算法本身优劣性能的影响。总之谐波抑制的目的在于能够更好的在工农业生产中减少电

河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文）

摘要

随着电力系统的发展以及电力市场的开放，电能质量问题越来越引起广泛关注。由于各种非线性负载(谐波源)应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重。因此，谐波及其抑制技术己成为国内外广泛关注的课题。

在电力电网中，存在大量非线性负载,引起电网电流波形不再是正弦波。这一非正弦波可用傅里叶级数分解成为一个直流量，基波正弦量和一系列频率为基波频率整数倍的高次谐波正弦分量之和。各国对电力电网电压正弦波形畸变的极限值都有明确的规定，要求用户对接入电网的设备产生的谐波应采取一定措施，进行抑制。

现代电力系统集发电、变电、输电、配电和用电于一体，涉及范围广，且元件繁多，结构复杂。为了确保电力系统的安全、可靠、经济运行，以及一旦发生故障后，能快速地消除或隔离故障，尽快恢复正常运行，在电力系统中需要大量的高新技术。本文从谐波的产生、谐波抑制技术、电力滤波器原理及应用、基于小波的电力系统谐波分析四个方面来研究电网谐波，并通过对算法仿真要用到的谐波信号进行了建模，这些信号模型都是根据实际电网信号进行分类建模得来的，虽然具有理想化的特点，但是并不影响对算法本身优劣性能的影响。总之谐波抑制的目的在于能够更好的在工农业生产中减少电

低压供电网络中的谐波危害

一、引言

谐波的产生与危害各类电工基础理论早已有过研究及论述，由于电子装置还未广泛和大量应用，谐波的污染还不明显，也未引起人们的重视。随着近年电子技术的在玻璃行业的广泛大力推广，尤其是变频、软起动、不间断电源、整流、可控硅开关装置在拖动，电加热、水泵，风机上大量应用，给生产带来极大的便利，尤其是变频器的卓越性能,在工控中不断受到人们的青睐，节能效果更是了得。但是随之产生的谐波问题在供电系统中的逐步暴露了出来，为什么计量仪表抖动失准，容易损坏，断路器容易烧损触头、电容器鼓肚、PT绝缘击穿、低压电力电缆零线易发热击穿造成相间短路，电动机绕组局部发热击穿短路和寿命降低，给生产给设备造成了不可估量的损失，这些奇怪现象不得不引起我们注意，探索及去寻求合理的解决办法。据本供电系统中在装有上述设备以后的谐波计算与分析情况看，其中大部分设备运行中有3，5、6、7、9、次谐波注入系统，个别设备还有11、13次谐波产生。由于高次谐波对电气设备的正常运行具有非常的危害性，电机局部绕组发热击穿短路和寿命降低等问题在本电力系统中就时有发生，其所造成的损失已不胜枚举。实际上，各次谐波危害是有所不同的，是需要进行甄别的。

二 非正弦波

我们知道，在电

谐波危害的详细分析

一、 对输电线路的影响

谐波对电晕起始和熄灭的影响是峰一峰电压的函数。峰值电压与谐波和基波的相角关系有关，所以即使有效值电压在限值以内而峰值电压高出额定值也是可能的。因此，在输电线路的设计中要适当考虑这一影响，以降低事故的可能性。

超高压长距离输电线路，常采用单相自动重合闸来提高电力系统稳定性。较大的高次谐波电流(几十安培以上)能显著地延缓潜供电流的熄灭，导致单相重合闸失败或不能采用较小的自动重合闸时间，不利于系统稳定运行。

在电缆输电的情况下，谐波电压以正比于其幅值电压的形式增加了介质的电场强度。这一影响增大了局部放电、介损和温升，缩短了电缆的使用寿命，增加了事故次数。电缆的额定电压等级越高，谐波引起的上述危害也越大。

谐波电流流过导体表面时会产生集肤效应和邻近效应。集肤效应是指导体中有交流电流流过或者处于交变电磁场中，由于电磁感应使电流或磁通在导体中分布不均匀，越接近表面处电流密度或者磁通密度越大的现象。电流频率越高，导体的电导率和磁导率越大，趋肤厚度就越小，这时只要导体的截面积稍大，集肤效应就会相当严重，使导体的电阻增大。

互靠近的导体中流过交流电流时，每一个导体不仅处于自身电流产生的磁场中，同时还处于

电力系统谐波的危害和治理

【摘要】

随着电力电子装置的应用日益广泛, 电网中的谐波污染也日益严重，已经引起了相关部门的关注，为了整个供电系统的供电质量，必须对谐波进行有效的检测和治理。

【关键词】电力电子技术 谐波 治理

【正文】随着我国工业化进程的迅猛发展，电网装机容量不断加大，电网中电力电子元件的使用也越来越多，致使大量的谐波电流注入电网，造成正弦波畸变，电能质量下降，不但对电力系统的一些重要设备产生重大影响，对广大用户也产生了严重危害。了解谐波产生的机理，研究和清除供配电系统中的高次谐波，对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。

一 何为谐波

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，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。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以I区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次

并联谐振与串联谐振对谐波的影响

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，从而产生谐波。而许多用电设备又是感性负载，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。传统的无功补偿与谐波治理方案分别是设置并联电容器和LC振荡电路，这些都需要电容器参与工作。而电容器和电网中的谐波又有相互影响。以下分别就并联电容器和串联电容器对谐波的影响分别分析： 一. 并联谐振对谐波的影响

并联谐振对谐波的主要影响是对谐波电流的放大。

1. 并联电容器对谐波电流放大的原理 在没有电容设备且不考虑输电线路的电容时，电力系统的谐波阻抗Zsn可由下式近似表示： Zsn Rsn jX

sn

Rsn jnXs （1-1）

式中 Rsn——系统的n次谐波电阻； Xsn——n次谐波电抗，Xsn=nXs; Xs——工频短路电抗。

设并联电容器的基波电抗为Xc，n次谐波电抗为Xcn，则 X

Cn

1n

Xc （1-2）

并联了电容器后，系统的谐波等效电路如图1所示。系统的n次

电力谐波的危害及抑制治理

[摘要]谐波问题涉及供电部门、电力用户和设备制造商。谐波已引起人们的高度重视，国际电工委员会（iec）已于1988年开始对谐波限定提出了明确的要求，我国于1993年颁布了限制电力系统谐波国家标准g13／t14549-1993《电能质量公用电网谐波》。规定了公用电网谐波电压限值和用户向公共电网注入谐波电流的允许值。只有我们采取一系列防企高次谐波入侵电网的各项措施，电网一定会越来越高效、稳定、安全运行。 [关键词]谐波；危害；抑制；治理 1.谐波源的分类

成为谐波源的非线性用电设备，就其非线性特性而言主要以下3大类：

（1）电子开关型：主要为各种交直流变流装置、双向晶闸管可控开关设备以及pwm变频器等电力电子设备：

（2）铁磁饱和型：各种铁芯设备，如变压器、电抗器、电动机等，其铁磁饱和特性呈现非线性：

（3）电弧型：交流电焊机和交流电弧炉等。 2.谐波对电力系统的危害 2.1对电力电容器的危害

当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍；