谐波的危害和国家相关标准
谐波的危害
谐波的危害与影响谐波的危害与影响 1 造成电网电压的严重畸变（用电量大大增加）；2电缆电线过热，绝缘老化加速，易损坏并导致线间短路和接地故障引起电气火灾和人身电击事故；3 变压器和马达的过热，损坏甚至于烧毁；4 补偿功率因数的电容器过热，易损坏，寿命短；5 供电系统损耗增加；6 系统的功率因数降低；7 断路器及漏电保护装置、接触器、热继电器等电气保护元件过热，失灵，误动作，接地保护装置功能失常；8 中性线过负荷、发热，甚至于烧毁、着火；9 过零噪音；10 集肤效应显著；11计算机死机，锁住；12浪费系统容量，降低保护功能；13通讯与影像设备失误；14给供电系统带来难题；15对多租户大型商用办公大楼配电系统的谐波问题纠纷越来越突出。
（其原因有二：其一，办公设备效率，节能以及调速驱动（ASD），高效荧光照明和电子设备等，引起系统的谐波畸变水平不断升高；其二，由于这种系统的多用户特点和谐波源的小功率，分散性特征带来责任区分上的困难，因此，当谐波问题发生时，容易引起供用电各方之间的纠纷）；16医疗设备误动作，带来医疗事故，甚至于电源系统遭到破坏；17机场难以正常运行，国防设施受到影响；18金融、证券交易中心，电源误动作，失灵，停电，将会造成重大经济损失；19地铁、轻轨、电气机车、停电、停运造成交通事故。
从国外的电能质量分析比如英国电源质量问题出现的频率统计：方面谐波对地泄漏电流电压扰动发生频率高中低高中低高中低商业的71% 20% 9% 20% 31% 49% 51% 27% 22% 公共事业的60% 20% 20% 31% 31% 39% 31% 49% 20% 60% 31% 9% 40% 31% 29% 40% 31% 29% 高：一年造成的停机事故在12次以上；中：一年造成的停机事故在2-12次之间；低：一年造成的停机事故在1次以下；从表中可以看出谐波造成停机事故频率很高，在所有三个方面每年事故的报告在12次以上的均在60%以上，而每年至少1次事故的报告为80%以上。
谐波标准与影响(补充)
第一节 谐波国家标准简介
三、各级电网谐波电压含有率允许值
当低压电网电压总谐波畸变率为5％时，随着电网 电压等级的升高，各级高压电网电压总谐波畸变率逐渐 降低。通过对我国实际电网情况的分析研究，并考虑到 奇次谐波占主导地位，谐波国家标准中规定的公用电网 谐波电压（相电压）的允许值如下表所示。
Ih —— 短路容量为 Sd1 时的第h 次谐波电流允许值，A。
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第一节 谐波国家标准简介
对每一个企业，允许注入系统的谐波电流允许值还应该按
下式进行计算：
1
Ihi
Ih
Si ST
（2）
由上式可算出同一公共连接点允许i 第 个用户注入的第 h 次
谐波电流的允许值
式中 Ih —— 按式（1）换算后的第h 次谐波电流允Байду номын сангаас值，A；
公用电网谐波电压（相电压）的允许值
电网标称电压 （kV）
0.38 6、10 35、66 110
电网电压总谐波 畸变率（％）
5 4 3 2
各次谐波电压含有率
（％）
奇次
偶次
4
2
3.2
1.6
2.4
1.2
1.6
0.8
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第一节 谐波国家标准简介
四、用户注入电网的谐波电流允许值
注入公共连接点的谐波电流允许值
一、不同谐波源的谐波叠加计算
当电网中两个谐波源分别产生的同次谐波Ahi 及 Ahj
之间的相位角 h 确定时，其合成的同次谐波按余弦定 理计算为:
M h Ah2i Ah2j 2Ahi Ahj cosh
当两同次谐波之间的相位角为随机变量时，可按下 式进行合成 ：
电力系统中谐波的危害与产生
电力系统中谐波的危害与产生电力系统中谐波是指频率是电力系统基波频率的整数倍的电压或电流波形，其频率通常为50Hz或60Hz。
谐波是电力系统中的一种电磁干扰，可能引起许多问题和危害，包括设备的过热、降低效率、产生故障以及影响电力网络的稳定性。
谐波的产生主要是由于非线性负载和电源引起的，下面将详细讨论谐波的危害与产生。
谐波的危害：1. 电力设备过热：谐波会导致设备内部的电压和电流波形畸变，造成设备的过载和过热。
设备过热会导致设备寿命缩短，甚至发生火灾等危险。
2. 降低设备效率：设备在谐波环境下工作时，可能会发生电流滞后和电压损失，导致设备的效率降低。
例如，变压器在谐波环境下由于电流滞后而产生降温，这会导致能量损失和电力供应的不稳定。
3. 产生设备故障：谐波会导致设备的电压和电流波形失真，从而损坏设备的绝缘性能和电线连接，引发故障。
例如，变频器引起的谐波可能导致电机绝缘击穿，造成电机损坏。
4. 影响电力网络的稳定性：谐波会改变电力系统的频谱特性，降低系统的稳定性。
谐波的存在可能导致电力网络中的共振现象，引起电压和电流的不稳定性，进一步导致电力系统的故障。
谐波的产生：1. 非线性负载：非线性负载是指对电压和电流响应非线性的负载设备。
这些设备通常包括整流器、变频器、电弧炉、放电灯等。
非线性负载会引起谐波电流的产生，造成电力系统的谐波问题。
2. 电源：电源本身也可能产生谐波。
例如，由于电力系统中存在电压降低和电压暂降，电源系统中的设备可能引入谐波频率。
3. 并联谐波滤波器：并联谐波滤波器通常用于减少负载设备引起的谐波，但滤波器本身可能引入谐波频率。
4. 反射和谐波：电力系统中的传输线上的谐波可能会反射，并返回到电源系统中，从而产生额外的谐波。
为减少谐波的危害，可以采取以下措施：1. 负载侧的措施：使用非线性负载时，可以采取滤波器、谐波限制器等措施来减少谐波的产生。
2. 电源侧的措施：电源系统应具备良好的谐波抑制能力，可以采用对称三相电源供应、提高电源的电压和频率稳定性等措施。
国家标准GB17625
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1 概述
❖ 本标准的目的是制定谐波电流发射限值，并为其他设 备发出的谐波留有适当的余地，可保证谐波干扰水平 不超过GB/T18039.3所规定的兼容性水平
❖ 本标准的要求和限值适用于电源输入端与电压为 220/380V、频率50Hz的供电系统相连的设备
❖非对称控制
是一种将控制装置设计成在交流电压或电流的正 负半周内，以不同方法操作的控制方法
注意：在正常运行的环境中，一般不允许采用非对称控制和直接 对供电电源进行半波整流，但标准中提出了例外的情况。
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3 设备的分类及其限值
❖ A类设备：
• 平衡的三相设备 • 家用电器 • 工具，不包括便携式工具 • 白炽灯调光器 • 音频设备 • 未规定为B、C、D类的设备均视为A类设备
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3 设备的分类及其限值
❖ 用于计算限值的输入功率值的确定
• 在每个DFT时间窗口内测量经过1.5s平滑的有功输 入功率
• 在整个试验周期内所包含的众多DFT窗口中，选出 最大的有功功率测量值
• 用该功率值计算限值
• 实测功率值在额定功率±10%范围内，以额定功率 值计算限值
• 谐波电流和有功功率测量条件相同，不需同时测量
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4 一般要求
测试电路 —— 标准图A.1和图A.2
❖ 供电电源的内阻抗和测量设备的输入阻抗 应足够小
❖ 测量设备的输入阻抗不应使EUT输入电流 引起的电压降超过0.15V
❖ 注意避免电源内电感与EUT电容间的谐振
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谐波的危害与治理
谐波的危害与治理谐波是指工业、农业及其他领域电器设备产生的不同频率的电流或电压的干扰信号。
谐波的产生对人类的健康和设备的正常运行产生了相当大的危害。
在以下的几个方面，我们将详细介绍谐波的危害性以及相应的治理方法。
首先，谐波对人类的健康造成了威胁。
在人体组织中，脑、肌肉、神经等都是通过电信号进行传递和控制的。
而谐波的存在会使得这些电信号被扭曲、失真甚至干扰，从而导致血液循环、神经传导、肌肉运动等功能受到影响。
长期暴露在谐波环境下，人们可能会出现头痛、疲劳、失眠、注意力不集中、神经衰弱等症状。
其次，谐波对电力系统的稳定性和设备的正常运行产生了影响。
谐波信号会加大电网中的负荷，降低系统的功率因数，导致电网负荷不均衡、频率偏移等问题。
同时，谐波还会增加电力设备的损耗，缩短使用寿命，引发电力设备故障和事故。
特别是对于高精度的仪器设备和敏感的电子设备来说，谐波的存在会严重影响其正常运行和测量结果的准确性。
另外，谐波还会影响到公共环境和通信系统。
在城市中，电网中的谐波信号可能会通过建筑物和地下管道传播到附近的电子设备或通信系统中，导致通信信号的干扰和传输中断。
在无线通信领域，谐波会引起频谱污染，减少频谱资源的利用效率。
针对谐波的治理，有以下几个主要方法：1.滤波器：通过引入滤波器来削弱或消除谐波信号。
滤波器可以根据谐波的频率特性进行设计，将谐波信号从电力系统中分离出来，保证电力系统的正常运行。
2.接地：正确接地可以有效降低谐波信号的存在。
接地系统的设计和维护需要严格按照相关标准进行，确保接地电阻的有效连接和在线监测，减少谐波的传播。
3.变压器改进：采用带低谐波的高效变压器，可以有效削弱变压器内部的谐波产生和传播。
例如，采用三脉动焊接变压器可以避免谐波的产生和增强Transformer（SVPWM）技术等。
4.现代电气设备：使用具有谐波抑制功能的现代电气设备，可以降低谐波产生和传播的风险。
例如，使用高效节能的电子节能灯、电力电容器、有源滤波器等。
谐波的危害
谐波的危害电网系统谐波的存在，严峻降低了电能质量，电能质量的降低影响了生活生产，带来的危害主要有以下几个方面：1) 谐波对电力输送造成的危害：利用集肤效应节约线路材料、降低电能损耗的原理来进行电能输送。
当线路中存在大量的谐波，会产生多余的有功损耗。
相比较基波电流，虽然谐波重量只占了少量，但是由于集肤效应，频率越高，谐波重量越靠近线路表层，造成谐波电阻高于基波电阻，因此谐波所引起的额外线损也不行忽视；由于中性线正常时流过电流很小，故其导线较细，当大量仅次于基波电流的三次谐波流过中性线时，会使导线过热、绝缘老化、寿命缩短以至损坏；在电网平安方面，断路器掌握着电力的通断，对事故的掌握、以及检修的需要起着很重要的作用，当电网中较大的谐波重量经过断路器电流波形过零点时，由于谐波的存在可能造成高的di/dt，这将使开断困难，并且延长故障电流的切除时间，其高频特性会造成断路器的误动并且谐波引起公用电网局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，严峻将甚至会造成电力事故；工频下，系统装设的各种用途的电容器比系统中的感抗要大得多，不会产生谐振，但谐波频率时，感抗值成倍增加而容抗值成倍削减，这就有可能消失谐振，谐振将放大谐波电流，导致电容器等设备被烧毁；2) 谐波对电网数据监控的影响：目前电能计量逐步采纳智能电表，谐波将会造成爱护装置的误动或者拒动，并使测量分析仪表和电能计量消失较大误差，不利于实时采分析数据；3) 谐波对对电机和变压器的危害：电机与变压器其主要构成部分是铜制线圈及铁芯，谐波在能量转换中是多余的存在，造成变压器附加损耗，增加设备的运行压力，影响设备内部稳定。
高次谐波经过电机与变压器时，会引起设备的局部过热，产生严峻的噪声，当设备长时间处于高次谐波运行状态下，将加速设备的老化，降低其绝缘性，影响设备的使用寿命，消失不行预知的事故。
4) 谐波对通信系统的干扰：为了实时监测及掌握电网系统，当前的网架建设对于电力通信系统的精密性有很高的要求。
电力系统谐波的危害及其常用抑制方法
电力系统谐波的危害及其常用抑制方法电力系统中的谐波是指频率为基波频率的整数倍的电压和电流成分，它们在电力系统中的存在会引起一系列的问题和危害。
下面将详细介绍电力系统谐波的危害及其常用抑制方法。
一、谐波的危害1.电压失真：谐波的存在会使电压波形发生畸变，进而导致电压的失真，使电力设备无法正常运行。
电压失真还会对电力设备造成较大的冲击和损害，缩短设备的寿命。
2.系统能效下降：谐波会导致电力系统中电流的失真，由于谐波电流引起的额外功耗，使得系统能效下降。
这会导致电力设备的能耗增加，降低整个系统的效率。
4.电磁兼容性问题：谐波信号会干扰电力系统周围的其他电子设备，导致电磁兼容性问题。
这会对邻近的电子设备造成干扰，影响设备的正常运行。
5.高频谐波产生的热问题：高频谐波会导致电力设备产生过多的热量，进而引起绝缘材料的老化和烧损，甚至造成火灾。
这对电力系统的安全性构成严重威胁。
二、谐波抑制的常用方法1.变压器和电机的设计优化：在变压器和电机的设计中考虑谐波的影响，通过选择合适的材料和结构，减小谐波对设备的影响。
例如，在电机设计中，可以增加骨架的厚度或配置合适的磁路副将谐波分向其他通道。
2.滤波器的应用：安装合适的滤波器可以有效地抑制谐波。
滤波器可以通过改变电源电路的阻抗特性，将谐波电流引向滤波器，从而减小谐波的水平。
4.负载侧的谐波抑制：对于谐波敏感的设备，可以在负载侧采取一些措施来抑制谐波。
例如，使用谐波阻抗装置或磁性隔离器等。
5.教育和培训：提高电力系统从业人员对谐波问题的认识和理解，增强其对谐波抑制方法的应用能力，能够及时发现和解决谐波问题。
总之，谐波对电力系统的危害不容忽视。
为了保证电力系统的正常运行和设备的安全性，需要采取有效的措施来抑制谐波。
以上所提到的方法是目前常用的谐波抑制方法，但需要根据具体情况选择合适的方法。
(完整版)谐波的危害
1、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和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，增加线路损耗，浪费电网容量，2、影响供电系统的无功补偿设备，谐波注入电网时容易造成变电站高压电容过电流和过负荷，在谐波场合下，电容柜无法正常投切，更严重的请况下，电容柜会将电网谐波进一步放大。
3、影响设备的稳定性，尤其是对继电保护装置，危害特大。
4、谐波的存在会造成异步电动机效率下降，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。
5、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容量和使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。
谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面：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，增加了电费的支出。
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。
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，极易构成串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。
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。
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谐波的危害和国家相关标准
1 谐波的危害性
1.1 谐波产生的原因
谐波是怎样产生的?在理想纯净的电力系统中，电流和电压都是纯正弦波。
实际上，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负载时，就形成非正弦电流。
在只含线性元件(电感、电容及电阻)的简单电路里，流过的电流与所加电压成正比，所以如果所加的电压是正弦的话，流过的电流就是正弦的。
应指明，在有无功元件的场合，在电压和电流的相位有一个相对移动时，功率因数变低了，但线路仍是线性的。
任何周期性波形可分为一个基频正弦加上许多谐波频率的正弦。
谐波频率是基频的整倍数。
例如，基频为50Hz时，二次谐波为IOOHz，而三次谐波则为150Hz。
1.2 谐波造成的危害
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阀值。
谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使电器设备所处的环境恶化，也对周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。
在电力电子设备广泛应用之前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还不严重，没有引起足够重识。
近三四十年来，各种电力电子装置的迅速普及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，谐波危害的严重性才引起人们高度关注。
谐波对公用电网和其它系统的危害大致有以下几个方面：
(1)：谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。
(2)：谐波影响各种电器设备的正常工作。
谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。
谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。
对旋转电机(发电机和电动机)产生附加功率损耗、产生脉动转矩和噪声。
此外，由整流器供电的电动机可引起明显的电压畸变。
对异步电动机，转子过热是电压畸变带来的主要问题，谐波损失也取决于电动机特性，电动机的漏抗随谐波频率呈线性增加。
脉动转矩是由空气间隙磁束(主要基波分量)和转子谐波电流磁束之间的相互作用而产生。
传统设计的定速感应电动机其转速大约比第一临界转速高30%-40%。
对可调速电动机则应分析其机械频振速度以避免由于脉动转矩放大而造成损坏。
负荷电流中的谐波在变压器中造成的损耗产生附加发热，降低了其负荷能力，其他如变压器电感与系统电容之间，可能在谐波频率时，发生谐振和温度周期变化，引起机械绝缘应力及铁心振动，产生附加损耗使变压器降低了带负荷能力。
(3)：谐波会引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，就使(1)和(2)中的危害大大增加，甚至引起严重事故。
谐波电流在导线上的发热比均方根电流造成的预期发热为高。
这是由于集肤效应和邻近效应造成的。
集肤效应是由于导线内部被外部各层所屏蔽，电流集中于外部，导线的电阻增加并随频率和导线的直径而增加。
邻近效应是由于导线磁场使邻近导线内的电流分布畸变。
例如对5次谐波电流，在邻近4/OAWC导线的交流和直流电阻之比为1.33。
三相四线制的配电网向单相负荷供电时，在中性导线上会造成不正常的高电流(3
次谐波电流)，整流器中性电流可达相电流的1.7倍并造成中性线的过负荷。
(4)：谐波会导致继电保护和自动控制装置产生干扰和造成误动作或拒动。
尤其是一些衰减时间较长的暂态过程，如变压器合匝涌流中的谐波分量，由于其幅值大、谐波含量也很大，更容易引起继电保护的误动作。
我国电力系统，曾发生过电气化铁道负荷造成的负荷电流畸变和不对称，使某电厂一台20万KW机组的保护跳闸和某系统中的220KV线路保护跳闸，造成大面积停电的严重事故。
110KV 供电线路因电铁谐波和负序影响跳闸和误指示的情况则更频繁发生。
(5)：谐波会使电器仪表测量不准确。
现代指示均方根值的电压表和电流表相对地不受波形畸变的影响。
受谐波影响较大的计量电能的感应型电能表，其误差与由于频率特性和非线性度造成的误差有关。
IEEE工作组报告中指出，电压和电流都畸变时，在60HZ正弦波载波试验中，当点弧角为90度时，其记录误差可能高达-20%。
如电压波形不畸变而负荷电流为正弦波载波，则当点弧角为90度时，为+5%记录误差。
在高度非正弦的情况下，应避免使用感应型电能表。
除电表本身产生误差外，谐波负荷从系统中吸收基波功率而向系统送出谐波功率。
这样，受谐波影响的用户既从系统吸收基波功率又从谐波源吸收无用的谐波功率，其后果
是谐波源负荷用户少付电费而受害的用户反要多付电费。
(6)：谐波会对邻近的通讯系统产生干扰，轻者产生噪音，降低通讯质量；重者导致信息丢失，使通讯系统无法正常工作。
2 电能质量国家标准及相关规定
1994年我国颁布了《电能质量公用电网谐波》（GB/T 14549-93）的国家标准，对各级公用电网的谐波电压和用户注入电网的谐波电流允许值均作出了明确的规定。
原电力工业部于1998年颁布了《电网电能质量技术监督管理的规定》，其中第五条指出：“因电网或用户用电原因引起的电能质量不符合国家标准时，按‘谁干扰，谁污染，谁治理’的原则及时处理，并贯穿于电网及用电设施设计、建设和生产的全过程。
”《供电营业规则》第五十五条为“电网公共连接点电压正弦波畸变率和用户注入电网的谐波电流不得超过国家标准GB/T14549－93的规定。
用户的非线性阻抗性的用电设备接入电网运行的注入的谐波电流和引起公共连接点电压正弦波畸变率超过标准时，用户必须采取措施予以消除。
否则，供电企业可中止对其供电。
”《电网运行准则》5.2.6“谐波含量”条款中明确要求“在计划停电和故障停电条件下（除非发生异常工况）输电系统谐波应满足GB/T14549《电能质量公用电网谐波》和《电力系统谐波管理暂行规定》的要求。
” 根据国标《电能质量：公用电网谐波》（GB/T 14549-93）的要求，公用电网各电压等级母线谐波电压（相电压）限值如表1所示。
表1 公用电网谐波电压（相电压）限值
电网标称电压
kV电压总谐波畸变率
%各次谐波电压畸变率，%
奇次偶次
0.385.04.02.0
10（6）4.03.21.6
353.02.41.2
110（220）2.01.60.8
国标规定将各相实测值的95%概率大值中最大的一相值，作为判断谐波是否超过允许值的依据。