对于谐波的抑制

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网络 A 是由电抗元件组成的，而电抗元件 是不消耗功率的，所以，高频功率并没有被网 络 A 吸收，在图一所示的具体情况中，它有时 贮存于电感 L 的周围，作为磁能；在另一些时 间，它又由电感 L 交还给电源。如果 L 和 C 都 是无损元件（即它们的电阻等于零），那么， 高频功率就是这样在电感与电源之间来回交换， 丝毫不受损耗，这就是电抗滤波器阻止一些频 率通过的物理基础。从这个意义来说，我们可 以认为滤波器将止带频率的功率发射回电源去， 同时也是因为这个关系，在止带内滤波器的输 入阻抗是纯电抗性的。
但是，当电流的频率很高时，一方面感 抗 jωL 变得很大，另一方面容抗－j/ωC却很小， 电感 L上有一个很大 的压降，电容 C 又几乎 把 R2短路，所以，纵然电源的电动势 Eg保持 不变，负载 R2两端的压降 E2也接近于零。换 句话说，R2不能从电源取得多少功率。网络 会让低频信号顺利通过，到达R2，但阻拦了 高频信号，使 R2不受它们的作用，那些被网 络 A（或其他滤波器）顺利通过的频率构成 一个“通带”，而那些受网络 A 阻拦的频率 构成一个“止带”，通带和止带相接频率称 为截止频率。
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2 、影响继电和自动装置工作的可靠性 谐波对电力系统中以负序量为基础的继 电保护和自动装置的影响十分严重，这是由 于这负序量整定的保护装置整定值小、灵敏 度高。如果在负序基础上再叠加上谐波的干 扰（则会引起发电机负序电流保护误动，变 电站主变的复合电压启动过电流保护装置负 序电压保护误动，母线差动保护的负序电压 闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、 高频保护、故障录波器、自动准同期装置等 发生误动，严重威胁电力系统的安全进行。
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5、对用电设备的影响 谐波会使电视机、计算机的图形畸变， 画面亮度发生变化，并使机内的元件出现过 热，使计算机及数据处理系统出现错误。对 于带有启动用的镇流器和提高功率因数用的 电容器的荧光灯及汞灯来说，会因为在一定 参数的配合下，形成某次谐波频率下的谐振， 使镇流器或电容器因过热而损坏。对于采用 晶闸管的变速装置，谐波可能使晶闸管误动 作，或使控制回路误触发。
通过隔离变压器为非线性负荷供电举例
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隔离电源的应用—UPS电源
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配装电抗器。 —— 给变速传动装置供电时，安装线路电抗 器使电流变得平稳，通过增加供电线路阻抗， 谐波电流得到抑制。 采用专用配电变压器供电方式或采用专 线供电。 ◆ 有利于系统电能质量； ◆ 便于集中对谐波进行治理； ◆ 有利于减少对其它敏感设备的谐波骚扰。
中煤蒙大电气 四、谐波的危害
1、增加了发、输、供和用电设备的附加损耗， 使设备过热，降低设备的效率和利用率
由于谐波电流的频率为基波频率的整数 倍，高频率电流过导体时，因集肤效应的作 用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从 而增加了设备的功率损耗，使导体的发热严 重。
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1.1 对旋转电机的影响 谐波对旋转电机的危害主要是产生附加的损 耗和转矩。由于集肤效应、磁带、涡流等随着频 率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的 附加损耗增加。在供电系统中，用户的电动机负 荷约占整个负荷的85%左右。因此，谐波使电力 用户电动机附加损耗增加的影响最为显著，由于 电动机的出力一般不能按发热情况来进行调整， 由谐波引起电动机的发热效应是按它能随的谐波 电压折算成等值的基波负序电压来考虑的。试验 表明，在额定出力下持续承受力3%额定电压和 负序电压时，电动机的绝缘寿命要减少一半。因 此，国际上一般建议在持续工作的条件下，电动 机承受的负序电压不宜超过额定电压的2%。
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无源滤波器主要可以分为两大类：调谐 滤波器和高通滤波器。 1、调谐滤波器 调谐滤波器包括单调谐滤波器和双调谐 滤波器，可以滤除某一次或两次谐波，该谐 波的频率称为调谐滤波器的谐振频率； 2、高通滤波器 高通滤波器也称为减幅滤波器，主要包 括一阶高通滤波器、二阶高通滤波器、三阶 高通滤波器和c型滤波器，用来大幅衰减高 于某一频率的谐波，该频率称为高通滤波器 的截止频率。
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谐波的产生与抑制
赵宏松
中煤蒙大电气 一、简介
• 电能质量的好坏，直接影响到工业产品的 质量，评价电能质量有三方面标准。首先 是电压方面，它包含电压的波动、电压的 偏移、电压的闪变等；其次是频率波动； 最后是电压的波形质量，即三相电压波形 的对称性和正弦波的畸变率，也就是谐波 所占的比重。我国对电能质量的三方面都 有明确的标准和规范。
2.谐波的定义 电力系统中，理论上电压和电流波形是 工频下的正弦波，但实际的波形总有不同的 非正弦畸变。谐波的概念来自研究正弦波形 畸变的数学方法，国际上对谐波公认的定义 是：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量， 也可以说谐波为周期分量的傅里叶级数中大 于1的h次分量，其频率为基波频率的整数 倍”。按照定义，谐波次数一定是正整数， 不能出现非整数次谐波的情况。
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1.2 对变压器的影响 谐波电流使变压器的损耗增加，特别是3 次及其倍数次谐波对三角连接的变压器会在 其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形 连接的变压器，当绕组中性点接地，而该侧 电网中分布电容较大或装有中性点接地的并 联电容器时，可能形成3次谐波谐振，使变压 器附加损耗增加。
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1.4 对电力电容器的影响 随着谐波电压的增高，会加速电容器的 老化，使电容器的损耗系数增大、附加损耗 增加，从而容易发生故障和缩短电容器的寿 命。另一方面，电容器的电容与电网的感抗 组的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次 谐波分谐波分量的频率时，就会产生谐波放 大，使得电容器因过热、过电压等而不能正 常运行，甚至损坏。
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中煤蒙大电气 六、谐波的治理
1、电气系统的改进 将非线性负荷与敏感负荷分开，并由不 同母线供电（尽可能减少互相干扰）。
将非线性负荷归成组并尽可能放在靠近上端的位置举例
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建立隔离电源，采用隔离变压器是常用 的抑制谐波骚扰的措施。 —— 可隔离来自电源的3n次谐波。 —— 可将负荷与外部电源分隔，并可阻挡外 部电源的瞬变电压传导通路。
1.3 对输电线路的影响 由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随 着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，谐 波电流使输电线路的附加损耗增加。在供应电网 的损耗中，变压器和输电线路的损耗占了大部分， 所以谐波使电网网损增大。谐波还使三相供电系 统中的中性线的电流增大，导致中性线过载。输 电线路存在着分布的线路电感和对地电容。它们 与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时， 在一定的参数配合条件下，会发生串联谐振或并 联谐振。
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• 随着科学技术的发展，随着工业生产水平 和人民生活水平的提高，非线性用电设备 在电网中大量投运，造成了电网的谐波分 量占的比重越来越大。它不仅增加了电网 的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与 自动化装置的正常运行，造成了这些装置 的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。 举个常见的例子来说，电子节能灯在使用 量所占比重较小的电网中运行，的确比常 用的白炽灯好，不仅亮度高又省电，而且 使用寿命也长。但是相反，在大量投运节
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3、是用电设备产生的谐波： 晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电 力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等 许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网 造成了大量的谐波。我们知道，晶闸管整流 装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的 正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺 角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部 分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大 量的谐波。
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3 、使测量和计量仪器的指示和计量不准确 由于电力计量装置都是按50Hz的标准的 正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有 谐波成分时，会影响感应式电能表的正常工 作。在有谐波源的情况下，电能表记录的是 该用户吸收的基波电能及部分的谐波电能， 这部分谐波电能不但使线性负荷性能变坏， 而且还要多交电费。
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能灯后，就会发现节能灯的损坏率大大提 高。这是由于节能灯是非线性负荷，它产 生较大的谐波污染了这一片电网，造成三 相负荷基本平衡情况下，中心线电流居高 不下，线电压与相电压之比比1要小得多， 造成了该片电网供电质量下降，用电设备 发热增加，电网线损增加，使得该区的配 变发热严重，严重影响其使用寿命。因此 我们对非线性用电设备产生的谐波必须进 行治理，使谐波分量不超过国家标准。
中煤蒙大电气 五、谐波的限值
1、公用电网谐波限值 ① 电网谐波电压限值 电网谐波电压限值（GB/T14549-93）
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② 注入公共连接点的谐波电流允许值
注入公共连接点的谐波电流允许值（GB/T14549-93）
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2、非公用和工厂的中压、低压供电系统 的长时谐波电压兼容水平和电压总谐波 畸变率的允许值。
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2、滤波
（1）无源滤波器
——是利用电容、电抗、电阻元件构成谐波 电流的滤波器。在谐波频率下，为一低阻抗 回路以吸收谐波，在基波频率下，提供无功 电流以改善功率因数。无源滤波器用于谐波 电流和无功负荷比较稳定，自然功率因数又 较低，频谱特征明显，谐波较集中于连续的 三种或以下（如：3、5、7次）的系统中的谐 波治理较为合适。
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一般情况下，并联谐波谐振所产生的谐 波过电压和过电流对相关设备的危害性较大。 当注入电网的谐波的上频率位于在网络谐振 点附近的谐振区内时，会激励电感、电容产 生部分谐振，形成谐波放大。在这种情况下， 谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继点 保护装置出现误动，以至损坏设备，与此同 时还可以产生相当大的谐波网损。对于电力 电缆线路，由于电缆的对地电容比架空线路 约大10-20倍，而感抗约架空线路的1/2-1/3， 因此更容易激励出较大的谐波振和谐波放大， 造成绝缘击穿的事故。
中煤蒙大电气 三、谐波产生的原因
1、发电源质量不高产生谐波：