电网中主要谐波源及其治理措施
电力系统中谐波的产生机理及抑制对策
电力系统中谐波的产生机理及抑制对策发布时间：2022-07-27T07:32:59.635Z 来源：《中国电业与能源》2022年第5期3月作者：缪祥盖，姚建宁，朱庆林，马成功[导读] 随着电力电子设备的广泛应用，电力系统中的谐波分量增大，缪祥盖，姚建宁，朱庆林，马成功云南能投曲靖发电有限公司，云南曲靖 655000摘要：随着电力电子设备的广泛应用，电力系统中的谐波分量增大，谐波次数增多，给供配电线路、电力设备、电力系统中变压器、整流设备等带来危害。
文中基于谐波的产生机理分析了谐波的产生的危害，并对其电力系统中谐波抑制提出了可行的办法，经应用结果表明：三的倍数次谐波抑制电力系统中谐波效果较佳。
关键词：谐波；产生机理；抑制对策Mechanism of harmonic generation and suppression countermeasures in power systemsMiao Xianggai, Yao Jianning, Zhu Qinglin, Ma Chenggong(Yunnan Energy Investment Qujing Power Generation Co., Ltd, Qujing, Yunnan 655000, China)Abstract: With the wide application of power electronic equipment, the harmonic components in the power system have increased and the number of harmonics has increased, bringing harm to the supply and distribution lines, power equipment, transformers and rectifier equipment in the power system. In this paper, the harm of harmonics is analysed based on the mechanism of harmonic generation, and a feasible approach is proposed to suppress harmonics in the power system, which is shown by the application results: the effect of three times the number of harmonics in the power system is better.Keywords: harmonics; generation mechanism; suppression countermeasures0引言在电力标准中谐波的定义是一个周期量的正弦波分量，它的频率是基波频率的整倍数，例如基波频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为 150Hz……。
电网中谐波产生的原因、危害及治理措施
电网中谐波产生的原因、危害及治理措施作者：黄贤丽张金刚来源：《科技资讯》 2015年第9期黄贤丽张金刚(华能集团济宁运河发电有限公司山东济宁 272000)摘要:随着我国经济的快速发展,电力用户中大量非线性电力设备的应用,谐波问题越发引起人们的广泛关注。
在电网诞生之初,谐波就存在,因为发电机和变压器本身就能够产生谐波,但由于量小,并不会产生危害。
然而,随着用电设备种类的增多,以及具有谐波放大效应的并联电容器的广泛应用,谐波的危害变得越来越严重。
大量谐波的存在会污染电网、影响电网中的设备和负荷,因此问题不容忽视。
了解谐波产出的原因及危害,有助于我们更好地制定治理措施。
文章对谐波产生的原因及危害进行了分析,并出了若干治理措。
关键词:基波谐波源谐波治理中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)03(c)-0255-011 谐波源如果电网中的电压或电流波形是不理想的正弦波,表明其中有频率高于50Hz的电压或电流成分,该成分即为谐波。
随着非线性电力电子器件组成的电气传动自动化装置的广泛应用和容量的不断增加,谐波污染给公用电网和其他用电设备的带来的影响日益显著。
所以必须考虑谐波产生的原因和它带来的危害,以及如何将危害减少到最小。
凡是能向电网注入谐波电流或谐波电压的电气设备统称为谐波源。
例如:换流设备、电弧炉、铁芯设备、照明设备、某些生活日用电器等非线性电气设备。
整流器、逆变器和变频装置等这一类电气设备,这些设备的用途就是强行切断或连通电流,因此通常要用整流元件的导通、截止特性,而正是这一过程会导致了大量谐波电流的产生。
工业上钢铁企业中所用的电弧炉也是一个很大的谐波源。
电弧炉的熔化过程中,会发生填料不完全融化并结焦成块状固体的现象,这会导致电弧阻抗不稳定。
当电极插入熔化金属时,电极间会产生金属性短路,此时,短路电流的限制通常要依靠电炉变压器的阻抗和所串连的电抗器来完成。
如果电弧的负阻抗特性(电弧的阻抗随电流的增大而急剧减小)和熔化期三相电极出现反复不规则短路以及断弧现象,那么此时电弧炉就会产生谐波电流。
谐波治理的基本方法和措施_概述及解释说明
谐波治理的基本方法和措施概述及解释说明1. 引言1.1 概述谐波是指在电力系统或其他电气设备中频率为基波频率的整数倍的波动。
谐波问题已经成为现代电力系统和工业生产中普遍存在的一个难题，它会导致电能质量下降、设备寿命缩短、甚至引发系统故障等负面影响。
因此，探索谐波治理的基本方法和措施对于确保电网稳定运行和提高供电可靠性至关重要。
1.2 文章结构本文旨在对谐波治理的基本方法和措施进行概述并进行解释说明。
首先，在第2节中，我们将介绍谐波治理的概念及其基本方法。
然后，在第3节中，将详细讨论谐波治理方法的具体实施步骤，以帮助读者全面了解如何进行谐波治理。
接下来，在第4节中，我们将通过分析实例和进行案例研究来进一步加深对谐波治理的认识。
最后，在第5节中，我们将总结文章并展望未来谐波治理发展的趋势与挑战。
1.3 目的文章旨在向读者介绍谐波治理的基本方法和措施，并详细说明实施这些方法和措施的具体步骤。
通过对谐波问题的深入解析和案例研究，希望能提供给读者一些实用的指导和经验，以便在实际工程中有效地解决谐波问题。
此外，文章还将展望未来谐波治理发展的趋势，并指出可能面临的挑战，旨在激发学术界和工程界进一步研究与探索谐波治理领域。
2. 谐波治理的基本方法和措施2.1 谐波治理概述谐波是指电力系统中频率为基波频率整数倍的非线性电流或电压成分。
过多的谐波对电力设备和系统会造成损坏，因此需要采取一系列方法来进行谐波治理。
本节将介绍谐波治理的基本方法和措施。
2.2 方法一：滤波器应用滤波器是最常见也是最有效的谐波治理方法之一。
滤波器可以选择性地通过或阻挡特定频率的谐波成分，从而达到谐波抑制的效果。
常见的滤波器包括被动滤波器和主动滤波器。
被动滤波器是一种简单且经济实用的滤除谐波单元的方法。
它通常由电感、电容和电阻组成，并与系统并联或串联连接。
被动滤波器具有固定衰减特性，在设计时需要根据不同情况选择合适的参数。
主动滤波器则利用控制技术实现对特定频率的反相干扰信号，以达到抵消谐振效应的目标。
谐波产生的根本原因及治理对策
谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真在电力系统中对谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流,以便把谐波电压控制在限定值之内,抑制谐波电流主要有四方面的措施: 1)降低谐波源的谐波含量。
也就是在谐波源上采取措施,最大限度地避免谐波的产生。
这种方法比较积极,能够提高电网质量,可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。
2)采取脉宽调制(PWM)法。
采用脉宽调制(PWM)技术,在所需要的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲,这种方法可以大大抑制谐波的产生。
3)在谐波源处吸收谐波电流。
这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法,这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。
4)改善供电系统及环境。
对于供电系统来说,谐波的产生不可避免,但通过加大供电系统短路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施都可以提高电网抗谐波的能力。
选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡,可以有效地减小谐波对电网的影响。
谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电,承受谐波的能力将会增大。
电网系统中谐波的产生及其治理
电网系统中谐波的产生及其治理摘要：随着电力电子技术的广泛应用与发展，用户向公用电网注入谐波电流的电气设备或在公用电网中产生谐波电压的电气设备，统称谐波源。
常见谐波源主要有电弧炉；换流设备；变压器；开关电源设备；低压小容量家用电器以及电力拖动设备等各种非线性用电设备，接入电网后均向电网大量注入谐波电流，这些都是谐波源。
影响电网电压波形质量的主要矛盾是非线性用电设备，也就是说非线性用电设备是主要的谐波源，从而引起电网的谐波“污染”。
关键词：谐波的产生谐波的危害抑制谐波的方法电网中的谐波对与之并联的其他用电设备造成不良影响。
例如引起电动机转矩降低，增加震动噪声，增加消耗；使继电保护装置产生误动作；使电网功率因数补偿电容过流发热；造成计算机及精密电子仪器运行不正常，诸如此类的不良影响被人们称为电力公害，如不认真对待并采取相应措施，将影响电力电子技术的进一步的发展。
1谐波的产生1.1电弧加热设备如电弧炉、电焊机等。
电弧加热设备是由于电弧在70伏以上才会起弧，才会有弧电流，并且灭弧电压略低于起弧电压，造成弧电流与弧电压的非线性。
此外，弧电流的波形还有一定的非对称性。
正是由于弧电流是非正弦波，电弧炉的冶炼过程分为两个阶段，及熔化期和精炼期。
在溶化期，炉内大部分填料未能全部熔化，电弧阻抗不稳定。
有时因电极插入熔化金属中而在电极间形成金属性短路，电极端部反复短路，电流发生不规则的变化由此产生谐波电流。
虽然谐波的成分非常复杂，但是由于三相负载不对称所以3次谐波为主且含量很大，但由于其工作的间断性产生的谐波多为间谐波，特点是持续时间短，频谱杂乱。
造成电弧加热设备对电网的谐波污染比较大，而且多为18次以下的低次谐波污染。
在精炼期内，电弧炉的电流稳定，且不超过额定值，谐波含量不大，以3次谐波及5次谐波为主。
其实电焊机的广泛应用，电焊机应用的同时率就更小了，对整个电网的影响比较小，但局部低压电网的电压和电流变化很大，有较大的谐波1.2交流整流的直流用电设备如电解、电力机车、充电装置、电镀等。
电力系统谐波危害及治理措施
电力系统谐波危害及治理措施发布时间：2021-07-22T06:36:15.211Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第7期作者：谭冰[导读] 谐波指的是周期性非正弦电量中，大于电网基波频率的分量，会随着电力系统中非线性元件的增加而增长，谐波会导致信号传输出现畸形，进而影响电力系统信号接收效果，使运行出现问题，故而做好谐波治理非常重要。
广西鑫盟工程咨询有限公司广西南宁 530022摘要：非线性电子设备在电力系统中的应用较为广泛，但非线性电子设备使用中，会产生谐波，从而对电力系统运行带来影响，降低供电质量，威胁系统的安全性。
所以要做好电力系统谐波的分析和掌控，采取有效措施，降低谐波危害。
本文就对电力系统谐波危害及治理措施展开详细分析和说明，希望给予专业人员一定的借鉴。
关键词：电力系统；谐波危害；治理措施谐波指的是周期性非正弦电量中，大于电网基波频率的分量，会随着电力系统中非线性元件的增加而增长，谐波会导致信号传输出现畸形，进而影响电力系统信号接收效果，使运行出现问题，故而做好谐波治理非常重要。
1谐波的产生图1谐波目前电力电子装置的应用频率较高，数量逐渐增加，电力电子装置运行中会产生谐波源，这个谐波源就是谐波产生的主要原因（如图1）。
如今电力系统中经常看到的谐波有以下两种情况：一是含有半导体电阻的非线性元件，二是非线性设备的谐波源。
2谐波危害2.1增加变压器负载变压器作为电力系统中科学把控输配电系统的重要设备，一旦存在谐波问题，会使变压器存在高温现象，这样不仅会增加系统能耗，还会加大变压器的运行负载。
这是因为谐波的产生会使得变压器内形成涡流电压，在涡流电压的影响下，变压器线圈及铁心之间会形成环流，导致电流在某一处集中，增加变压器运行温度，进而造成较大的运行荷载，增加能源损耗（如图2）。
图2谐波的危害2.2增加电动机能耗电动机的运转是依靠电能供应实现的，如果出现谐波问题，电动机在运转中会存在高温现象，逐渐增加电能消耗。
谐波产生的原因及其治理措施概述
３ 武 乡和信发 电有 限公 司，山西 武乡 ．
摘要：指出随着电力＿＿ 的迅猛发展 ，电能质量引发的相关问题 日 ｒ， －ｋ ｌ 益引起人们的重视 ， 究有关 研
电能 质量 中谐 波的成 因 以及 抑制措 施 成为 电力 工作 者的重要 课题 之 一 ，针 对 电力 系统 谐波 源的 分
类 、产生原 因及 抑制谐 波 的措施 进行 了分析 。
关键 词 ：电能质 量 ；谐 波 源 ；谐 波危 害 ；谐 波抑 制措施
中 图分 类号 ：７ １． ６ ＋３ ２ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１７ — ３ ０ ２ １ ）６ ０ ２ — ３ ６ １ ０ ２ （０ ０ — ０ ２ ０ １
理工作 ；
流 ，脉动数为２ ，特征谐波为全部奇数次谐波 ，电 力机车产生的非正弦电流通过牵引供 电系统的接触
网注入牵引站 ，并通过牵引站注入到与之相连的供
郭
徽 （ ９４ ） 男 ， 建 莆 田人 ， ０７年 毕 业 于江 苏 １８一 ， 福 ２０
大学工业工程专业，０９ ２０ 年人福州大学电力工程系攻渎硕士 ；
源 ，这是 由于非 线性 负荷 的 内阻抗通 常情 况下 比系 统 阻抗大 很 多 。
１１ 变 压器 ．
路 。此类设备所产生的谐波既有电流源型的，也有 电压源型的。其谐波分量也仅有奇数次谐波 ，以５ 、 ７ １ ３ 为 主 。有 资料 显 示 ，此 类 设 备所 产 生 、１ 、１次 的谐 波分 量有 时 可高 达基 波分 量 的３ ％。 由于变 流 ０
第 ６期（ 总第 １９ ） ６期
电力系统谐波产生的原因及治理措施分析
电力系统谐波产生的原因及治理措施分析作者：张建军陈磊毛俊杰来源：《科技资讯》 2014年第35期张建军陈磊毛俊杰（国网晋城供电公司调控中心山西晋城048000）摘要:在电网运行过程中，谐波的产生是不可避免的，谐波的存在会对电力系统运行的安全性带来较大的影响，所以需要针对谐波产生的来源及危害进行分析，并进一步对谐波的治理进行具体的阐述，从而降低谐波给电力系统安全运行带来的影响，确保电网安全、稳定的运行。
关键词:电力系统谐波原因危害治理中图分类号:TM712文献标识码:A文章编号:1672-3791（2014）12（b）-0110-01近年来，社会在发展过程中对电能的需求量不断增加，电力系统安全稳定的运行对电能稳定的供应至关重要。
谐波的存在是电力系统在发电、输电和用电过程中不可避免的一个问题，其对发电、电能输送用用电方都会带来较大的影响，对电力系统带来较大的危害，所以需要对电力系统中的谐波进行有效的抑制，降低其所带来的危害，确保电力系统能够安全稳定的运行。
1谐波概念及其产生来源1.1 谐波概念谐波属于正弦波，是频率为基波的整数倍，在电网中由于存在有非线性元件和非线性负载，这就导致电网中会有与基波频率成整数倍或是分数倍的其他正弦波存在，即电网谐波，目前在电力系统中所产生的谐波多为高于基波频率整数倍的高次谐波，其给电网带来的影响较大。
1.2 产生来源电力系统谐波的产生是不可避免的，但其谐波产生的来源主要包括三大类，即铁磁饱和型、电子开关型和电弧型。
在电力系统运行过程中，由于变电压和电抗器等铁芯设备，其铁磁饱和特性会呈现非线性，所以会导致谐波产生。
2电力系统中谐波的危害2.1 对供配电线路的危害2.1.1 影响线路的稳定运行目前在我国电力线路或是电力变压器运行过程中，为了能够在故障情况下确保线路及设备的安全，则其继电器通常选用的都是电磁式继电式、感应式继电器或是晶体管继电器，但无论是电磁式继电器、感应式继电器还是晶体管继电器自身都有其优缺点，特别是在运行过程中都极易受到谐波的影响，从而导致误动或是拒动的发生，使供配电系统运行的安全性受到较大的威胁。
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电网中主要谐波源及其治理措施
【摘要】大功率传动装置所产生的谐波对电网的危害很大，是电网谐波的一个主要来源。
尤其是大功率的变频调速系统，谐波问题越来越突出，电能质量下降，给各种用电设备和仪表带来了很大的危害，必须抑制这些谐波，所以谐波的检测显得越来越重要。
国内外对此进行了很长时间的研究，通过学者的不懈努力，也取得了丰硕的成果。
【关键词】电网；谐波；治理
一、交流传动所产生的谐波问题
大功率传动装置所产生的谐波对电网的危害很大，尤其是大功率的变频调速系统，谐波问题越来越突出，电能质量下降，给各种用电设备和仪表带来了很大的危害。
我们希望交流传动变换器输出只含基波的正弦波，但实际应用的逆变器总含有谐波，这些畸变的电流和电压可能造成很多危害，如会让工业生产被干扰中断，受此影响，装配线可能经常停工，产生大量废品，造成很大的经济损失。
虽然控制装置的调制控制方法能够在产生所需的基波的同时，应尽可能的优化其他的高次谐波。
但是谐波不可避免的产生，这就要求对这些谐波进行监测、分析后，确定治理方案。
达到最大程度的消除特定谐波或最小化总谐波（TDH）畸变率，进而使由谐波产生的电力电子设备的功率损耗达到最小。
另外变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。
变频器的逆变电路多采用PWM 技术要用到IGBT 大功率管。
当控制电路根据需要给出相应的频率和幅值的开关脉冲，IGBT 大功率管工作时，其输出的电压和电流波形中带有与开关频率相应的高次谐波群。
我们知道高载波频率和场控开关器件高速切换的dv/d t 可达1kv/Ls 以上所以引起的辐射干扰问题是相当突出。
当然，变频调速电路除了通过辐射向外部发射产生干扰外，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入电源电路形成传导形干扰。
经查证资料，交流传动所产生的谐波基本上是5次，7次，9次和13次谐波，其他次数的谐波比较少。
二、谐波的一些治理措施
采取一些措施来消除这些对各种电子设备和电网造成很大危害的谐波，下面简单介绍一下消除谐波的方法和措施。
（1）滤波
所谓的滤波就是，一个电信号中有若干种成分，把其中一部分交流信号过滤掉就叫滤波。
一般将电力电网或电力设备中某些不需要的交流信号去掉，通常采
用滤波的手段。
可以很好的消除谐波，尤其是高次谐波。
滤波又可以分为有源滤波和无源滤波。
就目前来说，无源滤波应用较多，效果较好，价格较低。
包括三种形式：
a：串联滤波。
对3次谐波的抑制效果明显。
b：并联滤波。
可以滤出多次谐波，并给系统提供无功补偿，是应用最广泛的消除谐波，净化电源的装置。
c：低通滤波（串并混合）。
对高次谐波治理效果更佳。
而我们最常用的就是并联电容器补偿，如下图所示：
并联电容器补偿
主要有以下三种补偿方式：
a集中补偿方式。
将高压电容器集中安装在总降压变电所或功率因数较低、负荷较大的配电所高压母线上。
b分散补偿。
对用电负荷分散和功率因数较低的车间变电所，采用低压并联电容器安装在低压配电室。
如下图所示，在低压母线侧并联补偿。
在低压母线侧并联补偿
c就地补偿。
对距供电点较远的大、中容量连续工作制的电动机（如风机、水泵、压缩机、球磨机等），应采用电动机无功功率就地补偿装置。
如下图所示。
它不仅可以提高功率因数，而且可以减少线路损失，减小总电流，对提高变压器负载率有明显效果。
电动机无功功率就地补偿装置
为了减少和避免高次谐波对并联补偿装置的危害，采用对高次谐波的抑制措施为减少谐波电流流入电容器和合闸涌流，可串联适当的电抗器。
其感抗值应在可能产生的任何谐波下，均使电容器回路的总电抗为感抗，从而消除谐振的可能。
为了防止可能出现铁磁谐振，一般应采用无铁芯电抗器。
近年来，随着电力电子技术的发展，有源滤波补偿技术日益成熟，并得到了广泛应用。
较传统的无源滤波补偿系统，它具有功能多，适应性好及响应速度快等优点，随着价格的不断下降，应用将日益普遍。
有源滤波器是一套使用模拟和数字逻辑电路进行电流检测和电流注入，以消除谐波和提供无功电源的电力电子系统。
通过适当的设计选型，有源滤波器能大量减少谐波，并将功率因数提高到接近1的水平。
有源滤波器直接并联至线路中
产生谐波的负荷。
对于3相3线电力系统，电流传感器安装于其中的两相上，为逻辑控制电路提供负荷的电流波形。
有源滤波器逻辑电路会去除波形中的基频（50和60赫兹）成分。
逻辑电路将剩余的波形反向并调整IGBT的触发来复制这一反向波形。
这样的处理得到的结果用于去除上游电力系统谐波电流。
由于谐波电压是谐波电流流过电源阻抗而产生的，因此它们也显著地减少。
有源滤波补偿系统在很多重要场所应用效果非常好，可广泛应用于工业、商业和机关团体的配电网中。
（2）接地
正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。
在实际应用系统中，由于系统电源零线（中线）、地线（保护接地、系统接地）不分、控制系统屏蔽地（控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地）的混乱连接，大大降低了系统的稳定性和可靠性。
变频器的接地与其它动力设备接地点分开，不能共地。
（3）屏蔽
屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。
通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏；输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路线（ac380v）及控制线（ac220v）完全分离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。
为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。
（4）采用多相脉冲整流
在条件允许或是要求谐波限制在比较小的情况下，可采用多相整流的方法。
12相脉冲整流THDV大约为10% ～15%，18相脉冲整流的THDV约为3% ～8%，满足国际标准的要求。
缺点是需要专用变压器，不利于设备的改造，价格较高。
（5）采用电抗器
在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。
在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。
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