谐波的危害及其抑制措施
电力系统谐波的危害及其抑制措施

电力系统谐波的危害及其抑制措施电力系统谐波是指在交流电网中出现的频率为基波频率的整数倍的频率成分。
谐波的产生主要来自于非线性设备,如电弧炉、变频调速设备、开关电源等。
谐波对电力系统的稳定性和可靠性产生了许多危害,因此有必要采取相应的抑制措施。
首先,谐波对电力设备的产生严重的破坏作用。
谐波会导致设备的热耗损增加,使电力设备的温升超过正常值,从而影响设备的寿命和可靠性。
此外,谐波会引起设备的振动和共振,进一步加剧设备的磨损和破坏。
另外,谐波还会导致设备的传动系统产生冲击和振动,从而引起噪声和机械共振。
其次,谐波还会使电力系统的运行效率降低。
谐波会产生额外的功耗,使系统的负载率降低,从而导致电能的损耗增加。
此外,谐波还会引起线路过载、开关跳闸和设备故障,进一步降低系统的运行效率和可靠性。
最后,谐波对用户设备的使用造成了困扰。
谐波会导致用户设备的故障率增加,降低设备的可靠性和使用寿命。
此外,谐波还会引起设备的失真和抖动,影响设备的正常运行和使用效果,给用户带来不必要的经济损失。
为了抑制电力系统谐波,可以采取以下措施:1.提高设备和电网的抗谐波能力。
对于大功率非线性设备,可以采用有源滤波器、谐波抑制变压器等装置来抑制谐波的产生和传输。
在电网设计和运行中,要合理配置电容补偿装置和滤波器,提高电网的抗谐波能力。
2.采用合适的谐波控制技术。
可以通过谐波测量和分析,确定电网中谐波的源和传输路径,然后选择合适的谐波控制技术。
常用的谐波控制技术包括谐波滤波、谐波限制和谐波抑制等。
3.加强对谐波的监测和管理。
建立谐波监测系统,实时监测电力系统中谐波的水平和频谱特性,及时发现和解决谐波问题。
同时,制定相关的管理规范和标准,加强对设备和系统的质量检测和验收,确保设备和系统的抗谐波能力。
4.加强用户教育和意识提高。
通过开展谐波知识普及活动,提高用户对谐波的认识和了解,增强用户对谐波抑制的重视和意识,合理使用电气设备,减少谐波的产生和传输。
谐波的产生和危害有哪些 谐波的抑制方法

谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。
关于“谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法”的详细说明。
1.谐波的产生和危害有哪些1.谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。
2.谐波可以通过电网传导到其他的电器,影响了许多电气设备的正常运行,比如谐波会使变压器产生机械振动,使其局部过热,绝缘老化,寿命缩短,以至于损坏;还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。
3.谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振,从而使谐波放大。
4.谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作,使电气仪表计量不准确,甚至无法正常工作。
5.电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受到干扰,严重时使系统无法得到正确的检测信号,或使控制系统紊乱。
2.谐波的抑制方法(一)降低谐波源的谐波含量在谐波源上采取治理措施,从源头上最大限度地避免谐波的产生。
这就需要在设计、制造和使用谐波源设备时,要注意谐波对供电系统及其供用电设备的影响,采取切实可行的治理措施。
用电业务管理部门要严格把关,对于没有采取治理措施的谐波源用户,要禁止其入网运行。
(二)在谐波源处吸收谐波电流这种方法是对已有谐波进行有效抑制的方法,也是目前电力系统使用最为广泛地抑制谐波的方法。
其主要方法有以下几种:1.无源滤波器无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧,由L、C、R元件构成谐振回路,当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时,即可阻止该次谐波流入电网。
这种方法由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点,是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。
2.有源滤波器有源滤波器即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的。
3.防止并联电容器组对谐波的放大在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。
谐波危害及抑制谐波的方法

谐波危害及抑制谐波的方法谐波是指频率高于基波的电磁波,它们会频繁出现在我们的电力系统和其他电力设备中。
虽然谐波在一些应用中可产生有益效果,但在大多数情况下,它们都是一种电力质量问题,会给电力系统和其他设备带来一系列危害。
1.设备损坏:谐波会增加设备内的电流和电压,导致设备发热加剧,并可能引起设备元件过热、熔断或焚毁。
此外,频繁的谐波还会引起设备的机械振动,造成设备损坏。
2.电力系统不稳定:谐波引起系统的电流和电压的波形失真,导致电力系统不稳定。
此外,谐波会导致电力系统中的谐振现象,这些谐振可以引起电力系统中的电流和电压急剧增加,可能破坏设备。
3.通信干扰:谐波会产生大量的高频干扰信号,这些信号可能干扰无线通信和其他电磁波设备的正常运行。
在高度电子化的社会中,这种通信干扰可能会带来严重的问题。
为了抑制谐波带来的危害,可以采取以下方法:1.装置谐波滤波器:谐波滤波器用于减小电力系统中的谐波。
滤波器通常会将谐波通过处理电路转化成其他形式,或者将它们绕过电力系统,以防止它们对设备和系统产生影响。
2.使用变压器:变压器可以用来减小谐波的影响。
通过在电力系统中安装特定的谐波抑制变压器,可以将谐波电流限制在合理的范围内,从而降低谐波的危害。
3.电源滤波器:为敏感设备提供干净的电力供应也是一种有效的抑制谐波的方法。
电源滤波器可以滤除电力供应中的谐波元素,从而降低谐波对设备的危害。
4.合理的电源设计:在电力系统设计阶段,可以采取一些措施来减小谐波的生成。
例如,选择适当的线路,减小高谐波的产生,或者选择低谐波的电力设备。
5.故障检测和维护:及时发现和处理设备和系统中的谐波问题至关重要。
定期进行电力设备的检查和维护,可以发现并消除谐波带来的潜在危害。
总而言之,谐波在电力系统和其他电力设备中的存在可能带来很多危害。
为了抑制这些危害,我们可以采取各种措施,包括使用谐波滤波器、变压器、电源滤波器、合理的电源设计以及进行定期的检查和维护。
电力系统谐波的危害性及抑制策略

电力系统谐波的危害性及抑制策略电力系统谐波是指在交流电力系统中产生的一种非正弦波形,是交流电网中所存在的一个普遍的问题。
当电力系统中出现谐波时,将会对各个方面造成影响。
因此,对电力系统谐波的危害性及抑制策略的研究变得尤为重要。
一、电力系统谐波的危害性1、对电力系统设备的影响:谐波会对电力系统中的电力设备产生不良影响,会加快电气设备的老化,损害电力设备的正常运行,甚至可能导致设备的损坏。
2、对电力质量的影响:电力系统谐波会导致电压的失真、电流的失真、功率因数的变化等,降低电力质量。
3、对用户的影响:由于电力设备运行产生谐波会向供电系统散发,因此会由电力系统供应给所有使用电力的用户,对用户的设备产生不良的影响,例如音频设备、计算机设备等。
4、对环境的影响:电力系统谐波也会对环境造成影响,例如对动物的人工造成干扰,造成空气污染等。
二、抑制电力系统谐波的策略1、电力系统谐波分析:在电力系统中,通过对电网谐波分析,可以获取谐波特征信息,以确定引入谐波的源头,并针对性地采取谐波滤波器等抑制措施。
2、谐波滤波器的安装:谐波滤波器能够有效防止谐波向电网散播,从而保护电力设备,提高电力质量。
谐波滤波器还可以通过对电力系统谐波的调制来保护电气设备,降低谐波对设备的影响。
3、调整电力系统参数:在电力系统中通过调整电网的参数可以改善电力系统谐波问题。
例如,在电力系统中调整电抗器可以控制电路中的谐波,从而防止谐波向电网散播。
4、电力设备设计:在电力设备的设计过程中可以通过提高电力设备的质量,使电力设备适应谐波的存在。
例如,增加电容、电感、阻抗等元件能够有效地消除引起电气设备故障的谐波。
综上所述,电力系统谐波是一个非常严重的问题,需要采取一系列措施予以解决。
在电力系统中安装谐波滤波器、并对电力系统参数进行调整、以及通过提高电力设备的质量,都是解决电力系统谐波的有效方法。
为了保证电力设施的正常运转,电力系统的谐波抑制工作必须不断加强。
电力系统中的谐波及其抑制措施

电力系统中的谐波及其抑制措施谐波是电力系统中常见的一种电信号,它是由电力系统中非线性设备引起的。
谐波会导致电力系统不稳定、设备损坏和通信干扰等问题,因此谐波的抑制是电力系统设计和运行中的重要问题。
谐波的产生原理是电力系统中的非线性元件(如整流器、变频器、电弧炉等)在电压或电流作用下,产生不对称的电压或电流波形,导致谐波频率的波形在电力系统中传播和扩散。
常见的谐波频率包括3次、5次、7次等奇次谐波,以及2次、4次、6次等偶次谐波。
谐波对电力系统的影响包括以下几个方面:1.电力系统不稳定:谐波产生的电压波形失真会导致电力系统的电压稳定性下降,可能导致设备的过电压或欠电压现象,进而影响到电力系统的正常运行。
2.设备损坏:谐波电流会导致电力设备内部的电机、变压器等元件温度升高,进而影响到设备的寿命和可靠性。
3.通信干扰:谐波会在电力线上传播,通过电网对通信系统产生干扰,降低通信系统的传输质量。
为了抑制谐波,可以采取以下几种措施:1.使用谐波滤波器:谐波滤波器是一种专门用于抑制谐波的滤波器。
它可以根据谐波频率的不同,选择相应的滤波器进行安装,从而削弱或消除谐波成分。
2.控制负载谐波含量:减少非线性装置的使用,或者采用符合电力系统标准的电气设备,可以降低谐波的产生和传播。
3.设备绝缘和保护:合理选择电力设备的额定容量和绝缘等级,增加设备的绝缘保护,提高设备的抗谐波能力。
4.进行谐波分析和监测:对电力系统中的谐波进行分析和监测,及时了解谐波的产生和传播情况,以便采取相应的措施进行调整和优化。
5.增加电力系统的容量和稳定性:通过增加线路容量、改善电力系统的稳定性,可以降低谐波对电力系统的影响。
综上所述,谐波是电力系统中的一个重要问题,对电力系统的稳定性和设备的正常运行产生不利影响。
通过采取谐波滤波器、控制负载谐波含量、设备绝缘和保护、谐波分析和监测、以及增加电力系统的容量和稳定性等措施,可以有效地抑制谐波,维护电力系统的正常运行。
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。
谐波谐振的危害及防治措施

谐波谐振的危害及防治措施第一篇:谐波谐振的危害及防治措施谐波谐振的危害及防治措施在电网运行中,不可避免地会产生谐波与谐振,二者既有联系,更有区别,以下就其定义、产生原因、危害及预防措施作以介绍,供参考。
1、定义谐波是一个周期的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍,又称高次谐波。
通俗地说,基波频率是50HZ,那末谐波就是频率为100HZ、150HZ、200HZ...N*50HZ的正弦波。
谐振是交流电路的一种特定工作状况,在由电阻、电感和电容组成的电路中,当电压相量与电流相量同相时,就称这一电路发生了谐振。
谐波在电网中长期存在,而谐振仅是电网某一范围内的一种异常状态。
2、产生原因谐波的产生是由于电网中存在着非线性负荷(谐波源),如电力变压器和电抗器、可控硅整流设备、电弧炉、旋转电机、家用电器等,另外,当系统中发生谐振时,也要产生谐波。
谐振的发生是由于电力系统中存在电感和电容等储能元件,在某些情况下,如电压互感器铁磁饱和、非全相拉合闸、输电线路一相断线并一端接地等,在部分电路中形成谐振。
谐波也可产生谐振,由谐波源和系统中的某一设备或某几台设备可能构成某次谐波的谐振电路。
3、危害及防治措施由于谐波的存在,使得电压、电流的波形发生畸变,可导致变压器、旋转电机等电气设备的损耗增大;电容器绝缘老化加快,使用寿命缩短;引起系统内继电保护和自动装置误动或拒动;干扰通讯信号等危害。
当电网中谐波含量超出国家规定,就必须采取措施消除或抑制谐波,电力系统多采用滤波器装置来消除谐波。
谐振可导致系统一定范围内的过电压和过电流。
谐振过电压不仅危害设备的绝缘,而且产生大的零序电压分量,出现虚假接地和不正确的接地指示,并使小容量的异步电机发生反转。
持续的过电流会引起PT熔件熔断甚至烧毁PT。
在发生谐振时,运行人员应根据电压、电流的异常指示,判断谐振类型及可能产生的原因,并果断采取措施,防止事故扩大。
第二篇:变频器的谐波危害及其治理措施变频器的谐波危害及其治理措施变频器谐波危害治理引言在工业调速传动领域中,与传统的机械调速相比,使用变频器调速有诸多优点,故其应用非常广泛,但由于变频器逆变电路的开关特性,对其供电电源形成了一个典型的非线性负载,变频器在现场通常与其它设备同时运行,例如计算机和传感器,这些设备常常安装得很近,这样可能会造成相互影响。
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。
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谐波的危害及其抑制措施中国联通苏州分公司 柳振伟摘要:本文对谐波的概念及产生原理、谐波产生的问题作了较为详细的描述,并对目前解决谐波问题的措施作了分析。
关键词:交频器;谐波危害;抑制谐波措施一、概述理想状态下,优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。
但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐波。
我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国工业用电频率以50Hz 为基波频率)整数倍的正弦波分量,又称为高次谐波。
在供电系统中,产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。
这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波,导致供电系统的电压、电流波形畸变,使电力质量变坏。
因此,谐波是电力质量的重要指标之一。
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。
谐波频率是基频率波的整倍数,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lOOHz,3次谐波则是150Hz。
一般地讲,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
在平衡的三相系统中,由于对称关系,偶次谐波已经被消除了,只有奇次谐波存在。
对于三相整流负载,出现的谐波电流是6n±1次谐波,例如5、7,11、13、17、19等,变频器主要产生5、7次谐波。
一个正弦波在5次谐波和7次谐波的影响下怎样发生畸变。
(相对于基波的24%和9%),如下图所示。
图1 基波和谐波 图2 失真波形谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热,使同步发电机的额定输出功率降低,转矩降低,变压器温度升高,效率降低,绝缘加速老化,缩短使用寿命,甚至损坏,从而降低继电保护、控制、以及检测装置的工作精度和可靠性等。
谐波注入电网后会使无功功率加大,功率因数降低,甚至有可能引发并联或串联谐振,损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。
供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注,为保证供电系统中所有的电气,电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作,必须采取有力的措施,抑制和防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
二、谐波产生的原因在电力的生产,传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在发电环节,当对发电机的结构和接线采取一些措施后,可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。
在其它几个环节中,谐波的产生主要是来自下列具有非线性负荷都能产生谐波电流,产生谐波的设备类型有:开关模式电源(SMPS)、电子荧火灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。
(1)开关模式电源(SMPS)大多数的现代电子设备都使用开关模式电源(SMPS)。
它们和老式的设备不同,它们已将传统的降压器和整流器替换成由电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电,然后用一种和所需的输出电压及电流相适合的方法输出所需的直流电流。
这对于设备制造厂的好处是使用器件的尺寸、价格及重量均可大幅降低,它的缺点是不管它是哪一种型号,它都不能从电源汲取连续的电流,而只能汲取脉冲电流。
此脉冲电流含有大量的三次及高次谐波的分量。
(2)电子荧光灯镇流器电子荧光灯镇流器近年被大量采用。
它的优点是在工作于高频时可显著提高灯管的效率,其缺点是逆变器在电源电流中产生谐波和电气噪声。
使用带有功率因数校正的型号产品可减少谐波,但成本昂贵。
(3)直流调速传动装置直流电动机的调速控制器通常采用三相桥式整流电路,也被称作六脉冲桥式整流电路,因为在直流输出侧每周波内有六个脉冲(在每相的半波上有一个)。
直流电动机的电感是有限的,故在直流电流中有300Hz的脉动波(即为供电频率的6倍),这就改变了供电电流的波形。
(4)不间断电源(UPS)根据电能变换方式和由外部供电到内部供电所用转换方式不同,UPS有许多不同的类型。
主要的类型有在线的UPS、离线的UPS和线路交互作用的UPS。
由UPS供电的负荷总是电子信息设备,它们是非线性的并且含有大量的低次谐波。
三相六脉冲整流在理想情况下的图形如图3。
图3 理想状态下的三相六脉冲整流示意图利用傅立叶级数进行分解:图4 利用傅立叶级数进行分解的三相六脉冲整流图(5)磁芯器件在有铁芯的电抗器上的励磁电流和磁通密度之间的关系总是非线性的。
如果电流波形是正弦波(亦即电路中串联的电阻很大)那么磁场中会有高次谐波,这被认为是强迫磁化过程。
如果施加在线圈上的电压是正弦波形(亦即串联的电阻很小)则磁通密度也将是正弦波形,而电流波形则含有高次谐波,则被认为是自由磁化过程。
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,此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。
接入低压供电系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的谐波和变化的谐波两大类。
所谓稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不随时间变化,如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波,这类设备对电网来说表现为恒定的负载。
由激光打印机、复印机、微波炉等产生的各次谐波的幅值随时间变化,称之为波动的谐波,这类设备对电网来说是一个随时间变化的负载。
随着电力电子设备使用的不断增加,同时这些设备产生的谐波又具有较大的振幅,所以目前供电系统中提供的主要是谐波源。
三、谐波的危害以前由于接入供电系统的非线性设备较小,帮在系统中引起的谐波电流也很小,所以对电力质量的影响不大。
随着电子技术的发展,使用大功率半导体开关器件以及各类开关电源的产品,如电视机、空调器、节能灯、调光器、洗衣机、微波炉,信息技术设备等迅速涌入居民家庭,虽然每台设备向电网注入的谐波电流不大,但这些设备数量大、分布广。
有些家用电器如电视机、空调器等在使用时具有集中的特点,在某些时段会使注入到电网的谐波电流对公用电网造成的谐波问题特别突出,这不但使接入该电网的设备无法正常工作,甚至造成故障,而且还会使供电系统中性线承受的电流超载,影响供电系统的电力输送。
因此谐波问题得到各有关方面的高度重视。
供电系统中的谐波危害主要表现在以下几个方面。
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,高频电流流过导体时,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、电能损耗,使导体的发热严重。
(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、磁滞、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总的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进行调整,由谐波引起电动机的发热效应是按它能承受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3%额定电压的负序电压时,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%,因此谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大,但谐波会产生显著的脉冲转矩,可能出现电机转轴扭曲振动的问题。
这种振荡力矩使汽轮发电机的转子元件发生扭振,并使汽轮机叶片产生疲劳循环。
(2)对变压器的影响对变压器而言,谐波电流可导致铜损和杂散损增加,特别是3次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器,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,当绕组中性点按地,而该侧电网中分布电容较大或者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。
与纯正基本波运行的正弦电流和电压相比较,谐波对变压器的整体影响是温升较高。
需要注意的是这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升,进而导致变压器的基波负载容量下降。
而当非线性负载选择正确的变压器额定容量时,应考虑足够的降载因子,以确保变压器温升在允许的范围内。
还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量(KWH)反应在电费上,而且谐波也会导致变压器噪声增加。
(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。
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电保护装置出现误动,以至损坏设备,与此同时还可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,而感抗约为架空线路的1/2-1/3,因此更容易激励出较大的谐波谐振和谐波放大,造成绝缘击穿的事故。
(4)对电力电容器的影响电容器与其它设备相较有很大区别,电容器组之容抗随频率升高而降低,因此,电容器组起到吸收高次谐波电流的作用,这将导致电容器组温升提高并增加绝缘材料的介质应力。
频繁地切换非线性电磁组件如变压器会产生谐波电流,这些谐波电流将增加电容器的负担。
应当注意的是熔丝通常不是用来当作电容器之过载保护。
由谐波引起的发热和电压增加意味着电容器使用寿命的缩短。
在电力系统中使用电容器组时,因其容性特点在系统共振情况下可显著的改变系统阻抗,因此必需考虑系统产生谐振的可能性。
此外系统谐振将导致谐波电压和电流会明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。
(5)谐波对油机的影响柴油发电机组的内阻相对市电来说要大很多,非线性负载产生的谐波电流引起的电压畸变也会大很多,并造成油机输出电压失真严重,此外还会造成:1.控制部分可能对失真严重的输出波形发生误判断,认为是过压、超频等原因,从而造成油机停机;2.输出电压不稳,输出高压造成所带负载烧毁。