谐波的危害及其治理研究 李文焕
谐波的危害及治理
谐波的危害及治理
对于电力系统来说，电力谐波的危害主要表现有以下几方面：
1.电力谐波对输电线路的影响：
谐波电流使输电线路的电能损耗增加。
当注入电网的谐波频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时，对输电线路和电力电缆线路会造成绝缘击穿。
2.电力谐波对电力电容器的影响：
含有电力谐波的电压加在电容器两端时，由于电容器对电力谐波阻抗很小，谐波电流叠加在电容器的基波上，使电容器电流变大，温度升高，寿命缩短，引起电容器过负荷甚至爆炸，同时谐波还可能与电容器一起在电网中造成电力谐波谐振，使故障加剧。
3.电力谐波对变压器的影响：
谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度，谐波电流的存在增加了铜损。
对带有非对称性负荷的变压器而言，会大大增加励磁电流的谐波分量。
4.增加输、供和用电设备的额外附加损耗，使设备的温度过热，降低设备的利用率和经济效益。
资料来源：。
谐波的产生、危害及治理方法
谐波的产生、危害及治理方法汕头市众业达电气股份有限公司黄宏龙摘耍：本文阐述了电力谐波是如何产生的，主要的谐波源有哪些，谐波对供电设备，供电线路，用电设备造成的危害。
介绍了谐波治理的方法以及无源滤波、有源滤波、混合型滤波各自的特点。
阐述谐波治理的重要性。
关键词：谐波，谐波危害，谐波治理，有源滤波，无源滤波引言：电力系统的谐波问题近几年来在世界范围内得到了广泛的关注。
国际电工委员会（IEC），国际大电网会议（CIGRE），国际供电会议（CIRED）及美国电气和电子工程师学会（IEEE）等国际性学术组织，都相继成立了专门的电力系统谐波工作组，并制定了限制电力系统谐波的相关标准。
随着电子技术的发展，大功率可控硅SCR、门极可关断晶闸管GTO、电力场效应晶体管MOSFET、电力晶体管GTR、IGBT等技术的发展和广泛应用，大量非线性负荷的增加，使得电力系统波形严重畸变，这便是谐波。
谐波最早发现在20世纪20年代，50年代以来，非线性负载引起的谐波问题日益受到关注。
近年来谐波所造成的危害日趋严重，对发、输、供、用电设备都造成严重影响，导致设备运行故障、维修工作量增加及增耗电费，甚至引发火灾事故等。
1、谐波1)、谐波的定义谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了基波频率的电量，其余大于基波频率的电流产生的电量，称为谐波。
谐波次数是谐波频率与基波频率（n=fn/f1）的比值。
通俗的将分解后的谐波称为n次谐波，此处的n即是谐波次数。
一般指从2次到50次范围，如5次谐波电压（电流）的频率是250赫兹，7次谐波电压（电流）的频率是350赫兹；超过13次的谐波称高次谐波。
谐波是由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波，主要非线性负载有UPS、通信电源/开关电源、整流器、变频器、感应电炉、电子计算机、充电器。
2、产生谐波的谐波源1)、发电机由于发电机三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁芯也很难做到绝对均匀一致及其他一些原因，发电机多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。
谐波的危害与治理范文
谐波的危害与治理范文谐波现象是指能量传输中发生频率分别为谐振频率的各种谐振容器共振产生的一种现象。
在现代社会中，谐波现象已成为电气领域中一个重要的问题，它对电力系统的稳定运行和电气设备的正常工作造成了严重的威胁。
本文将从谐波的危害和治理方法两个方面进行详细讨论。
首先，谐波的危害主要表现为以下几个方面：1. 电力系统的稳定运行受到影响。
谐波会导致电力系统中发生电流、电压波形失真，进而影响系统的稳定运行。
特别是在大型工业生产环境中，谐波引起的系统不稳定可能导致停电、设备损坏等严重后果。
2. 电器设备的性能下降。
谐波会导致电器设备中电流、电压波形失真，从而使设备的性能下降。
例如，电机的转矩、效率会受到谐波的影响，电容器的寿命也会因谐波而缩短。
3. 电气设备的损坏。
谐波会导致电气设备中电流、电压波形失真，使设备受到过电流、过电压等异常电气现象的影响，从而加剧设备的老化和破坏。
长期以往，设备可能发生短路、火灾等危险情况。
4. 对电力网的污染。
谐波通过输电线路和配电系统传播，增加电力网络的电阻和电抗，降低系统的功率因数，造成电网电力质量的恶化。
接下来，我们将介绍一些谐波治理的方法：1. 滤波器的使用。
滤波器是一种用于抵消谐波电流或电压的装置。
根据谐波特征的不同，可以选择合适的滤波器进行安装。
滤波器能够降低系统中的谐波电流或电压，从而减轻谐波对电力系统和电气设备的影响。
2. 谐波抑制器的应用。
谐波抑制器是一种能够主动抑制谐波电流和电压的设备。
谐波抑制器可以通过主动或被动方式，反向引入谐波电流，与谐波电流相位相反，并通过组合给出的不同谐波电压，迫使谐波电流发生正、负抵消而达到抑制谐波的效果。
3. 经济调度和系统优化。
谐波问题的治理也需要从电力系统的整体角度进行考虑。
通过合理的经济调度和系统优化，可以减少系统中非线性负荷，降低谐波发生的可能性。
此外，还可以通过合理的负载分布、电力系统规划等措施来减少谐波的影响。
4. 设备改进和选择。
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。
浅谈谐波的危害及对谐波污染的治理
浅谈谐波的危害及对谐波污染的治理摘要：本文作者通过对电力系统谐波的危害进行分析和阐述，幷说明谐波污染治理的重要性及可行性，可供同行借鉴参考！关键词：电力系统；谐波的危害；治理；1 引言谐波实际上是一种干扰，注入公用电网就会使电网受到“污染”，高次谐波还会直接对用电设备产生危害，造成电缆电线过热，绝缘老化加速，线间短路和接地故障，供电系统损耗增加，系统功率因数降低，过零噪音，浪费系统容量，降低保护作用，医疗设备误动作等。
近年，随着知识经济与信息时代的到来，电子计算机、微处理器、精密医疗仪器以及其它数字化电子设备应用日益普遍。
而这些电气设备都对电源的谐波质量具有很高的要求。
遇到高次谐波时，经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动甚至导致永久性损坏。
目前，发达国家均已制定了谐波限定的标准与规范等一系列法规。
国际电工委员会IEC于1982年开始制定IEC955－2，明确提出对谐波限定的要求。
1994年及1995年又修订为IEC－1000－3－3《额定电流不小于16A的设备在低电压系统中电压波动及闪烁的限值》，IEC－1000－3－2《每相电流小于等于16A的设备谐波电流的发射限值》。
美国电子电气工程师协会IEEE于1992年制定了谐波限定标准IEEE－1100。
我国也已于1993年颁布了GB/T14549－93《电能质量、公用电网谐波》的国家标准，明确规定了电网标称电压380V，电压总谐波畸变率THD限值5％以下。
2 谐波对电力行业的危害电网的谐波主要由具有非线性特性或者对电流进行周期性开闭的电气设备产生，这类设备分为以下两种：⑴装有电力电子器件的设备，例如变流器、变频器、交流控制器、电视机等。
⑵具有非线性电流电压特性的设备，例如感应炉、电弧炉、气体放电灯和变压器等。
随着晶闸管电路的广泛应用，上述设备成为主要的谐波源。
2.1 谐波的增加使供电系统可能发生谐振最常见的谐波谐振是在接有谐波源的用户母线上，因为母线上除谐波源外还有电力电容、电缆、供电变压器及电动机等负载，而且这些设备处于经常性的变动中，容易构成谐振条件。
概述谐波污染的危害与治理方法
概述谐波污染的危害与治理方法随着经济的发展和社会生活水平的提高，供电可靠性和稳定性日益重要。
在供电系统中，当正弦基波电压施加于非线性元件和设备（主要指各种整流设备、变流器、交直流换流设备、PWM变频器等节能和控制用的电力电子设备，日光灯、交流电弧炉、变压器、发电机组及铁磁谐振设备等）时，由于设备吸收的电流与施加的电压波形不同，致使电流发生了畸变，谐波电流注入到与负荷相连的电网中，从而产生了谐波。
研究谐波污染的抑制对于电力系统安全运行有着非常重要的意义。
1 谐波污染的危害谐波产生的根本原因是由于电力线路呈一定阻抗，等效为电阻、电感和电容构成的无源网络，非线性负载产生的非正弦电流造成了电路中电流和电压畸变。
谐波污染带来的危害主要作用于电力系统本身和用户两个方面，下文进行分析：1.1 谐波对电力系统的危害1.1.1 对电网的影响。
电网中如果产生高次谐波电流，将增加输电线路功耗，如果电缆输电，还容易形成谐波谐振，导致绝缘击穿。
谐波还能造成电网电压与电流波形发生畸变，影响三相交流电的对称性，影响电力正常输送。
1.1.2 对电动机和发电机的损害。
谐波造成电动机过热，增加了电动机的附加损耗，降低了工作效率。
其中负序谐波产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。
在电力设备中，3、5次谐波对发电机的危害最为严重，涡流的产生使发电机噪声变大，使用寿命减短，引起发电机震荡，严重时造成转轴扭曲，金属疲劳断裂。
1.1.3 对继电保护的危害。
继电保护装置若是按基波负序量整定其整定值大小，当谐波干扰叠加到极低的整定值上时，就引起继电保护及自动装置误动或拒动，动作失去选择性，可靠性降低，从而造成系统事故，严重威胁电力系统的安全运行。
1.1.4 对无功补偿电容器的影响。
谐波电流的产生将会加重电容器的负担，导致电容器因过负荷或过电压而损坏，由谐波引起的发热和电压升高意味着电容器使用寿命的缩短。
论谐波的危害与治理
论谐波的危害与治理芦伟(辽源矿业集团公司龙家堡煤矿，吉林辽源136201)i喃耍]介绍了谐波的产生原因以及各种谐波源，通过对谐波给供配电设备造成的损害进行了分析，找到了抑制谐波的方法，以减少谐波i对电能质量的污染，使供配电设备安全稳定运行。
，：一暖期阙】正弦波形畸变；谐波治理；电能质量近年来，由于电子技术在供配电系统中的广泛应用，谐波污染也日益严重，给供配电系统的安全、经济运行带来了很大的影响，成为当前供配电系统中影响电能质量的一大“公害”，急需治理。
1谐波的产生在理想状态下电力系统中发电机发出的电压，一般可认为是50H z 的正弦波。
但由于电力系统中存在大量的非线的供用电设备，使得实际的电压波形偏离正弦波，这种现象称为电压正弦波形畸变，通常用谐波来表示。
由于系统中存在大量的“谐波源”，如交流电动机、电焊机、变压器和感应电炉等都要产生高次谐波电流，最为严重的是大型的晶闸管变流设备和大型电弧炉，它们产生的高次谐波电流最为突出，是造成电力系统中谐波干扰的主要因素。
2谐波的危害21对变压器的危害谐波电流能增大变压器绕组和铁芯上的损耗，从而降低电网电压，降低变压器的实际使用容量，谐波还导致变压器噪声增大，能使变压器出现过热，缩短变压器使用寿命。
22对电动机的危害谐波对异步电动机的影响，’主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。
尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。
另外电动机中的谐波电流，当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出很大的噪声，降低使用寿命。
23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。
但如果谐波含量较赢超出电容器允许条件，就会使电容器过电流和过负荷，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化，从而缩短电容器的使用寿命。
谐波的产生、危害及治理办法
谐波得产生、危害及治理办法谐波定义：从严格得意义来讲，谐波就是指电流中所含有得频率为基波得整数倍得电量,一般就是指对周期性得非正弦电量进行傅里叶级数分解,其余大于基波频率得电流产生得电量。
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率,因此任何与工频频率不同得成分都可以称之为谐波,这时“谐波”这个词得得意义已经变得与原意有些不符。
正就是因为广义得谐波概念，才有了“分数谐波"、“间谐波”、“次谐波"等等说法。
产生得原因:由于正弦电压加压于非线性负载,基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有ＵPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
周期性波形得展开根据傅立叶级数得原理,周期函数都可以展开为常数与一组具有共同周期得正弦函数与余弦函数之与。
其展开式中,常数表达得部分称之为直流分量，最小正周期等于原函数得周期得部分称之为基波或一次谐波,最小正周期得若干倍等于原函数得周期得部分称之为高次谐波。
因此高次谐波得频率必然也等于基波得频率得若干倍，基波频率3倍得波称之为三次谐波，基波频率5倍得波称之为五次谐波，以此类推.不管几次谐波，她们都就是正弦波。
谐波得危害:降低系统容量如变压器、断路器、电缆等加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备危害生产安全与稳定浪费电能等。
谐波得治理：有源电力滤波器就是治理谐波得最优产品.产生原因在理想得干净供电系统中，电流与电压都就是正弦波得。
在只含线性元件(电阻、电感及电容)得简单电路里，流过得电流与施加得电压成正比,流过得电流就是正弦波。
用傅立叶分析原理,能够把非正弦曲线信号分解成基本部分与它得倍数.在电力系统中,谐波产生得根本原因就是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时,与所加得电压不呈线性关系,就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。
由于半导体晶闸管得开关操作与二极管、半导体晶闸管得非线性特性，电力系统得某些设备如功率转换器比较大得背离正弦曲线波形。
谐波电流得产生就是与功率转换器得脉冲数相关得。
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谐波的危害及其治理研究李文焕
发表时间：2018-04-09T16:49:14.143Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：李文焕
[导读] 摘要：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。
神华宁夏煤业集团有限责任公司煤制油分公司宁夏回族自治区 750411
摘要：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。
本文重点分析谐波的来源、谐波的现状、谐波的危害，最终提出消除谐波的方法。
关键词：电网；电能质量；谐波治理；电压
引言
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。
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。
一、电力系统中谐波的来源
电力系统中的谐波来自电气设备，也就是说来自发电设备和用电设备。
由于发电机的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此发电机发出的电压波形不可能是一点不失真的正弦波。
目前我国应用的发电机有两大类：隐极机和凸极机。
隐极机多用于汽轮发电机，凸极机多用于水轮发电机。
对于谐波分量而言，隐极机优于凸极机，但随着科技进步，可控硅、IGBT等电子励磁装置的投入，使发电机的谐波分量有所上升。
当发电机的端电压高于额定电压的10%以上时，由于电机的磁饱和，会使电压的三次谐波明显增加。
二、谐波的现状
通过对市场的常用用电器的谐波状况的测试，我们了解到目前我国内工业企业的谐波污染十分严重，尤其是早些年为了节能，引入的变频电源和直流用电器的投入，其5次、7次、11次谐波电流的含量分别占基波的20%、11%、6%，这对于小功率的用户而言，还不怎样，但对于大功率的用户来说，危害就很大了，对于中频炉用户，它用常规的无功补偿就无法进行，有的用户用常规的电容器无功补偿，无法投入电容器，有的即便投入了，也对5次谐波电流放大了1.8~3.8倍以上，使得电动机、变压器等用电器的铜损、铁损大大地增加，缩短了设备的使用寿命，多交了电费。
三、谐波的危害
影响供电系统的稳定运行：供配电系统中的电力线路与电力变压器，一般采用电磁继电器，感应式继电器或新式微机保护进行检测保护，在系统中这些属于敏感元件，继电器受到高次谐波的影响容易产生误动作，微机保护由于采用了整流采样电路，也及易受到谐波的影响导致误动或拒动，这样谐波严重威胁供电系统的稳定与安全运行。
1、影响电网的质量：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与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，增加电路损耗，浪费电网容量。
2、影响供电系统的无功补偿设备：供电系统变电站均有无功补偿设备，当谐波注入电网时容易造成高压电容过电流和过负荷，使电容异常发热：另外谐波的存在还会加快电容器绝缘介质的老化，缩短电容的使用寿命。
3、影响电力变压器的使用：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效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。
4、影响用电设备：谐波的存在会造成异步电机电动机效率下降，噪声增大，影响电力电子计量设备的准确性。
四、谐波治理的方法
1、国内对谐波污染的治理：
1）无源滤波装置主要采用LC回路，并联于系统中，LC回路的设定，只能针对于某一次谐波，即针对于某一个频率为低阻抗，使得该频率流经为其设定的LC回路，达到消除（滤除）某一频率的谐波的目的。
LC回路在滤除谐波的同时，在基波对系统进行无功补偿。
这种滤波装置简单，成本低，但不能滤除干净。
其主要元件为投切开关、电容器、电抗器以及保护和控制回路。
2）有源电力滤波器。
这种滤波器是用电力电子元件产生一个大小相等，但方向相反的谐波电流，用以抵销网络中的谐波电流，这种装置的主要元件是大功率电力电子器件，成本高，在其额定功率范围内，原则上能全部滤除干净。
2、优缺点、及市场前景及其经济效益的分析：
1）无源谐波滤除装置
无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如5次、7次、11次谐振点上，达到滤除这3次谐波的目的。
其成本低，但滤波效果不太好，如果谐振频率设定得不好，会与系统产生谐振。
现在，市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种，主要是因为低成本，用户容易接受。
虽滤波的效果较差，只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。
由于其低成本，市场的需求也就大，一般而言，低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式，高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。
由于我国的中小企业大多数是私有的，业主对谐波的危害认识不足，一般不愿意拿出大量的经费来治理谐波，而有的企业由于谐波的含量太大，常规的无功补偿不能凑效，供电部门对无功的要求又是十分严格的，达不到就要罚款。
因此，业主不得不要求滤波。
2）有源谐波滤除装置
有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。
它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。
但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。
其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。
对单台的装置而言，其利润是可观的，但用户一般
不愿意用有源滤波，对于谐波的含量，不必滤得太干净，只要不危害其他用电器也就可以了。
结语
由于电力网中非线性负载的逐渐增加是全世界共同的趋势，这些非线性负载将导致电网污染，电力品质下降，引起供用电设备故障，甚至引发严重火灾事故等，所以谐波治理是一个未来电力系统中个一项重要的课题，文章分析了谐波的来源、危害及其解决方法，并对两种消除谐波的方法做了简要的评估，对今后改善电能质量、保障电力设备稳定运行有着积极意义。
参考文献：
[1]高友权，高华，魏燕．配电系统继电保护[M]．北京：中国电力出版社，2005．
[2]王维俭．电气主设备继电保护原理与应用（第二版）[M]．北京：中国电力出版社，2002．。