电网谐波溯源及治理研究
电网中主要谐波源及其治理措施
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。
浅谈电网谐波来源及其治理方法 刘文彪
浅谈电网谐波来源及其治理方法刘文彪摘要：谐波的危害表现为干扰通信线路的正常工作；引起电机、变压器和电容器等电气设备附加损耗和发热，使设备温度升高，效率降低；绝缘加速老化，缩短使用寿命，本文对海上电网谐波来源进行介绍，并提出治理方法。
关键词：海上；电网谐波；来源；治理方法；1电网谐波危害分析1.1对继电保护和自动装置的危害谐波对电力系统中以负序（基波）量为基础的继电保护和自动装置的影响严重，这是由于这些按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元件误动，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、故障录波器装置等发生误动，威胁电力系统的安全运行。
1.2对输电线路的影响输电线路阻抗的频率特性使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，而供电电网的损耗大部分为变压器和输电线路的损耗，所以谐波使电网损耗增大。
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。
输电线路的分布电感和对地电容与产生谐波的设备组成串联或并联回路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。
当注入电网的谐波频率处于在网络谐振点附近时，会激励电感、电容产生部分谐振，形成谐波放大。
谐波电压、电流放大会引起继电保护装置误动甚至损坏，同时产生相当大的谐波网损。
对于电力电缆线路，因其对地电容比架空线路约大10～20倍，而感抗仅为1/2～1/3，故更易激励出较大的谐波谐振和放大，造成绝缘击穿的事故。
1.3对测量和计量仪器的危害由于电力计量装置都是按频率为50Hz标准的正弦波设计，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，谐波源用户处的电能表记录该用户吸收的基波电能并扣除小部分谐波电能，造成谐波源虽然污染了电网，反而减少了电费；与此同时，在线性负荷用户处，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差，而且增加了电费。
电力系统中的谐波分析与治理研究
电力系统中的谐波分析与治理研究引言：电力系统中的谐波分析与治理是当今电力工程领域的重要研究方向之一。
随着电力负荷的不断增长和电力设备的复杂化，电力系统中的谐波问题日益突出。
谐波对电力系统的稳定运行和设备的正常使用都会产生不良影响。
因此，深入研究电力系统中的谐波分析与治理对于确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
第一部分：电力系统谐波的基本概念与特征1.1 谐波的定义与分类谐波是电力系统中特定频率的电压或电流成分，其频率是基波频率的倍数。
根据频率的不同，谐波可分为低次谐波、中次谐波和高次谐波。
1.2 谐波的产生原因电力系统中的谐波主要来源于非线性负载设备，如电力电子设备、电弧炉等。
这些设备存在非线性特性，使得电流和电压不再是正弦波形，从而产生谐波。
1.3 谐波对电力系统的影响谐波会引起电力系统中的电压和电流失真，导致设备故障、功率损耗增加，甚至对周围环境产生干扰。
因此，谐波对电力系统的分析与治理是非常必要的。
第二部分：电力系统谐波分析的方法与工具2.1 谐波分析的数学模型电力系统谐波分析一般采用复数分析法，将电流和电压分解为基波和各次谐波分量，并通过频域或时域分析得到波形和频谱信息。
2.2 谐波分析的工具和软件目前，谐波分析的工具和软件很多，如MATLAB、PSCAD等。
这些工具提供了各种算法和方法，能够对电力系统中的谐波进行分析和计算。
第三部分：电力系统谐波治理的方法与措施3.1 谐波治理的目标和原则电力系统谐波治理的目标是减小和控制系统中的谐波，以确保系统的稳定运行。
治理应遵循经济性、可行性和可靠性原则。
3.2 谐波治理的方法谐波治理的方法主要包括：减小负载对谐波电压的污染、改进设备的电磁兼容性、采用滤波器等被动措施。
3.3 谐波治理的设备与技术治理设备包括各种谐波滤波器、逆变器、电抗器等。
而谐波治理技术主要包括主动滤波技术、谐波电流抑制技术等。
第四部分：电力系统谐波研究的案例和进展4.1 谐波问题在电力系统中的案例以往的研究中，谐波问题的案例主要集中在工业用电和大型电力站。
电力系统谐波的研究与治理
电力系统谐波的研究与治理摘要：文章对电力系统谐波产生的原因及其危害进行了总结，为了防止电网受到电力供电设备产生谐波的危害，讨论了谐波相关参数理论计算方法和检测谐波的手段，并针对其提出了治理谐波的有效方案。
关键词：方案；抑制；工程；危害；谐波由于电力机车、电弧炉、电子装置等非线性设备越来越多地应用于人们的生产生活中，但是，电力电子装置、设备的广泛应用也因电网谐波污染问题而影响了供电质量。
电力系统的三大公害分别为功率因数降低、电磁干扰、谐波。
谐波对电力系统造成了污染，系统电流、电压波形产生畸变，增加了电力元件的损耗，对仪表正常的工作状态造成了影响。
高次谐波污染不但对整个电力系统的安全运行造成了威胁，而且成为电力电子技术的发展的障碍。
所以，电力系统谐波的治理问题刻不容缓。
谐波的产生与影响周期电气量的正弦波分量频率是基波频率的整数倍为谐波。
谐波电流源产生了谐波，当非线性设备被施加了正弦基波电压时，设备所施加的电压波形与吸收的电流不同，因此，电流产生了畸变，电网与负荷相连，当电网中被注入谐波电流时，设备成为电力系统的谐波源。
通常，电流、电压波形的畸变也源于电力系统谐波问题。
非线性设备产生谐波，非线性设备就是谐波的谐波源，作为非线性设备的谐波源分为2类，⑴现代电力电子非线性设备，随着科学、经济的高速发展，大大提高了电力系统运行的自动化程度，大量电力电子技术和装置也被广泛应用，人们在生产生活中大量接触、使用到的如电视机、计算机、家用电器等，以及电力电子装置，都属于谐波源。
这些电器与电力电子装置及其二极管整流电路、晶闸管相控整流电路、开关电源等会造成大量的谐波电流产生。
⑵电弧炉、旋转电机、变压器等传统非线性设备，变压器和旋转电机是整个电力系统产生谐波的关键所在，作为感性负荷其使用最为最广泛。
电机设备处于暂态扰动时，会产生大量的谐波，这时的设备正处于非正常运行以及负荷发生剧烈变化的状态下；在线槽中，陷入了旋转电机的绕组，不能达到按正弦分布的线槽产生了畸变的磁动势；作为主要的谐波源，谐波含量取决于变压器励磁电流的铁心饱和程度。
电力系统谐波检测与治理的研究
电力系统谐波检测与治理的研究电力系统谐波检测与治理的研究1、谐波的定义供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的力量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1)称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波或分数谐波。
谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。
2、谐波的危害电网谐波造成电网污染，正弦电压波形畸变，使电力系统的发供用电设备出现许多异常现象和故障，情况日趋严重。
电力系统中谐波的危害是多方面的，概括起来有以下几个方面：2.1 对供配电线路的危害2.1.1 影响线路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式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。
但由于电磁式继电器与感应式继电器对10%以下含量高达40%时又导致继电保护误动作，因而在谐波影响下，不能全面有效地起到保护作用。
晶体管继电器虽然具有许多优点，但由于采用了整流取样电路，容易受谐波影响，产生误动或拒动。
这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。
2.1.2影响电网的质量电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。
如民用电配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中3次谐波的含量较低，可达40%；三相配电线路中，相线上的3的整数倍谐波，在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。
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与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。
2.2 对电力设备的危害2.2.1对电力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。
对于膜低复合介质电容器，虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍；对于全膜电容器，允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍，但如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就会使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，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。
电力网的谐波防护与治理的研发
电力网的谐波防护与治理的研发谐波治理是一个综合治理的过程，是改善供电质量的重要手段之一，应加强监督管理，提高防护技术，加大治理力度，防止谐波危害发生，以适应高效用电和高质量用电的要求。
1 谐波的种类电力电子装置成为最大的谐波源。
在各种电力电子装置中，整流装置所占的比例最大。
目前，常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路，其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。
直流侧采用电容滤波的二极管整流电路也是严重的谐波污染源。
这种电路输人电流的基波分量相位与电源电压相位大体相同，因而基波功率因数接近1。
但其输人电流的谐波分量却很大，给电网造成严重污染，也使得总的功率因数很低。
另外，采用相控方式的交流电力调整电路及周波变流器等电力电子装置也会在输人侧产生大量的谐波电流。
在电网中，向电网注人谐波电流的，主要有三大谐波源。
1)半导体型：含半导体的谐波源是电力系统中的主要谐波源。
2)铁心型：变压器、电抗器、各种旋转电机都含有铁心，铁心具有磁饱和性，铁心饱和后是非线性的。
变压器铁心常工作在磁通密度较高的区段，磁化曲线更陡，更易产生谐波。
旋转电机也由于磁极、绕组不平衡，定、转子开槽及铁心饱和等原因产生一些谐波，但较小。
3)电弧型：电弧电阻的非线性和电弧游动等因素，使电弧电流畸变，特别在初炼期注人电网的奇偶次谐波很大，且持续时问长，对电网的影响-卜分严重。
2 谐波的危害2．1 谐波对输电线路的影响谐波电流通过架空线路时要产生有功功率损耗、集肤效应，使谐波电阻增加，由谐波引起的附加线路损耗增大，降低用电效率。
大量的三次谐波流过中性线时，还会过载甚至发生火灾。
在采用单相自动重合闸来提高电力系统暂态稳定性的超高压(330kV或更高)长距离输电线路中，接有并联电抗器，其中性点还加装接地电抗器，并根据线路工频参数调谐，用以加速潜供电流的熄灭，以缩短单相重合闸的重合时间。
较大的高次谐波电流(数十安培或更大)，能显著地延缓潜供电流的熄灭，导致单相重合闸的失败，或不能采用较短的自动重合闸时间。
电力系统中谐波分析与治理
电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而，谐波问题却成为了影响电力系统性能的一个重要因素。
谐波的存在不仅会降低电能质量，还可能对电力设备造成损害，增加能耗，甚至影响整个电力系统的安全稳定运行。
因此，对电力系统中的谐波进行深入分析，并采取有效的治理措施，具有极其重要的意义。
一、谐波的产生谐波是指频率为基波频率整数倍的正弦波分量。
在电力系统中，谐波的产生主要源于以下几个方面：1、非线性负载电力系统中的许多负载，如电力电子设备（如变频器、整流器、逆变器等）、电弧炉、荧光灯等，其电流与电压之间不是线性关系，从而导致电流发生畸变，产生谐波。
2、电力变压器变压器的铁芯饱和特性会导致磁化电流出现尖顶波形，进而产生谐波。
3、发电机由于发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称，以及铁芯的不均匀等因素，也会产生少量的谐波。
二、谐波的危害谐波对电力系统的危害是多方面的，主要包括以下几点：1、增加电能损耗谐波电流在电力线路中流动时，会增加线路的电阻损耗和涡流损耗，导致电能的浪费。
2、影响电力设备的正常运行谐波会使电机产生额外的转矩脉动和发热，降低电机的效率和使用寿命；对电容器来说，谐波可能导致其过电流和过电压，甚至损坏；对于变压器，谐波会增加铁芯损耗和绕组的发热。
3、干扰通信系统谐波会产生电磁干扰，影响通信设备的正常工作，导致信号失真、误码率增加等问题。
4、降低电能质量谐波会使电压和电流波形发生畸变，导致电压波动、闪变等问题，影响供电的可靠性和稳定性。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波，首先需要对其进行准确的分析和测量。
常见的谐波分析方法主要有以下几种：1、傅里叶变换这是谐波分析中最常用的方法之一。
通过对周期性信号进行傅里叶级数展开，可以得到各次谐波的幅值和相位。
2、快速傅里叶变换（FFT）FFT 是一种快速计算傅里叶变换的算法，大大提高了计算效率，适用于对大量数据的实时分析。
电力系统谐波的产生及抑制方法探讨
电力系统谐波的产生及抑制方法探讨当前电网运行过程中，谐波、功率因数下降及电磁干扰作为三大公害对电力系统的正常运行产生了较大的影响，严重时还会对电气设备的正常运行带来较大的威胁。
这三大公害的存在严重影响着电力系统运行的可靠性。
特别是近年来谐波的影响在不断加剧，因此需要对谐波及其来源进行分析，明确谐波可能对电力系统带来的危害，从而提出切实可行的措施来抑制谐波的产生。
标签：电力系统；谐波；来源；危害；抑制方法前言近年来电力电子技术得以广泛的应用，无论是家用电器还是变流装置在应用过程中都会导致供电系统非线性负载大幅度增加，从而导致电网产生大量的高次谐波。
这些谐波在电力系统中存在，当运行时间较长时，则会导致能量损耗、变压器过热及绝缘老化等现象发生，从而使电力系统处于不安全的运行状态，因此需要针对电力系统运行过程中谐波的来源及危害，从而对谐波采取有效的抑制方法，确保电网能够安全、稳定的运行。
1 谐波定义及特征1.1 供电系统谐波的定义当对供电系统运行过程中的周期性非正弦电量进行分解时，所得到的分量一部分与电网基波频率相同，另一部分分量大于电网基波频率，因此将这部分电量称为谐波。
谐波次数则是谐波频率与基波频率的比值。
在电网运行过程中，也存在着一些非整数倍谐波，即非谐波或是分数谐波。
谐波对于电网运行过程中的干扰因素，会对正常运行的电力系统带来一定的干扰，影响电力系统运行的安全性和稳定性。
1.2 电力谐波的特征在电力系统运行过程中，在理想状态下，三相交流发电机所发出来的电压波形为正弦波形，即在只有线性元件的简单电路里其电流和电压则会呈现为正比例的关系，而所流运的电流也是正弦波。
但在供电系统实际运行过程中，非线性负荷的存在具有不可避免性，这也就导致电流和电压无法呈现出线性关系，从而导致非正弦电流产生，而负荷图形也都属于非对称性。
在负荷不断变化下，负荷图形的斜率也会随之而发生改变。
而且对于任何坝基性的波形来讲，都可以将其进行分解，会得到一个基频正弦和许多谐波频率的正弦。
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第３ ４卷 第 ６ 期
２ ０ １ ３ 年１ ２ 月
电 力 与 能 源
５ ５ ３
电 网谐 波 溯 源 及 治理 研 究
罗 棱， 潘爱 强， 金 家培 ， 陈 甜 甜
（ 上 海 市 电力 公 司 电力 科 学 研 究 院 ， 上海 ２ ０ ０ ４ ３ ７ ）
摘 要 ： 随 着 现 代 电子 技 术 的迅 速 发 展 ， 电 能 质 量 已经 成 为 当今 电 网 必 须 面 对 的 一 个 重 要 问题 。一 方 面 ， 电 网 中存 在 越 来 越 多 的谐 波 污染 源 ， 谐 波 在 电 网 中 传递 、 叠加甚 至放大 ， 影响 范围不仅仅 局限于局 部地 区； 另 一 方
（ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｓ Ｍ ＥＰ Ｃ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ４ ３ ７，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｌ ｏ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ｓ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ
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面， 低 压 客 户 中某 些 新 式 电器 对 谐 波 含 量 非 常 敏 感 ， 由供 电 谐 波 引 发 的居 民 用 电异 常 事 件 也 倍 受 关 注 。通 过
将 长 时 全 局 监 测 数 据 与短 时 集 中实 测 数 据 进 行 有 机 结 合 ， 在 对 上 海 电 网 电 能质 量 监 测 网 数 据 进 行 挖 掘 的 基 础上 ， 利 用 电 能 质 量 监 测 网对 电 网 的谐 波 分 布 进 行 全 面 分 析 ， 并结 合现场谐 波测试 ， 辨 识 主要 谐 波 来 源 ， 探 讨 电 网谐 波 溯 源 的方 法 。分 析 认 为 ， 改 变运 行 方 式 虽 能 迅 速 解 决 投 诉 区 域 的谐 波 超 标 问题 ， 但 不 能 从 根 本 上 减 缓 电 地 区 破 坏 了谐 振 放 大 的条 件 。 为此 ， 从 精 细 化 管 理 角 度 出发 ， 提 出 了 治 理 电 网谐 波 超标 的 五 大 措 施 。 关键 词 ： 电能 质 量 ； 谐波治理 ； 溯源； 监 测 分 析
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中 图分 类 号 ： ＴＭ７ １ ４ ． ３ ； Ｘ８ ２ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ —１ ２ ５ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ —０ ５ ５ ３ —０ ５
Ａ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｉ ｄ ｅ ｎｔ ｉ ｆ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ Ｈａ ｒ ｍｏ ｎｉ ｃ Ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｇｒ ｉ ｄ Ｌｕ ｏ Ｌｉ ｎ ｇ ，Ｐａ ｎ Ａｉ ｑ ｉ ａ ｎ ｇ，Ｊ ｉ ｎ Ｊ ｉ ａ ｐｅ ｉ ，Ｃｈ ｅ ｎ Ｔｉ ａ ｎ ｔ ｉ ａ ｎ