间谐波引起电力系统次同步振荡_工程实例_机理_作用形式及应对措施_金维刚
电力系统中谐波问题如何治理
电力系统中谐波问题如何治理在当今的电力系统中，谐波问题日益凸显，给电力设备的正常运行和电力质量带来了诸多挑战。
那么，究竟什么是谐波？它又是如何产生的？更重要的是，我们应该如何有效地治理它呢？首先，让我们来了解一下谐波的概念。
简单来说，谐波是指在电力系统中，电流或电压的频率不是基波频率（通常为 50Hz 或 60Hz）整数倍的分量。
这些谐波分量会导致电力系统中的电流和电压波形发生畸变，从而影响电力设备的性能和使用寿命。
谐波的产生原因是多种多样的。
其中，电力电子设备的广泛应用是主要原因之一。
例如，变频器、整流器、逆变器等在工作时会产生大量的谐波电流注入到电力系统中。
此外，电弧炉、电焊机等非线性负载也会产生谐波。
那么，谐波问题会给电力系统带来哪些危害呢？一方面，它会增加电力设备的损耗，导致设备发热、效率降低，缩短设备的使用寿命。
例如，变压器在谐波的作用下，铁芯损耗会显著增加，容易出现过热现象。
另一方面，谐波会影响电力系统的稳定性，可能导致继电保护装置误动作，影响电力系统的安全可靠运行。
同时，谐波还会对通信系统产生干扰，影响通信质量。
既然谐波问题如此严重，我们应该如何治理呢？目前，主要的治理方法可以分为无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波是一种传统的谐波治理方法，它通过电感、电容等无源元件组成滤波器，对特定频率的谐波进行滤波。
无源滤波器结构简单、成本较低，但存在一些局限性。
例如，它的滤波效果容易受到系统参数变化的影响，而且只能对固定频率的谐波进行有效滤波。
有源滤波则是一种较为先进的谐波治理技术。
它通过实时检测电力系统中的谐波电流，并产生与之大小相等、方向相反的补偿电流注入到系统中，从而实现谐波的动态补偿。
有源滤波器具有响应速度快、滤波效果好、能够适应系统参数变化等优点，但成本相对较高。
除了滤波技术，改善电力系统的设计和运行管理也是治理谐波的重要措施。
在电力系统规划和设计阶段，应合理选择电力设备，尽量减少非线性负载的接入。
电力系统次同步振荡问题研究综述
电力系统次同步振荡问题研究综述摘要：随着我国互联电网规模的快速发展，尤其是（可控）串联补偿装置和高压直流输电的广泛应用，电力系统的次同步振荡问题已经变得比较突出。
本文介绍了电力系统次同步振荡问题的起因与危害，以及引起的次同步振荡现象的主要内容，指出了需要进一步关注和研究的问题。
关键词：电力系统；次同步振荡1 次同步振荡问题的起因与危害电力系统常见的失稳模式有振荡失稳和单调失稳等。
次同步振荡属于系统的振荡失稳，它是由电力系统中一种特殊的机电耦合作用引起的，其最大的危害是，严重的机电耦合作用可能直接导致大型汽轮发电机组转子轴系的严重破坏，造成重大事故，危及电力系统的安全运行。
早在20世纪30年代，人们就发现发电机在容性负载或经串联补偿电容补偿的线路接入系统时，在一定的条件下可能会发生“自励磁（Self Excitation）”现象。
此外，投切空载长输电线路时，由于线路分布电容的存在，在某些运行情况下也可能会引起“自励磁”的问题。
一般来说，“自激”可分为两种：同步“自激”和异步“自激”。
由于不当的参数配合或系统进入不当的运行方式，使电力系统中的上述“自激”条件得到满足，且这时发电机组仍运行在同步运行状态，在这种情况下发生的“自激”是“同步自激”。
当发生异步自励磁时，同步发电机定子电流中的次同步频率（即定子回路电感和电容的谐振频率）分量，是靠同步发电机对此分量发出的异步功率来维持的，是一种单纯的电气谐振振荡。
在此谐振频率下，同步发电机相当于一台异步发电机，它提供了振荡时所需要的能量。
这种自激方式通常又称为“异步发电机效应”或“感应发电机效应（Induction Generator Effect）”。
尽管感应发电机效应在实际电力运行中早已被人们发现，并观察到了所伴随的次同步频率自激振荡现象，但由于早期发现的这种振荡造成的危害不大，而且问题很快得到了解决，所以这个问题并没有得到人们的特别广泛关注。
次同步震荡产生原因分析：交流输电产生次同步震荡的原因分析，输电系统为了提高输电能力和增加瞬态稳定性，有时在电网中串联补偿电容，使整个电网形成R-L-C 回路，此回路将发生次同步谐振。
电力系统次同步谐振振荡的形态分析
作为电力系统稳定性的重要侧面,次同步谐振/振荡,从20世纪70年代至今,一直得到广泛的关注和研究。
而随着电力系统的演变发展,SSR/SSO的形态和特征也处在不断的变化之中。
1970年代,美国Mohave电厂发生的恶性SSR事件开启了机组轴系扭振与串补、高压直流等相互作用引发SSR/SSO的研究高潮;1990年代初开始,柔性交流输电系统(flexibleACtransmissionsystems,FACTS)技术兴起,推动了电力电子控制装置参与、影响以及抑制SSR/SSO的研究。
21世纪以来,随着风电、光伏等新型可再生能源发电迅速发展,其不同于传统同步发电机的,采用变流器接入电网的方式,不仅影响传统的扭振特性,且与电网的互动正导致新的SSR/SSO形态,它们的内在机理和外在表现都跟传统SSR/SSO有很大的区别,难以融入IEEE在20世纪中后期逐步建立的术语与形态框架中,从而给该方向的研究和交流带来不便。
目前,亟需针对SSR/SSO的新问题和新形态,扩展进而构建更通用的“学术语境”。
本文先简要回顾SSR/SSO的发展历史,重点讨论其形态分类,然后尝试提出一种新的分类方法,继而通过实例分析风电机组参与的新型SSR/SSO,最后讨论多形态SSR/SSO的共存与互动问题。
1 历史回顾20世纪30年代,人们就认识到同步发电机和电动机对于电网中电抗与串补电容导致的次同步频率电流呈感应发电机(inductiongenerator,IG)特性,进而导致电气振荡或自励磁(self-excitation,SE)[1]。
但是,1970年以前只是将发电机轴系看成一个单质块刚体,没有意识到机械扭振模式的参与。
直到1970年底和1971年美国Mohave电厂先后发生2次大轴损坏事件,人们才认识到串补电网与汽轮机组机械系统之间相互作用可能导致扭振机械谐振(torsionalmechanicalresonance)的风险。
文[2]首次提出了SSR、SSO、感应发电机效应(inductiongeneratoreffect,IGE)和暂态扭矩放大(torqueamplified,TA)等概念。
电力系统中的谐波分析与治理策略
电力系统中的谐波分析与治理策略 摘要:本文针对电力系统中谐波问题进行分析与治理策略探讨，重点探讨了谐波电流引起零线电流偏大的危害，并提出了解决该问题的措施。通过有源滤波装置的安装和工作原理，可以有效减少谐波电流对系统的影响，确保电网运行稳定，降低损耗。
关键词：谐波来源；谐波危害；谐波抑制 引言:随着电力系统的发展，谐波问题逐渐成为影响系统正常运行和设备寿命的关键因素之一。特别是谐波电流可能引起零线电流偏大，进而带来一系列安全隐患。针对这一问题，有源滤波装置作为一种常用的治理手段，可以通过补偿等方式有效抑制谐波电流产生和传播，保障电力系统的可靠运行。
1. 谐波电流引起零线电流偏大的危害 1.1. 安全隐患 谐波电流引起零线电流偏大可能带来严重的安全隐患。首先，当零线电流偏大时，会导致电路设备和设施的过载。过载可能导致电线、配线板和插座等设备发热，甚至起火的风险增加。其次，零线传输过大的电流会造成设备工作不稳定，从而影响设备的性能和寿命。此外，零线电流过大还可能引起电器的漏电和跳闸问题，增加触电和火灾的风险。
1.2. 系统损害 谐波电流引起零线电流偏大还可能对整个电力系统的运行造成重大损害。首先，零线电流过大会导致电网中的电压失真加剧，使得电压波形变形，影响其他正常工作的设备和系统的电压稳定性。此外，谐波电流也会加大电力系统的功耗，降低系统效率，从而浪费了大量的电能。另外，当谐波电流在电力系统中蔓延时，会与其他设备产生相互干扰，引起相应设备的故障和损坏。最严重的情况是，谐波电流可能导致整个电力系统的崩溃，造成大规模停电事故。 2. 解决措施：有源滤波器的工作原理 2.1. 安装位置选择 在选择有源滤波器的安装位置时，需要考虑几个关键因素。首先，应该将有源滤波器安装在最接近谐波负载的位置，这样可以最大程度地减少谐波对电网的影响。其次，需要确保安装位置能够方便地与负载设备进行连接，减少线路长度和电阻，提高滤波效果。此外，在选择安装位置时，还要考虑到有源滤波器的散热环境，避免过热影响设备的正常工作。
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。
电力系统谐振原因及处理措施分析
一、概述铁磁谐振就是由铁心电感元件,如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等与与系统的电容元件,如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件,激发持续的铁磁谐振,使系统产生谐振过电压。
电力系统的铁磁谐振可分二大类:一类就是在66kV及以下中性点绝缘的电网中,由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合,在系统电压大扰动(如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等)作用下而激发产生的铁磁谐振现象;另一类就是发生在220kV(或110kV)变电站空载母线上,当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中,或切除(含保护整组传动联跳)带有电磁式电压互感器的空母线时,操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象,即串联谐振,简单地讲就就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内,也称其为变电站空母线谐振。
二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振:一相对地电压降低,另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出2)分次谐波:三相对地电压同时升高、低频变动3)高次谐波:三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象:线电压升高、表计摆动,电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析:1、铁磁谐振产生的原因:1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振3)、系统在某种特殊运行方式下,参数匹配,达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因:进行刀闸操作时,断路器隔离开关与母线相连,引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析电力系统就是一个复杂的电力网络,在这个复杂的电力网络中,存在着很多电感及电容元件,尤其在不接地系统中,常常出现铁磁谐振现象,给设备的安全运行带来隐患,下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。
谐波对电力系统的影响及其治理措施
谐波对电力系统的影响及其治理措施发表时间：2018-08-10T15:49:24.730Z 来源：《科技中国》2018年5期作者：张晓勇胡敏徐佳康[导读] 摘要：在电力系统的运行当中，谐波会对电网的运行状态产生较大的影响。
谐波不仅威胁到电力系统运行的稳定性，还对电力系统的设备运行造成印象，因此要重视谐波对电力系统的危害，根据其产生的原因采取有针对性的措施消除或者抑制谐波的产生，摘要：在电力系统的运行当中，谐波会对电网的运行状态产生较大的影响。
谐波不仅威胁到电力系统运行的稳定性，还对电力系统的设备运行造成印象，因此要重视谐波对电力系统的危害，根据其产生的原因采取有针对性的措施消除或者抑制谐波的产生，保证电力系统运行的稳定性。
根据调查显示，谐波产生的原因非常多，不同的电力设备所造造成的原因都是不同的，这就要求加强对谐波的干预工作，重点做好对谐波的抑制工作。
关键词：谐波；电力系统；影响；措施前言谐波对电力系统的运用有着重大的影响，会造成电力系统运行不稳定，如果不能够采取有效的措施来抑制或者消除谐波的产生，就会很容易造成电力系统当中电压以及电流出现较大的波动，导致一些事故的发生。
因此电力系统管理人员要重视对谐波的管理工作，根据其所出现的原因以及提点，制定出有针对性的改进措施，从而实现谐波的有效治理。
一、电力系统中谐波的来源电力系统中谐波产生的主要来源是用电设备以及自发电设备。
这是因为发电机当中的所产生的磁场不可能是完全的正弦波，由此发电机所发出的电压波形也就不是完全的正弦波。
根据调查显示，我国的普遍应用的发电机主要为两种：隐极机与凸极机。
对于谐波的分量来讲，隐极机的效果要由于凸极机，但是对着技术的发展各种电子励磁装置的应用使得发电机当中的谐波分量逐渐上升。
再发电机端口电压超过额定电压的百分之十的时候，则是电机的磁场已经饱和，就会导致电压三次谐波出现明显的增加；同样，如果变压的电源测电压也超过了额定电压的百分之十的时候，就会使得二次测电压的三次谐波增加。
次同步振荡
原理
交流输电系统中采用串联电容补偿是提高线路输送能力、控制并行线路之间的功率分配和增强电力系统暂态 稳定性的一种十分经济的方法。但是，串联电容补偿可能会引起电力系统的次同步谐振（SSR， SubsynchronousResonance），进而造成汽轮发电机组的轴系损坏。次同步谐振产生的原因和造成的影响可以从 三个不同的侧面来加以描述，即异步发电机效应（IGE，InductionGeneratorEffect）、机电扭振互作用（TI， TorsionalInteraction）和暂态力矩放大作用（TA，TorqueAmplification）。对次同步谐振问题，主要关心 的是由扭转应力而造成的轴系损坏。轴系损坏可以由长时间的低幅值扭振积累所致，也可由短时间的高幅值扭振 所致。
由直流输电引起的汽轮发电机组的轴系扭振与由串联电容补偿引起的汽轮发电机组的轴系扭振在机理上是不 一样的，因为前者并不存在谐振回路，故不再称为次同步谐振（SSR），而称为次同步振荡（SSO， SubsynchronousOscillation），使含意更为广泛。
直流输电
由直流输电引起的次同步振荡，具有定电流（定功率）控制的直流输电系统所输送的功率是与络频率无关的， 因此直流输电系统对汽轮发电机组的频率振荡不起阻尼作用，对汽轮发电机组的次同步振荡也不起阻尼作用。但 这本身不足以构成次同步振荡不稳定。
影响因素
影响研究电力系统次同步振荡问题的数学模型和计算方法的因素至少有3个： 所能提供的原始数据的详细程度和正确性； 所要研究的次同步振荡的类型； 次同步振荡问题研究的目的。
电力系统问题
筛选法
其他方法
一类是用于分析电力系统是否会发生次同步振荡以及哪些机组会发生次同步振荡。这类方法可以从众多的发 电机组中逐机筛选出确实需要进行次同步振荡研究的机组。因此称这类方法为研究电力系统次同步振荡问题的 “筛选法”。