谐波电流和谐波阻抗
变频器谐波问题干扰范围及处理方法
变频器常见谐波问题以及解决方法变频器常见谐波问题以及解决方法在现代化港口、矿井、运输港的建设中，变频软启动渐渐替代机械软启动，如常规液力耦合器，CST液力软启动，成为市场主流，其主要原因为可控性高，精度强。
变频器在使用过程中也会相应的出现自己的问题，重点介绍下在现场安装中变频器谐波问题以及处理办法。
就矿井使用的变频器而言，非下运皮带大都使用二象限的，因不需要对电网进行电能反馈，下运皮带在运行以后对电网进行电能反馈，既逆向输送电力，而非使用电力，四象限变频器就是除了正反转外还能控制，实现能量反馈回电网的变频器。
2象限指的就是普通的控制速度的变频器。
内部除了控制方式不同外，硬件方面主要就是4个象限变频器整流和逆变电路都使用可双向导通的半导体元件，一般是IGBT。
而2象限的整流部分一般是晶闸管或二极管。
而就谐波问题而言，问题重点出现在四象限变频器，因产生的奇数次谐波较强，且干扰问题严重，频器正常工作中，由于变频器高次谐波的影响引发控制电路发生串联谐振，造成系统电源故障，就功率等级而言，75KW以上四象限变频器因考虑进行谐波治理，而二象限变频功率在100KW以下可以进行常规处理即可。
在变频器使用过程中，经常出现误指示、乱码等情况;变频器停止工作时系统完全恢复正常。
很明显这是由于变频器高次谐波分量对电源的干扰造成的，通常，对此最为行之有效的办法就是对控制电路的供电电源加装电源滤波器。
在加装市售的通用电源滤波器后，系统恢复了正常，但是随之又有新的问题出现了，控制电路中的熔断器频繁熔断。
停电后对电路进行检查，经现场详细观察发现，在系统逐渐升速过程中，变频器运行输出在某个频段之间时频繁发生短路故障。
而且，将变频器的负载(电动机)断开后，该故障现象仍频繁出现，在去掉电源滤波器后该故障消失。
因此，首先对该滤波器进行了检查，拆开后发现滤波器采用的是常见的π型滤波。
检查发现电源滤波器本身没有任何故障，进一步分析变频器的工作原理可知，在交-直-交型变频器中，电网通过三相整流桥给变频器供电，供电电流利用傅立叶级数可以分解为包含基波和6K±1次谐波(K=1，2，3…)分量等一系列谐波分量，谐波含量随进线电抗和和直流滤波电抗的电感量增加而减少。
海上风电场并网点谐波治理方法探讨
海上风电场并网点谐波治理方法探讨摘要：近年来，随着国家“3060”战略的逐步落地，各沿海省份大力发展海上风电项目，在海上风电项目并网过程中，电能质量问题逐渐引起属地电网的关注，海上风电项目并网电能质量问题中，谐波问题尤为突出。
本文主要分析了风电场产生谐波的原因，并对由于长距离海缆接入引起的地区电网背景谐波放大，从而导致的海上风电项目并网点谐波超标问题的一种治理方法进行了阐述，并以东南沿海某海上风电项目为例，分别对无源滤波和有源滤波两种治理方案进行了分析比较。
关键词：海上风电谐波长距离海缆有源滤波1.谐波产生的原因及危害1.1谐波产生的原因在电力系统中谐波产生的基本原因是由于非线性负载所致。
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，即电路中有谐波产生。
谐波频率是基波频率的整数倍。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度和相角。
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。
带阻感负载的整流电路产生的谐波为人们所熟悉，另外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，还有采用相控方式的交流电力调整电路及周边变流器等电力电子装置也会在输入侧产生大量的谐波电流。
对于风电机组来说，发电机本身产生的谐波是可以忽略的，谐波电流的真正来源是风电机组中采用的电力电子元件，变风速风电机组采用大容量的电力电子元件，直驱永磁同步风力发电机组的交直交变频器采用可控PWM整流或不控整流后接DC/DC变换，在电网侧采用PWM逆变器输出恒定频率和电压的三相交流电；双馈异步风力发电机组定子绕组直接接入交流电网，转自绕组端接线由三只滑环引出接至一台双向功率变换器，电网侧同样采用PWM逆变器，定子绕组端口并网后始终发出电功率，转子绕组端口电功率的流向取决于转差率。
此类原因的谐波治理方式不在本文的讨论范围内。
1.2谐波的危害理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。
电抗器选择方法
电抗器选择方法1.1电抗率的选择■补偿装置接入处的背景谐波为3次当接入电网处的背景谐波为3次及以上时，一般为12%；也可采用4.5%～6%与12%两种电抗率。
只有3次等零序谐波不需要补偿时也可以选择零序滤波电抗器。
3次谐波含量较小，可选择0.1%～1%的串联电抗器，但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值，并且有一定的裕度。
3次谐波含量较大，已经超过或接近国标限值，一般为12%；也可采用4.5%～6%与12%两种电抗率的串联电抗器混合装设。
■补偿装置接入处的背景谐波为3次、5次3次谐波含量很小，5次谐波含量较大（包括已经超过或接近国标限值），选择4.5%～6%的串联电抗器，忌用0.1%～1%的串联电抗器。
3次谐波含量略大，5次谐波含量较小，选择0.1%～1%的串联电抗器，但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值，并且有一定的裕度。
3次谐波含量较大，已经超过或接近国标限值，选择12%或12%与4.5%～6%的串联电抗器混合装设。
■补偿装置接入处的背景谐波为5次、7次及以上(中频冶炼、电镀、轧机、工业炉、单晶炉等大部分工业负荷为此类负荷)5次谐波含量较小，应选择4.5%～6%的串联电抗器。
5次谐波含量较大，应选择4.5%的串联电抗器。
■对于采用0.1%～1%的串联电抗器，要防止对5次、7次谐波的严重放大或谐振；对于采用4.5%～6%的串联电抗器，要防止对3次谐波的严重放大或谐振。
■补偿装置接入处的特征次背景严重超过了国标限值，需要谐波治理达到国标要求的需要经过专业的技术人员进行滤波设计并特殊定做滤波电抗和其它滤波组件负荷容量和配电变压器容量相当时选择并联型无功补偿兼谐波治理装置。
负荷容量远小于配电变压器时选择串联型无功补偿兼谐波治理装置。
1.2电抗器类型的选择电抗器按照结构的不同分为油浸式铁芯电抗器、干式铁芯电抗器、干式空芯电抗器、干式半芯电抗器、干式磁屏蔽电抗器，不同类型的电抗器互有优缺点，需要根据用电现场情况斟酌选择。
谐波、谐波电流、谐波电压三者的意义与区分
谐波、谐波电流、谐波电压三者的意义与区分电力谐波就是电能中包含的谐波成分，分为谐波电压和谐波电流。
接下来主要为大家介绍一下谐波、谐波电流和谐波电压的概念及区分。
一、谐波谐波是与基波对应的一个概念。
如果有一个频率为f正弦波，那么频率为n f的正弦波就称为f正弦波的n次谐波，而频率为f的正弦波就是基波（含义为基本波形）。
例如：我们的电力电压波形为50HZ的正弦波，那么3次谐波就是150HZ的正弦波，5次谐波就是250HZ的正弦波。
用数学的方法可以证明，任何一个周期性波形都可以分解为基波和谐波。
因此，当电网电压发生畸变时，就表示其中包含了谐波成分。
图1是包含了5次谐波和7次谐波的波形，5次和7次谐波是工业上最典型的两种谐波。
图1含有5次和7次谐波的畸变波形如果谐波成分是电流，就叫谐波电流。
如果谐波成分是电压，就叫谐波电压。
二、谐波电流谐波电流是导致变压器过热、电缆过热、跳闸、无功补偿装置烧毁的主要原因。
三、谐波电压谐波电压是电子设备误动作的主要原因。
在处理电子设备受干扰的问题是，更加关注电子设备接入电网的位置的谐波电压畸变率。
一般要求电压畸变率小于5%。
四、谐波电流和谐波电压的区分谐波电流与谐波电压之间的关系是很多人搞不清楚的概念。
了解他们之间的关系，对于正确解决电能质量问题十分重要，下面对这两者的关系进行讲解。
谐波电流是谐波的根源，谐波电压是谐波电流的产物。
因此，要彻底解决谐波导致的各种问题，就要从控制谐波电流入手。
谐波电压是谐波电流流过线路阻抗时产生的，对于特定的配电系统，谐波电流与谐波电压之间的关系如下（欧姆定律）：谐波电压=谐波电流×电网阻抗式中：电网阻抗包括了变压器的阻抗和配电线的阻抗，如图1所示。
图2谐波电压与谐波电流的关系较大的谐波电流并不一定导致较大的谐波电压。
只有当系统阻抗较大时，谐波电流才会产生较大的谐波的谐波电压。
图2(a)中的情况是变压器容量较小（对应阻抗较大）的情况，这时，虽然电流（上图）畸变率并不大（所含的谐波电流成分较小），但是电压（下图）出现严重的畸变。
考虑风机谐波阻抗的谐波责任划分
China Science & Technology Overview油气、地矿、电力设备管理与技术考虑风机谐波阻抗的谐波责任划分王睿琦（西南交通大学电气工程学院，四川成都611756）摘要:本文旨在分析考虑风机谐波阻抗下风电场谐波责任划分，以永磁直驱型风机接入电网为例，以目前较为成熟的谐波责任计 算方法为基础，对风电谐波阻抗及谐波责任进行估算。
传统谐波责任估算方法由于存在系统侧谐波阻抗要远小于用户侧的假设,因此常 将用户侧谐波阻抗忽略，而作为用户侧接入电网的风电场，由于包含大量非线性元件，因此其谐波阻抗不能忽略。
本文根据风力发电场 的组成及相应的拓扑结构，建殳合适的风机和风电场电气谐波模型，用于估算风电场的谐波阻抗，并对传统主导波动量法的计算步骤进 行相应的改进，利用MATLAB 仿真软件，对谐波阻抗和谐波责任进行仿真计算并分析计算结果，用以验证本文方法的可行性，并总结一种 能够进一步降低估算误差的谐波责任估算方法。
关键词:风力发电；永磁直驱风机；电能质量；谐波阻抗；谐波责任划分中图分类号:TM711文献标识码:A文章编号:1671 -2064（2020） 12-0191-051谐波阻抗研究1.1研究背景随着电力系统的发展，电力系统逐渐由单一的大容量集 中式发电形式向分布式电源和集中式发电相结合的形式转变，提高了电力系统的稳定性，同时降低维护成本。
其中分布式 风力发电是应用较为广泛的分布式电源，是指采用风力发电机作为供电设备的分布式电源，单台风力发电机发电功率较 小，通过模块化设备组分布式的布置在用电负荷附近，能够 针对集中式大功率供电难以达到的地区以及负荷容量进行补足和替代，同时风力发电是一种无污染的可再生能源，不会对环境造成严重的破坏。
但同时风能的接入会对电网产生负面影响。
首先风能的 来源不稳定，其产生的电能具有随机性和波动性的特点，不利于电力系统的稳定运行。
其次近年来恒频、可变速的风机逐渐成为风力发电的主要机型，因此大量的整流逆变设备接 入电力系统，给电网带来了巨大的谐波问题，进而影响电网 中的电能质量。
谐波与中性线过载的风险概述
谐波与中性线过载的风险概述谐波和中性线过载是电力系统中常见的问题，它们会给电网和电气设备带来一定的风险。
下面我们将对谐波和中性线过载的概述进行说明。
首先，谐波是指电力系统中频率是基波整数倍的非正弦波信号。
这些谐波信号通常由非线性负载引起，如电弧炉、电子设备和变频器等。
谐波信号会导致电网电压波形变形、电流畸变，并产生电流谐波。
谐波电流会引起电流过载，使电气设备的线圈和变压器的铁芯过热，产生损坏甚至故障的风险。
其次，中性线过载指的是电力系统中中性线传输的电流超过其额定值。
在三相四线电力系统中，中性线的主要作用是提供电路的返回路径，确保电路的平衡运行。
然而，由于非线性负载、未平衡的相电流或故障等原因，中性线上的电流可能会超过其额定容量。
中性线过载会导致中性点电压升高，并可能引发电气设备的故障，例如产生接地故障、设备的绝缘破坏以及火灾等危险。
针对谐波和中性线过载的风险，可以考虑以下几种防范措施：1. 定期检测和监测电力系统中的谐波水平，及时发现问题并采取措施进行调整和改善。
2. 在设计和安装电力系统时，合理规划和选择负载设备，确保其线性特性，减少谐波的产生。
使用滤波器等谐波抑制装置也是减少谐波的有效手段。
3. 对于中性线过载问题，应确保电力系统中的中性线能够承受预期的电流负荷，并进行定期检查和维护。
如果中性线过载问题频繁发生，应对电力系统进行全面评估和升级，以提高其容量和可靠性。
4. 加强设备的维护和保养工作，定期进行电气设备的绝缘测试和温升测量，及时发现和处理潜在的风险。
总之，谐波和中性线过载是电力系统中需要重点关注的问题，它们可能给电网和电气设备带来不可忽视的风险。
通过合理的设计、定期的检测和维护，可以降低这些风险并确保电力系统的正常运行和安全性。
谐波和中性线过载是电力系统运行过程中常见的问题，会给电网和电气设备带来一定的风险。
本文将继续探讨谐波和中性线过载的原因、影响以及防范措施。
谐波是指在电力系统中，频率是基波整数倍的非正弦波信号。
抑制谐波措施
抑制谐波措施引言在电力系统中，谐波是指电流或电压中频率是基波频率的整数倍的周期性波动。
谐波不仅会给设备带来损害，还会影响电力系统的稳定性和可靠性。
因此，采取适当的措施来抑制谐波的产生和传播至关重要。
本文将介绍一些常见的抑制谐波的措施。
谐波的来源谐波在电力系统中的主要来源包括非线性负载、电弧炉、电弧焊、电力电子设备等。
这些设备产生的谐波会通过电网进行传播，对其他设备和系统造成干扰和损害。
抑制谐波的措施1. 谐波滤波器谐波滤波器是一种常用的抑制谐波的装置。
它根据谐波的频率选择合适的滤波器，将谐波电流或电压引导到滤波器中，然后将其消耗掉或通过其他方式处理。
谐波滤波器可以分为有源滤波器和无源滤波器两种类型。
有源滤波器利用电力电子器件来生成与谐波相反的电流或电压信号，以相消的方式来抑制谐波；无源滤波器则利用谐波阻抗来消除谐波。
2. 谐波控制变压器谐波控制变压器是另一种常见的抑制谐波的装置。
它通过在变压器中加入谐波抑制线圈或使用特殊设计的铁心来降低谐波电流。
谐波控制变压器可以在一个设备上同时实现电力传输和谐波抑制的功能，具有经济和方便的特点。
3. 主动滤波器主动滤波器是一种根据谐波的特性主动产生反向谐波以抵消谐波的装置。
它利用智能电子器件感知谐波信号，并根据信号特性产生相应的反向谐波，从而实现谐波抑制的效果。
主动滤波器具有较高的抑制效率和较好的响应速度，适用于对谐波响应要求较高的应用场合。
4. 电力电子器件的优化设计电力电子设备是谐波的主要产生源之一，因此对电力电子器件进行优化设计可以有效降低谐波的产生。
例如，在设计电力电子器件时，可以合理选择电子器件的参数和拓扑结构，以减少谐波的产生和传播。
5. 谐波限制标准的遵守为了保证电力系统的正常运行和设备的安全可靠，各国都制定了谐波限制标准。
遵守这些标准可以规范设备的设计和使用，减少谐波产生和传播。
因此，在设计和使用电力设备时，应注意选择符合标准要求的设备，并正确使用和维护这些设备。
谐波与谐波阻抗
4.1 概述
谐波定义
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分量，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（ Non-harmonics) 或
造成电网功率损耗增加，线路和设备过热； 引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电力设备 损坏； 造成继电保护和自动装置误动作； 增大磁场干扰，影响电子仪表和通信系统的正常工 作，降低通信质量。
国外电力专家对谐波标准的认识
(1) 谐波标准制定受经验影响，各国的经验都是在 谐波问题长期研究和治理过程中逐步积累的，各国形成 谐波标准时考虑的因素也是多样化的，很少有标准是完 全建立在对系统特性的详细理论研究基础上，所以标准 在形式上大多是趋于经验和保守的。 (2) 各国在制定谐波标准时，充分考虑了本国电力 系统的特殊性以及多种关注因素。不同国家的标准，例 如英国和新西兰标准，存在较大差异也是正常的。 脱离各国背景，评论不同国家标准优劣是没有意义 的;同样,不了解本国实际情况套用他国标准也是不妥的。
区分了基频和非基频分量（总谐波）
三相三线制电力系统没有中性线电流，有效三相电压和 电流的计算表示为
2 Ua Ub2 U c2 Ue 3 2 Ia Ib2 I c2 Ie 3
三相三线制电力系统与无法采用人为中性点来测量相电压， 则有效三相电压可以用相间电压方均根值计算
2 2 2 U ab Ubc U ca Ue 3
在电气化铁道谐波评估方面，我国电力和铁路部门长期以 来存在较大争议。 综合考虑国内外经验，我国铁路专家认为对电气化铁路 谐波考核应主要针对谐波电压，采用总量控制方法，以电铁
电力系统中的谐波和谐波抑制
电力系统中的谐波和谐波抑制一、前言电力系统中谐波的存在危害是多方面的，如影响线路的稳定运行和电网的质量，减少变压器的实际使用容量，缩短电力电容器的使用寿命，甚至谐波严重时，还会使电容器击穿或爆炸，谐波还会干扰通信系统，引起电力测量不准确等多方面的危害，逐渐引起了人们的高度重视。
二、谐波的产生电力系统谐波来自于3个方面：一是发电机质量不高产生的谐波；二是输配电系统产生的谐波；三是用电设备产生的谐波。
其中用电设备产生的谐波最多。
1、发电机的谐波发电机在实际运行时，气隙磁场非严格正弦波，含有一定谐波成分，因此发电机输出电压本身就含有一定谐波，但一般来说很少。
谐波电压的幅值和频率取决于发电机本身结构和工作状态。
2、输配电系统的谐波输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，该谐波主要是磁路非线性引起的。
变压器的原边绕组通常加的是正弦电压，变压器的励磁电流产生磁通，由于磁路的非线性，要产生正弦波磁通，励磁电流应为尖顶波，若励磁电流为正弦波，磁通将为平顶波。
若励磁电流为尖顶波，则作为受电端的变压器的原边，电流中含有谐波；若磁通为平顶波，那么副边相电压将为非正弦波，输出电压就含有谐波成分。
3、用电设备的谐波在用电设备中，主要有下面一些设备产生谐波。
（1）晶闸管整流设备。
晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而经电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然含有大量的谐波。
如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%，接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随着电容值的增大而增大。
经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源。
（2）变频装置。
变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成分很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频器调速的发展，对电网造成的谐波也越来越大。
3次谐波阻抗模公式
3次谐波阻抗模公式谐波是指频率是基波频率的整数倍的波形。
在电力系统中，谐波会引起电流和电压的失真，导致电力设备的过热、噪音、振动等问题。
为了研究和解决谐波问题，需要对谐波阻抗进行分析和计算。
谐波阻抗是电力系统中电流和电压谐波分量之间的比值。
对于3次谐波，谐波阻抗模公式可以用来计算3次谐波阻抗的大小。
在电力系统中，3次谐波阻抗是非常重要的，因为它是谐波滤波器的设计和谐波抑制的基础。
3次谐波阻抗模公式可以表示为：Z3 = V3 / I3其中，Z3表示3次谐波阻抗的模值，V3表示3次谐波电压的有效值，I3表示3次谐波电流的有效值。
3次谐波阻抗模公式的计算步骤如下：1.测量电压：使用合适的谐波测量设备，测量电力系统中3次谐波电压的有效值。
这可以通过连接测量设备到电源线路或设备上来实现。
2.测量电流：使用合适的谐波测量设备，测量电力系统中3次谐波电流的有效值。
这可以通过连接测量设备到电流线路或设备上来实现。
3.计算谐波阻抗：将测量到的3次谐波电压有效值除以测量到的3次谐波电流有效值，得到3次谐波阻抗的模值。
通过计算得到的3次谐波阻抗模值可以用来评估电力系统中的谐波问题。
如果3次谐波阻抗模值较大，说明电力系统对3次谐波的抑制能力较弱，可能导致谐波问题。
在这种情况下，可以考虑采取一些措施来减少谐波，例如安装谐波滤波器或优化电力系统的谐波阻抗。
总之，3次谐波阻抗模公式是电力系统中谐波问题研究和解决的基础。
通过测量电压和电流的有效值，并进行相应的计算，可以得到3次谐波阻抗的模值。
这个值可以用来评估电力系统中的谐波问题，并采取相应的措施来解决谐波问题，保证电力系统的安全和稳定运行。
风电机组谐波分析及控制
1 引言谐波问题一直是电力系统较为关注的电能质量问题, 新型的变速风力发电机组由于采用了大容量的电力电子设备, 在向电网送出有功功率的同时还会将一定量的谐波注入电网。
评估和分析风电机组向公共连接点注入的谐波电流, 以及估算电网中主要母线的谐波影响是十分必要的。
2 谐波的概念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里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
2.1 谐波的产生在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致，如电力电子原件、开关电源及电容器组等。
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，产生谐波。
其与基波电流相叠加，使原有波形畸变，形成非正弦电流，对电能质量产生影响。
在供电网络阻抗下这样的非正弦曲线电流导致一个非正弦曲线的电压降。
在供电网络阻抗下产生谐波电压的振幅等于相应谐波电流和对应于该电流频率的供电网络阻抗Z 的乘积。
次数越高，谐波分量的振幅越低，能量越小。
2.2 谐波的危害Ⅰ.降低变压器、断路器、电缆等的系统容量；Ⅱ.加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备；Ⅲ.危害生产安全与稳定，使设备产生误动作；Ⅳ.浪费电能等。
在风力发电方面，由于现阶段使用的风力发电机多为双馈异步发电机，其转子侧由变频系统提供励磁电流。
变频系统对谐波干扰十分敏感，如系统谐波过大，极易发生设备损坏，对风力发电机自身运行产生危害。
同时，由于谐波的并网，可能使变电所保护原件误动作，可能导致大面积变电设备跳闸，严重影响发电公司的运行。
2.3 谐波的分类谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角，但其频率都是基波的整数倍。
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。
根据谐波频率的不同，可以分为奇次谐波和偶次谐波，一般讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
谐波电流的危害
谐波电流有什么危害谐波电流是一切谐波问题的根源，谐波电压也是由于谐波电流导致的。
因此，一般在研究谐波导致的危害时，主要指谐波电流的危害。
谐波电流的危害主要有7个方面：第一：导致电缆过热谐波电流流过电缆时，会导致电缆过热。
造成这种现象的原因是交流电流的趋肤效应。
趋肤效应是交流电流流过导体时，向导体的表面集中的一种物理现象，电流的频率越高，电流越向导体表面集中。
由于趋肤效应，当频率较高的谐波电流流过导体时，导体的有效截面积小于导体的实际截面积。
截面积小，意味着有更大的电阻，也就意味着会产生更大的热量。
当频率较高的谐波电流流过导体时，导体呈现的电阻比基波电流要大，因此同样幅度的谐波电流比基波电流产生更大的热量。
导体损耗与谐波畸变率的关系如图1所示。
图1 铜线损耗与谐波畸变率的关系对于谐波电流产生更大热量的问题必须重视。
因为我们在进行线路设计时，导体的截面积是按照基波频率设计的，而当这些导体中流过谐波电流时，呈现更大的电流密度，导致更大的电阻损耗（I2R），从而导致导体发热。
导体过热会导致电缆早期老化、甚至诱发火灾。
第二：导致变压器过热谐波电流流过变压器时，会导致变压器发出额外的热量，使变压器在没有达到额定功率时便出现温度过高的现象，导致变压器的实际容量降低。
在工业上，一些变压器的负荷主要是变频器、中频炉等谐波源设备，这时，发现变压器仅仅达到50%负荷时，就温度过高。
在商业上，随着一些建筑物中的节能灯、以PC机为代表的信息设备等非线性负荷增加，变压器过热的现象也十分常见。
过高的温度会缩短变压器的寿命。
为了避免变压器过热，当负载是谐波源时，必须降额选用变压器（使变压器不工作在额定功率下）。
一种专门用于谐波条件下的变压器称为k等级变压器，这种变压器的绕组和铁心都按照更大功率的情况进行设计，能够承受谐波电流产生的额外的热量。
谐波电流造成变压器过热的原因是谐波电流增加了线圈绕组的电阻损耗（称为铜损）和铁心的损耗（称为铁损）。
如何减少电压谐波的方法
如何减少电压谐波的方法
要减少电压谐波，你可以考虑以下几种方法：
1. 使用谐波滤波器：谐波滤波器通过消除电网中的谐波，来减少电压谐波。
根据谐波的频率和特性选择适当的谐波滤波器，常见的谐波滤波器包括谐波阻抗和谐波扼流板。
2. 采用谐波抑制变压器：谐波抑制变压器是一种专门用于减少电网中的谐波的装置。
它可以将谐波电流与非谐波电流分离，并通过消耗谐波电流的方式减少电压谐波。
3. 减少非线性负荷：非线性负荷如整流器、变频器等可以产生谐波。
通过减少或优化非线性负荷的使用，可以降低电网中的谐波水平。
4. 合理设计电网和电气设备：在设计电网和电气设备时，应当考虑谐波的影响。
合理选择电气设备的额定容量和工作条件，使用合适的物料和设备，可以有效减少电压谐波。
5. 在电网接入点处安装滤波器：在电网接入点处安装谐波滤波器可以有效吸收电流谐波，从而减少电压谐波。
需要注意的是，具体采取哪种方法取决于谐波的频率、幅度和电网的要求。
建议
在实施前咨询专业的电气工程师来确定最合适的方法。
电力系统中的谐波问题
高产 生谐波 ； 是输 配 电系统产 生谐 波 ； 二 三是 用 电设 备产 生谐波 。其 中用 电设 备产 生 的谐波 最 多。 发 电机 由 于 三 相 绕 组 制 作 上 很 难 做 到 绝 对 对 称 ． 心也 很难 做到绝 对 均匀 和其 他一些 原 因 ， 电 铁 发
成 奇次 谐波 电流 。
（） ５ 家用 电器 。电视机 、 录像 机 、 计算 机 、 调光灯
具 、 温炊具 等 ， 调 因具 有调 压 整 流装 置 ， 产 生 较深 会
虑经 济 ， 工作 磁密 选择 在磁 化 曲线 的近饱 和段 上 ， 其
这样 使磁 化 电流呈 尖顶 波形 ， 而含有 奇次谐 波 。 因
量。 目前谐 波 与 电磁 干 扰 、 功率 因数 降低 已并列 为 电
力 系统 的三 大公 害 。 因而 了解 谐 波产 生 的机 理 ， 研究
消除 电力系 统 中的谐 波 ，对 改善 供 电质量 和确 保 电 力 系 统安全 经济 运行有 着 非常重 要 的意义 。
相 电极 很 难 同 时 接 触 到 高低 不 平 的 炉 料 ，使 得 燃
的奇 次谐波 。在 洗衣机 、 电风扇 、 调器等 绕 组设备 空
中． 因不平衡 电流 的变 化也 能 使波形 改变 。 些家用 这
在用 电设 备 中 ， 面 的设 备都 能产 生谐 波 。 下 （ ）晶 闸管 整 流设 备 。 由于 晶 闸管整 流 在 电力 １ 机 车 、 电解槽 、 电装 置 、 关 电源 等许 多方 面得 铝 充 开
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８ ・ ７
维普资讯
牛 荣健 ， 张晓琴 ： 电力 系统 中的谐 波 问题 着 电力 电子 技术 的发 展及 其 在 工 业 、 通 及 家庭 中 交
电压谐波标准
电压谐波标准一、电压谐波含量电压谐波含量是指电压波形中偏离基波的分量。
这些分量通常是由非线性负载（如电力电子设备、电动机等）产生的。
电压谐波含量可以用以百分比表示，也可以用峰值系数表示。
二、电压谐波阻抗电压谐波阻抗是指系统对谐波电流的电阻。
它取决于系统的阻抗和电源内阻抗。
在电力系统中，谐波电流会在电源和负载之间流动，因此电压谐波阻抗对于确定谐波电流的大小和分布非常重要。
三、电压谐波系数电压谐波系数是指电压波形中谐波分量与基波分量的比值。
这个系数用于评估电压波形中谐波的严重程度。
通常，电压谐波系数不应超过规定值，以避免对电力系统造成不良影响。
四、电压谐波相位电压谐波相位是指谐波分量相对于基波分量的时间偏移。
在电力系统中，不同相位的谐波可能会相互抵消或增强，因此对于电力系统的稳定性和电力设备的运行性能都有影响。
五、电压谐波频率电压谐波频率是指电压波形中谐波分量的频率。
在电力系统中，不同的负载和电源会产生不同频率的谐波。
为了防止对电力系统造成不良影响，需要对不同频率的谐波进行限制。
六、电压谐波平衡电压谐波平衡是指电力系统中不同相位的谐波分量之间的平衡关系。
如果系统中不同相位的谐波分量不平衡，将会导致电力系统的波动和不稳定。
因此，在电力系统中需要采取措施来平衡不同相位的谐波分量。
七、电压谐波测量电压谐波测量是指对电力系统中的电压波形进行测量和分析的过程。
通过测量和分析电压波形中的谐波分量，可以评估电力系统的稳定性和性能，以及采取必要的措施来减少谐波的影响。
八、电压谐波限制电压谐波限制是指对电力系统中的电压谐波含量进行限制和管理。
为了防止对电力系统造成不良影响，需要对电压波形中的谐波含量进行限制和管理。
通常，电力监管机构会制定相应的标准和规定来限制电压谐波含量，以确保电力系统的稳定性和可靠性。
谐波闪烁设备阻抗
谐波闪烁设备阻抗
谐波闪烁设备的阻抗是指该设备在特定频率下的电阻和电抗之和。
电阻是设备的固有属性，与设备的材料和结构有关；而电抗则与设备的振动模式和频率有关。
阻抗的测量通常采用专业的测量仪表，这些仪表可以灵活地设置参数，测量单相或三相真有效值电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率，以及谐波、电压电流不平衡度等参数。
此外，阻抗的测量还需要满足特定的标准，如IEC 61000-3-3(32°)、IEC 61000-3-11标准以及VDE4105阻抗角为30°、50°、70°、85°的试验测试要求。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询电气工程专家或查阅电气工程相关书籍。
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(2) 三相
如果负载电压是220V且不平衡，那么，中性线上就会流过基波的三相不平衡电流和三相的3次的和3的倍数次谐波电流之和，而ABC各相的线电流和单相时是一样的规律。
如果三相负载是平衡的，负载作三角形联接时，输入线电流中没有3次及3的倍数次谐波电流，但可以在负载中流通；如果星形连接且不引出中性点，则输入线电流和负载电流都没有3及3的倍数次谐波。
6 谐波量计算中的难题
(1) 商、住、办公楼的难题
这是因为缺乏单个用电设备各谐波次数的发射水平，缺乏它们的使用规律，别说谐波电流，就是基波电流也难以估算准确，而工业设备明显不同，用电设备数量是可数的，用电规律也是可予期的，因而估算各次谐波应有可能性。
(2) 中性线谐波电流的合成。
另外还有一种是通断调压，输出的每个交流正弦波是完整的，但不足50Hz，按比例被切去了一部分周波，例如剩下的周波数若为40Hz，则输出电功率为80%，可用于控制电阻炉加热的温度。输入线电流的谐波成分减少，但50Hz附近的间谐波量增加，本文对此不讨论。
直流输出用电感滤波的整流桥，从交流侧发射出的谐波具有电流源的性质，也可称为电流型谐波源。整流桥可以是不可控的二级管，也可为晶闸管，最常见的设备为电冶金电化学直流电源、直流调速装置等。
(1) 基波电流
这是三相负荷不平衡的结果，通常对母线而言不超过变压器额定电流的10%，否则对Yyn绕组接线而言，将有相电压的严重不对称，见文献[8]，对Dyn接线变压，虽不受限制，但由于设计对负荷的均衡分配，估计也不易超过10%。对N分支干线而言，很有可能超过相线电流的10%，要具体工程具体分析，特别是工业中有较大功率的单相设备时;商、住、办公楼则要看支干N线哪一级的N线。
(2) 中线电流(I)
中线电流包括不平衡的基波电流，3次和 9次谐波电流则是各相之代数和，对5次谐波分析如下：A、B、C三相，对基波A-B相位差120°。对5次则差600°，相差600°即差240°；同理 A-C相差240°同，对5次则差1200°，差1200°即差120°。再看7次，基波差120°，7次则差840°即差120°，基波差240°，7 次即差1680°就是240°。因此在下面的分析计算中，中性只增加了3次、9次等3的倍数的谐波。
8 特殊问题—中性线(N)上谐波
N线上的谐波主要成分是3次，它是三相3次谐波的合成，如果谐波成分大了，将使N线导体包括变压器的内部母线，接头过热，因此要分析下面一系列问题：如何估算N线电流，如何选择N线截面，要选用K系数变压器吗？
8.1 如何估算N线电流(IN)
N线电流包括基波电流与谐波电流，用N线又分N母线与分支N线，谐波电流源又分三种类型，先从简单问题开始：
它由两部分组成：第一部分为三相的3次及3的倍数奇数次谐波的合成，通常计及3次9次即可；第二部分为三相的5次、7次、11次等非3的倍数的奇数次谐波的合成。
7 谐波阻抗的计算
按IEC标准[5]的介绍，谐波阻抗的计算是很复杂的，现已有几个测量计算方法，但没有一个是完全满意的，即使有最好的计算机软件和网络分析仪，虽然它可能对缺乏可靠的数据进行补偿。此外，网络的谐波阻抗随时间变化，可能有显著的变化。谐波阻抗Zh=h×X1（谐波次数×基波电抗）似乎是顺理成章的，但这是有严格限制条件的，即没有大的并联补偿电容和没有大的电缆网络，13次及以下谐波源不可能发生谐振。若想按上式推算并希望通常有优于20%的准确度，则对电力(中、高压)系统的阻抗有某些定量要求；如果电力系统中有单一的或多重的并联谐振回路，则另有计算方法，详见文献[5]的介绍。
2 谐波源分类[1]
2.1 工厂设备的低频骚扰概述
在讨论谐波源之前，先简述低频传导骚扰源见表1。
2.2 谐波源分类
(1) 半导体变流器
半导体器件是可控的，例如晶闸管(SCR),也可以是不可控，例如二级管，这些变流器又可分为三类，它们有各自单独的谐波发射规律。
移相调压，输出仍是交流，正弦波被切出一部分，因而输出不是正弦波，有效值随移相角增大而变小，白炽灯调光器，取暖炉和电炊具控制器输出电流。典型设备如软A启动器，白炽灯调光器，取暧炉和电炊具控制器等，有三相也有单相的，常用电功率器件为晶闸管反并联或双向晶闸管。
一、 引言 一个理想的电力系统是以单一恒定频率与规定幅值的稳定电压供电的。但实际上，由于近年来随着科学技术的不断发展，在电力系统中大功率换流设备和调压装置的利用、高 压直流输电的应用、大量非线性负荷的出现以及供电系统本身存在的非线性元件等使得 系统中的电压波形畸变越来越严重，对电力系统造成了很大的危害，如：使供电系统中 的元件损耗增大、降低用电设备的使用寿命、干扰通讯系统等。严重时甚至还能使设备 损坏，自动控制失灵，继电保护误动作，因而造成停电事故等及其它问题。所谓"知己知 彼，百战不殆"，因此,要实现对电网谐波的综合治理,就必须搞清楚谐波的来源及电网在 各种不同运行方式下谐波潮流的分布情况，以采取相应的措施限制和消除谐波，从而改 善供电系统供电质量和确保系统的安全经济运行。 二、 电力系统谐波的来源 电力系统中谐波源是多种多样的。主要有以下几种： 1、系统中的各种非线性用电设备如：换流设备、调压装置、电气化铁道、电弧炉、荧光 灯、家用电器以及各种电子节能控制设备等是电力系统谐波的主要来源。这些设备即使 供给它理想的正弦波电压，它取用的电流也是非线性的，即有谐波电流存在。并且这些 设备产生的谐波电流也会注入电力系统，使系统各处电压产生谐波分量。这些设备的谐 波含量决定于它本身的特性和工作状况，基本上与电力系统参数无关，可视为谐波恒流 源。 2、供电系统本身存在的非线性元件是谐波的又一来源。这些非线性元件主要有变压器激 磁支路、交直流换流站的可控硅控制元件、可控硅控制的电容器、电抗器组等。 3、如荧光灯、家用电器等的单个容量不大，但数量很大且散布于各处，电力部门又难以 管理的用电设备。如果这些设备的电流谐波含量过大，则会对电力系统造成严重影响， 对该类设备的电流谐波含量，在制造时即应限制在一定的数量范围之内。 4、发电机发出的谐波电势。发电机发出谐波电势的同时也会有谐波电势产生，其谐波电 势取决于发电机本身的结构和工作状况，基本上与外接阻抗无关。故可视为谐波恒压源 ，但其值很小。 三、 电力系统谐波潮流计算 所谓电力系统谐波潮流计算，就是通过求解网络方程In=YnUn (n=3,5,7…...n：谐波次 数。In为谐波源负荷注入电网的n次谐波电流列向量。Yn为电网的n次谐波导纳阵。Un为 电网中各节点母线的n次谐波电压列向量)。求得电网中各节点（母线）得谐波电压，进 而求得各支路中的谐波电流。 当电力系统中存在有谐波源时，此时系统中个接点电压和支路电流均会有高次谐波。为 了确定谐波电压和谐波电流在供电系统中的分布，需要对谐波阻抗构成的等效电路进行 潮流计算，同时当整流装置供电系统中有容性元件存在时，还要根据各支路谐波阻抗的 性质和大小，来检验有无谐振的情况。 进行谐波潮流计算，首先必须确定电网元件的谐波阻抗。 （3.1）、 电网各类元件的谐波阻抗： （1）、同步发电机的谐波阻抗 合格的发电机的电势是纯正弦的，不含有高次谐波，其发电机电势只存在于基波网络。 在高次谐波网络里，由于发电机谐波电势很小，此时可视发电机谐波电势为零。故其等 值电路为连接机端与中性点的谐波电抗 ****。 其中 XGn=nXG1-------------（1） 式中 XG1为基波时发电机的零序、正序或负序电抗，有该次谐波的序特性决定 如果需要计及网络损耗，对于发电机，可将其阻抗角按85度估计，对于输电线，变压器 和负荷等元件的等值发电机，可将其阻抗角按75度估计。。 （2）、变压器的谐波阻抗 电力系统谐波的幅值常是随着频率的升高而衰减，故在基波潮流计算尤其是高压电网中 ，常忽略变压器的激磁支路和匝间电容。在计算谐波电流时，只考虑变压器的漏抗，且 认为与谐波次数所认定的频率成正比。在一般情况下，变压器的等值电路就简化为一连 接原副边节点的谐波电抗**** 其中 *** 为变压器基波漏电抗。 在高次谐波的作用下，绕组内部的集肤效应和临近效应增大，这时变压器的电阻大致与 谐波次数的平方成正比，此时的变压器谐波阻抗为： Zn=sqrt(n)RT1+jnXT1-------------------------------（3） 其中RT1为基波时变压器的电阻。 对于三相绕组变压器，可采用星型等值电路，其谐波阻抗的计算方法通上。 当谐波源注入的高次谐波电流三相不对称时，则要根据变压器的接线方式和各序阻抗计 算出三相谐波阻抗。 3）电抗器的谐波阻抗 当只计及电抗器感抗时，对n次谐波频率为： XLn=Nxl*UN/sqrt(3)IN 4）、输电线路的谐波阻抗 输电线路是具有均匀分布参数的电路，经过完全换位的输电线路可看作是三相对称的。 在潮流计算中，通常以集中参数的PI型等值电路表示。如下图： 在计及分布特性的情况下，则： ZLn=Znsh(rnl) Yln/2=(chrnl-1)/(Znshrnl) ZN和RN分别为对于于该次谐波时线路的波阻抗和传播常数。 其中 Zn=sqrt(Z0n/Y0n) Rn=sqrt(Z0nYon) Z0N和Y0N 分别为该次谐波时输电线路单位长度的阻抗和导纳 五）、负荷的谐波阻抗 在谐波潮流计算时，基波部分可按节点注入功率看待，而在谐波网络中将它看作是恒定阻抗，近似地可认为综合负荷为一等值电动机。其综合负荷的谐波等值阻抗值为： ZN=SQRT（N）R1+JNX1 其中 R1，X1 为基波等值电动机的负序电阻、电抗、其值可由该节点的基波电压、功率 值经换算求得。 零序电流一般不会进入负荷，因而在零序性的高次谐波网络里，可忽略负荷支路。 当确定了电路中各电气元件的谐波阻抗后，可以构成一个谐波作用的等效电路，以便进行计算，绘制谐波作用下的等效电路时应注意以下几个特点： （1）、谐波作用的等效电路，均应以整流装置为中心，按照实际接线构成，于是整流装 置视为谐波源，而电力系统的发电机不是以能源出现，而是作为谐波源的负载阻抗的一 部分。 （2）、电路元件阻抗可以用有名值进行计算，也可以用标幺值进行计算。当采用有名值 进行计算时，全部电路应折算到某一基准电压，便于分析和应用。 （3）一般计算中，元件的所有电阻均可忽略，但是当系统某一部分发生或接近并联或串 联谐振时，此时的电阻影响却不能忽略。 （4）、在谐波电流近似计算中，所确定的是整流装置侧的总谐波电流，根据谐波作用等 效电路，才能确定各支路谐波电流和电压的分布。 3.2、 谐波潮流计算 （3.2.1）、无容性元件网络的谐波潮流计算 （1）、对称系统的谐波潮流计算 对称系统中三相情况相同，因此可以按一相情况来计算。 当确定了整