电力系统的谐波
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质量的一个不容忽视的因素。
谐波不仅会导致电力设备的损坏，还会增加电能损耗，降低电力系统的可靠性。
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，具有十分重要的意义。
一、谐波的产生要理解谐波，首先需要了解它的产生原因。
谐波主要来源于电力系统中的非线性负载。
常见的非线性负载包括各种电力电子设备，如变频器、整流器、逆变器等，以及电弧炉、荧光灯等。
以变频器为例，它通过对电源进行快速的通断控制来实现对电机转速的调节。
在这个过程中，电流和电压的波形不再是标准的正弦波，而是包含了各种频率的谐波成分。
整流器在将交流电转换为直流电的过程中，由于其工作特性，也会产生谐波。
同样，电弧炉在工作时，电弧的不稳定燃烧会导致电流的剧烈变化，从而产生谐波。
二、谐波的危害谐波的存在给电力系统带来了诸多危害。
对电力设备而言，谐波会使变压器、电动机等设备产生额外的损耗，导致设备发热增加，缩短使用寿命。
对于电容器来说，谐波电流可能会使其过载甚至损坏。
在电能质量方面，谐波会导致电压和电流波形的畸变，使电能质量下降，影响用电设备的正常运行。
例如，对于计算机等精密电子设备，谐波可能会引起数据丢失、误操作等问题。
此外，谐波还会增加电力系统的无功功率，降低功率因数，从而增加线路损耗和电能浪费。
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。
目前，常用的谐波分析方法主要有傅里叶变换、小波变换和瞬时无功功率理论等。
傅里叶变换是谐波分析中最常用的方法之一。
它可以将一个复杂的周期性信号分解为不同频率的正弦波分量，从而得到各次谐波的幅值和相位信息。
然而，傅里叶变换在处理非平稳信号时存在一定的局限性。
小波变换则能够很好地处理非平稳信号，它通过对信号进行多尺度分析，可以更准确地捕捉到信号在不同时间和频率上的特征。
电力系统中的谐波问题与分析技术研究
电力系统中的谐波问题与分析技术研究引言：现代社会对电力的需求越来越大，电力系统的稳定运行对于社会经济的发展至关重要。
然而，电力系统在运行过程中会面临一些问题，如谐波问题。
谐波是电力系统中的一种普遍现象，它对系统的稳定性和设备的正常运行产生了不可忽视的影响。
因此，对电力系统中的谐波问题进行深入研究和分析，提出相应的解决方法和技术手段是非常必要的。
一、谐波问题的定义与影响1. 谐波的定义谐波是指电力系统中存在的频率是基波频率整数倍的谐振现象。
电力系统中产生谐波的主要原因包括非线性负载、发电机组的谐波励磁和谐波源的接入等。
谐波问题主要表现在电压和电流波形畸变、系统损耗增加以及设备寿命缩短等方面。
2. 谐波问题的影响谐波对电力系统的影响主要体现在以下几个方面：（1）设备损坏：谐波会导致电力设备的工作电流和温度升高，进而加速设备的老化和损坏；（2）电网损失：谐波会导致电网中的有功和无功损失增加，降低系统的效率；（3）通信干扰：谐波会对通信设备产生干扰，降低通信质量和可靠性。
二、谐波分析技术为了解决电力系统中的谐波问题，需要进行谐波分析，找出谐波源，并提出相应的处理措施。
目前，谐波分析技术主要包括频谱分析和时域分析两种方法。
1. 频谱分析频谱分析是通过观察电力系统中各频率成分的振幅和相位关系，以及谐波频率分布情况来分析谐波问题。
常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和小波变换。
（1）傅里叶变换傅里叶变换能够将信号在频域中分解成各个频率成分，并得到各频率成分的幅度和相位信息。
通过对电压或电流波形进行傅里叶变换，可以得到具体的谐波频率及其振幅，从而判断谐波的产生原因。
（2）小波变换小波变换是一种时频分析方法，能够同时提供时间和频率信息。
它通过对信号进行连续的分解，得到各个频率成分在时域和频域上的分布情况，更能反映谐波在时间上的变化特性。
2. 时域分析时域分析是通过观察电力系统中各时刻的电压和电流波形来分析谐波问题。
常用的时域分析方法包括快速傅里叶变换和窗函数法。
电力系统中谐波的危害与产生
电力系统中谐波的危害与产生电力系统中谐波是指频率是电力系统基波频率的整数倍的电压或电流波形，其频率通常为50Hz或60Hz。
谐波是电力系统中的一种电磁干扰，可能引起许多问题和危害，包括设备的过热、降低效率、产生故障以及影响电力网络的稳定性。
谐波的产生主要是由于非线性负载和电源引起的，下面将详细讨论谐波的危害与产生。
谐波的危害：1. 电力设备过热：谐波会导致设备内部的电压和电流波形畸变，造成设备的过载和过热。
设备过热会导致设备寿命缩短，甚至发生火灾等危险。
2. 降低设备效率：设备在谐波环境下工作时，可能会发生电流滞后和电压损失，导致设备的效率降低。
例如，变压器在谐波环境下由于电流滞后而产生降温，这会导致能量损失和电力供应的不稳定。
3. 产生设备故障：谐波会导致设备的电压和电流波形失真，从而损坏设备的绝缘性能和电线连接，引发故障。
例如，变频器引起的谐波可能导致电机绝缘击穿，造成电机损坏。
4. 影响电力网络的稳定性：谐波会改变电力系统的频谱特性，降低系统的稳定性。
谐波的存在可能导致电力网络中的共振现象，引起电压和电流的不稳定性，进一步导致电力系统的故障。
谐波的产生：1. 非线性负载：非线性负载是指对电压和电流响应非线性的负载设备。
这些设备通常包括整流器、变频器、电弧炉、放电灯等。
非线性负载会引起谐波电流的产生，造成电力系统的谐波问题。
2. 电源：电源本身也可能产生谐波。
例如，由于电力系统中存在电压降低和电压暂降，电源系统中的设备可能引入谐波频率。
3. 并联谐波滤波器：并联谐波滤波器通常用于减少负载设备引起的谐波，但滤波器本身可能引入谐波频率。
4. 反射和谐波：电力系统中的传输线上的谐波可能会反射，并返回到电源系统中，从而产生额外的谐波。
为减少谐波的危害，可以采取以下措施：1. 负载侧的措施：使用非线性负载时，可以采取滤波器、谐波限制器等措施来减少谐波的产生。
2. 电源侧的措施：电源系统应具备良好的谐波抑制能力，可以采用对称三相电源供应、提高电源的电压和频率稳定性等措施。
电力系统谐波基本原理
电力系统谐波基本原理一、谐波定义谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。
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。
当电流流经非线性负载时，负载不能吸收全部的基波能量，剩余的部分就会以高次谐波的形式释放出来。
二、谐波产生电力系统中的谐波主要来源于两方面：一方面是由于发电机和变压器等元件的非线性特性；另一方面是由于电力电子设备、整流器、逆变器等的大量应用。
这些设备在正常工作时会产生大量的谐波电流，注入到电力系统中，对电力系统造成影响。
三、谐波频率谐波的频率是基波频率的整数倍。
对于50Hz的基波频率，其产生的谐波主要为50Hz、100Hz、150Hz等。
对于400Hz的基波频率，其产生的谐波主要为400Hz、800Hz、1200Hz等。
四、谐波影响谐波对电力系统的影响是多方面的，主要表现在以下几个方面：1. 增加电力损耗：由于谐波的存在，会导致线损增加，特别是在高次谐波的场合下，线损会更加明显。
2. 影响设备正常运行：谐波会导致变压器、电动机等设备的效率降低，甚至引发设备故障。
3. 干扰通信系统：高次谐波会对通信线路产生干扰，影响通信质量。
4. 引发继电保护误动作：谐波会导致继电保护装置误动作，从而引发停电事故。
5. 影响电子设备：对于电子设备来说，谐波会影响其正常工作，导致设备性能下降。
五、谐波抑制为了减小谐波对电力系统的影响，需要采取相应的措施来抑制谐波的产生和传播。
常用的抑制谐波的方法包括：1. 改善供电系统设计：采用合适的变压器连接方式和合理的供电布局，降低系统中各元件的谐波产生量。
2. 增加无功补偿装置：通过在系统中增加无功补偿装置，可以提高系统的功率因数，减小谐波电流。
3. 采用滤波器：滤波器是抑制谐波的重要手段之一，可以通过滤波器将特定频率的谐波进行过滤。
4. 使用有源滤波器：有源滤波器能够主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流，对系统中的谐波进行补偿，达到消除谐波的目的。
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。
电力系统中谐波的危害与产生
电力系统中谐波的危害与产生电力系统中谐波的危害与产生谐波指的是频率为基波频率的倍数的电信号成分，在电力系统中的原因有很多，比如电力设备的非线性负载、电子设备的交流-直流变换等。
虽然谐波信号的功率一般较低，但由于其具有频率较高、波形失真的特点，对电力系统和电力设备的运行安全和电能质量造成了一定的影响和危害。
一、对电力设备的危害1.导致设备过热：谐波信号导致电流和电压波形失真，使电力设备的磁路饱和，导致设备出现额外的损耗，产生额外的热量，从而导致设备过热、老化、性能降低。
2.损害设备绝缘：谐波会提高设备绝缘材料的介质损耗角正切值，使设备的绝缘等级下降，从而导致电气设备的绝缘性能降低。
3.损伤电动机：谐波信号会使电动机的转矩波形失真，加剧机械振动，引起转子的加速损伤或者负载不平衡问题，从而降低电动机的性能。
4.降低电力设备的寿命：谐波会使电力设备的运行稳定性降低，电力设备的寿命也随之降低。
二、对电能质量的危害1.导致电能损耗：谐波会使电能的传输损耗增大，电能的利用效率降低，从而造成电能浪费。
2.引起电压波动：谐波会使电源电压的总谐波畸变THD值增大，从而导致电源电压的变化、波动明显。
3.引起电流不平衡：谐波信号会加剧相间电流之间的差异，导致电流的不平衡问题，从而影响电力系统的运行稳定性和性能。
4.影响电力系统的稳定性：谐波会使电力系统的总谐波畸变THD值较大，从而影响电力系统的稳定性和电能质量。
为减小谐波的危害，可采取以下措施：1.选择适当的电力设备，如交流电动机、逆变器、电子变压器等，以减小非线性负载对电力系统产生的谐波。
2.配置滤波器装置，用于消除电力系统中的谐波信号。
3.加强电力设备的维护与管理，延长设备的寿命，减少谐波产生的数量。
4.优化电力系统的运行参数，如改善电力系统的谐波阻抗，减小电力系统的谐波电流等。
21.供电系统中的谐波概述详解
供电系统中的谐波概述详解概述来源“谐波”一词起源于声学。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
定义谐波 (harmonic wave)，从严格的意义来讲，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。
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的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
谐波产生的原因主要有：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。
泛音是物理学上的谐波，但次数的定义稍许有些不同，基波频率2倍的音频称之为一次泛音，基波频率3倍的音频称之为二次泛音，以此类推。
傅里叶级数法国数学家傅里叶在1807年就写成关于热传导的基本论文《热的传播》，向巴黎科学院呈交，但经拉格朗日、拉普拉斯和勒让德审阅后被科学院拒绝，1811年又提交了经修改的论文，该文获科学院大奖，却未正式发表。
傅里叶在论文中推导出著名的热传导方程，并在求解该方程时发现解函数可以由三角函数构成的级数形式表示，从而提出任一函数都可以展成三角函数的无穷级数。
傅立叶级数（即三角级数）、傅立叶分析等理论均由此创始。
1822年，傅里叶出版了专著《热的解析理论》（Theorieanalytique de la Chaleur ，Didot ，Paris，1822）。
这部经典著作将欧拉、伯努利等人在一些特殊情形下应用的三角级数方法发展成内容丰富的一般理论，三角级数后来就以傅立叶的名字命名。
电力系统中的谐波与电磁干扰分析
电力系统中的谐波与电磁干扰分析导言：电力系统是现代社会运转的重要基础设施之一，但在其运行过程中，常常会面临谐波和电磁干扰的问题。
谐波是指电力系统中出现的频率是基波频率的整数倍的电压或电流成分，而电磁干扰则是指电力系统中的电磁波辐射对其他电子设备和通信系统的干扰。
本文将深入分析电力系统中的谐波和电磁干扰的原因、危害以及相应的解决方法。
一、谐波的形成和危害1. 谐波的形成谐波是由于非线性负荷在电力系统中的存在引起的。
非线性负荷如电子电器、电感、电容等设备，在工作时会产生非线性电流，在电源电压的作用下，会将谐波电流注入电力系统中。
这些谐波电流会使电力系统中的电流波形变成失真的非正弦波形。
2. 谐波的危害谐波对电力系统和设备都会造成一定的危害。
首先，谐波会引起电力系统中的电流和电压的失真，导致电能质量下降。
其次，谐波会引发电力系统中的共振问题，进而损坏电容器、互感器等设备。
此外，谐波还会导致电力系统中的电机运行不稳定，降低设备的寿命，甚至引起设备的故障和损坏。
因此，谐波问题应引起足够的重视。
二、电磁干扰的产生和危害1. 电磁干扰的产生电磁干扰是电力系统中的电磁波辐射对其他电子设备和通信系统的干扰。
电力系统中各种设备和传输线路中的电流和电压会产生电磁场，这些电磁场以无线电波的形式辐射出去，与其他设备和系统产生相互作用，引起电磁干扰问题。
2. 电磁干扰的危害电磁干扰会带来许多危害。
首先，电磁干扰会影响通信系统的正常运行，导致通信中断、信息传递错误等问题。
其次，电磁干扰会影响其他电子设备的正常工作，引起设备的故障和损坏。
此外，电磁干扰还可能对人体健康造成一定的影响，引起生理和心理方面的问题。
三、谐波和电磁干扰的解决方法为了解决电力系统中的谐波和电磁干扰问题，可以采取以下方法：1. 谐波的解决方法（1）降低非线性负荷的影响：通过选用低谐波电器设备、采用滤波电容器等措施来减少非线性负荷对电力系统的谐波注入。
（2）滤波器的应用：在电力系统中安装合适的谐波滤波器，可以过滤掉谐波成分，减少谐波的产生和传播。
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。
电力系统谐波的研究与治理
分析方法包括：频域分析、时域分析和统 计方法等。
分析过程中需要考虑电力系统的运 行状态、负荷特性和设备参数等因 素，以便更准确地分析谐波的影响 。
03
电力系统谐波治理方案
无源滤波器
总结词
无源滤波器是一种常见的谐波治理方案，具有结构简单、运行可靠、成本低等优 点。
详细描述
无源滤波器主要由电感、电容和电阻组成，通过设计合理的电路参数，可以滤除 电力系统中的谐波电流。无源滤波器通常安装在电力系统中，对特定频率的谐波 电流进行滤除，同时还可以改善系统的功率因数。
有源滤波器
总结词
有源滤波器是一种先进的谐波治理方案，能够实时监测和补 偿电力系统中的谐波电流。
详细描述
有源滤波器通过采样和计算，实时监测系统中的谐波电流， 并产生相应的补偿电流进行抵消。有源滤波器具有灵活性和 可扩展性，可以同时补偿多个谐波频段，对谐波电流进行动 态跟踪和补偿。
混合滤波器
总结词
混合滤波器是一种综合方案，结合了无源滤波器和有源滤波器的优点，具有更高的治理效果和更低的成本。
未来发展趋势
智能化发展
随着人工智能和大数据技术的进步，电力系统谐波治理将更加智 能化，包括智能检测、智能分析和智能控制等方面。
模块化与集成化发展
未来电力系统谐波治理将更加注重模块化和集成化，以提高治理 效果和降低成本。
绿色环保发展
随着环保意识的提高，电力系统谐波治理将更加注重绿色环保，减 少对环境的影响。
该电网公司采用了无源滤波器、有源 滤波器、静止无功补偿装置等多种技 术手段进行治理。其中，无源滤波器 主要针对特定频率的谐波进行滤除， 有源滤波器则主动消除谐波，而静止 无功补偿装置则用于动态调节无功功 率。
电力系统中的谐波分析技术及应用教程
电力系统中的谐波分析技术及应用教程简介：在电力系统中，谐波分析技术被广泛应用于电力质量监测与评估、设备故障诊断与排除、谐波滤波器的设计等方面。
本文将介绍电力系统中谐波分析的基本原理、常用的谐波分析方法以及谐波分析在电力系统中的应用。
一、谐波分析的基本原理1.1 谐波的概念谐波是指波形与基波具有相同频率但具有不同幅值和相位的波形。
在电力系统中，谐波是由非线性负载和电力设备引起的。
常见的负载谐波包括电弧炉、变频器、电子设备等。
1.2 谐波分析的原理谐波分析的基本原理是将电力系统中的电压和电流信号经过傅里叶变换，将复杂的波形分解为一系列的正弦波，然后通过计算得到各个谐波分量的频率、幅值和相位。
根据这些参数，可以评估电力系统中的谐波程度，进而采取相应的措施进行修复或优化。
二、谐波分析方法2.1 快速傅里叶变换（FFT）快速傅里叶变换是最常用的谐波分析方法之一，它可以将时域信号转换为频域信号。
通过FFT分析，可以得到电力系统中各个谐波分量的频率、幅值和相位，并进一步计算谐波总畸变率（THD）等参数。
FFT算法的优势在于高速、高效，并且可以利用现有的计算平台进行实时分析。
2.2 小波变换小波变换是一种时频分析方法，可以同时提供时间域和频域信息。
相比于FFT，小波变换在时域和频域的分辨率上更具优势，能够更准确地分析瞬态过程和短时谐波。
小波变换在电力系统中的应用越来越广泛。
2.3 自适应滤波器法自适应滤波器法结合了信号处理和协方差分析原理，可以自动识别和消除电力系统中的谐波。
通过建立自适应滤波器，可以实时跟踪电力系统中的谐波分量，并对其进行有效的滤波补偿。
自适应滤波器法在电力系统的谐波控制中具有重要的应用价值。
三、谐波分析在电力系统中的应用3.1 电力质量监测与评估谐波对电力质量产生显著的影响，会导致电压波动、电流畸变、设备损坏等问题。
通过谐波分析，可以准确评估电力系统中的谐波情况，及时发现潜在问题，并采取措施改善电力质量。
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。
电力谐波的产生原因及其抑制方法
电力谐波的产生原因及其抑制方法电力谐波指的是电力系统中出现的非正弦波形，是由于电力系统中的非线性负载和电力设备等产生的。
它会对电力系统的稳定性和运行质量产生不利影响，因此需要采取相应的抑制方法来减小谐波水平。
1.非线性负载：电力系统中广泛使用的非线性负载设备，如电弧炉、变频器、电子设备等，其负载特性是非线性的，会导致电流与电压的失配，产生谐波。
2.电力设备：电力系统中的电力设备，如变压器、发电机、变电设备等，其磁化和饱和特性也会引起谐波。
3.电力系统的并联谐振：当电容、电感等元件在电力系统中呈并联连接时，会出现谐振现象，从而产生谐波。
4.电力系统的不对称操作：电力系统中的不对称运行，如三相电流不平衡、电压不平衡等，也会引起谐波的产生。
为了减小电力谐波的影响，可以采取以下几种抑制方法：1.滤波器和补偿器：通过安装合适的谐波滤波器和补偿器，将谐波电流或电压引入这些设备中，并通过调节参数来抑制谐波。
2.谐波控制器：使用专门的谐波控制器，通过对电流进行监测和控制，实现对谐波的有效消除和抑制。
3.谐波发生器：使用谐波发生器对电力系统进行谐波注入，从而实现对谐波的消除或者切除。
4.谐波滤波器：在电力系统中添加谐波滤波器，通过对谐波进行吸收或变换，并将其回馈到电网中，以减小谐波的扰动。
5.调整电力设备：对电力设备进行调整和优化，减小非线性特性，从而降低谐波的产生。
总结起来，电力谐波的产生是由于电力系统中的非线性负载和电力设备等因素所致。
为了有效抑制电力谐波，可以采取滤波器、补偿器、控制器等方法，以减小谐波的影响。
此外，对电力设备进行调整和优化也是降低谐波的有效手段。
对于电力系统的设计和运行，应该重视谐波抑制的问题，从而保证电力系统的正常运行和供电质量。
电力系统中的谐波治理
电力系统中的谐波治理电力系统中的谐波是指频率为基波频率的整数倍的电压或电流的波动。
它们可能是由非线性负载引起的，如电脑、UPS、LED照明、变频器、电动机等。
谐波不仅会影响电力系统的稳定性和电能质量，还会给设备带来潜在的损害。
因此，对电力系统中的谐波进行治理至关重要。
在进行谐波治理之前，需要先了解谐波的特性。
谐波的主要特性包括：频率、振幅、相位、波形和谐波总畸变率（THD）。
其中，THD是指总谐波含量与基波电压或电流的比值。
THD越高，电能质量越差，设备受到的影响也越大。
治理谐波的方法主要包括：被动治理和主动治理。
被动治理是通过安装谐波滤波器等被动元件来限制谐波传播，从而达到治理的目的。
主动治理则是通过控制非线性负载，减少谐波的产生。
被动治理不仅可以减少谐波对电网的影响，还能够提高设备的寿命和可靠性。
但是，被动治理有其局限性，比如无法处理谐波产生的根本问题。
主动治理则可以从根本上解决谐波产生的问题，但成本较高，需要配备高度控制的设备。
被动治理中最常见的方法是安装滤波器，如谐波停波器、谐波抑制器等。
谐波停波器是一种被动电子设备，它可以用来过滤电路中的谐波。
谐波停波器主要由电感、电容和电阻等元件组成，其作用是消除电路中的高频噪声。
谐波抑制器是一种被动元件，它可以消除电力系统中谐波对设备的影响。
谐波抑制器主要由电感、电容和电阻等元件组成。
主动治理主要有以下几个方面：调整电脑、LED照明、UPS等非线性负载的工作状态；使用有源滤波器和多电平变频器等技术；使用LCL型滤波器等，从而控制谐波的产生和分布。
调整非线性负载的工作状态，可以减少谐波的产生，从而降低谐波的总畸变率。
有源滤波器可以根据实际需要自动选择不同的滤波器参数，从而达到滤波的目的。
多电平变频器可以产生多种不同频率的电压，从而控制谐波的产生和分布。
LCL型滤波器则可以限制谐波的传播，从而提高电能质量和设备的寿命。
在电力系统中，谐波治理需要遵循以下几个原则：首先，应尽可能采取前端控制措施，控制接入电网的非线性负载；其次，应优先考虑被动治理措施，如安装谐波滤波器等；最后，如果被动治理无法满足要求，应考虑采用主动治理措施。
电力系统谐波
11
0
( 4 ) 控制角 0 ，即相当于不可控整流。
2、A相电压和A相电流
13
图2-4
A相电压和简化后A相电流的波形
3、对A相电流进行傅立叶级数分解
1 1 ia (sin t sin 5 t sin 7 t 5 7 1 1 1 sin 11 t sin 13 t sin 17 t 11 13 17 1 sin 19 t ) 19 2 3Id
24
三、谐波特点：
1、谐波电流与输出电流脉动系数有关. 2、 5次谐波的幅值最高，而且随着r的 增加单调增加 . 3、其它谐波则只在一定的范围内变化.
25
图2-17 具有电感负载的6脉动整流 In与r 的关系
第四节 变压器的非正弦励磁电流
一、空载变压器的励磁电流
1、畸变原因： 若外施电压为： u U m sin t 则磁通 Um Φ cost Φm sin(t ) w 2 由于 f (i0 ) 为非线性曲线,故励磁电 流 i0 为尖顶波
26
28
第五节 电力机车产生的谐波
一、电力机车的工作原理
29
图2-24
电力机车整流回路原理接线图
图2-23 韶山—I型电力机车原理 接线图( 牵引工作状态 )
31
图 2-25 (a) 整流回路电流；
机车电流波 (b) 整流变压器原方电流
31
三、电力机车产生谐波电流的特点
1、机车电流的波形中只包含奇次谐 波。 2、谐波成分和大小随机车载重和行 车速度的变化而变化。 3、当考虑到换相重叠角时，波形更 接近于正弦波，高次谐波幅值减小。
0.219 0.0103
24
3、波形的傅立叶分解 基波幅值：
电力系统中的谐波
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,而其缺 点是其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,它也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.
率是基频的整倍数,例如基频为50Hz,二次 率是基频的整倍数, 谐波为100Hz,三次谐波则为150Hz.因此畸
2,产生谐波的设备
所有的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.
电力系统中的谐波分析
谐波的产生,危害及抑制
电气工程07-2 董洪凯
一 ,谐波的定义 二 ,谐波的产生 三 ,电力系统中谐波的危害 四 ,电力系统中谐波的分析和抑制 五 ,小结 六 ,参考文献 七 ,致谢
一,谐波的定义
什么叫谐波? 有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的 基础.傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用.谐 波是一个数学或物理学概念,是指周期函数或周期性的波形中 不能用常数,与原函数的最小正周期相同的正弦函数和余弦函 数的线性组合表达的部分. "谐波"一词起源于声学. 电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了 人们的注意.当时在德国,由于使用静止汞弧变流器而造成了 电压,电流波形的畸变.1945年J.C.Read发表的有关变流器 谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文. 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里叶级数分解,其 余大于基波频率的电流产生的电量.
电力系统中的谐波分析与抑制技术研究
电力系统中的谐波分析与抑制技术研究引言谐波是指在电力系统中存在的一个常见问题，它是非线性负载所造成的电流和电压波形畸变现象。
谐波会给电力系统带来一系列的负面影响，如电力设备的损坏、电能计量错误以及对周围电子设备的干扰等。
因此，对于电力系统中的谐波进行分析和抑制研究，具有重要的理论意义和工程应用价值。
本文将对电力系统中的谐波问题进行深入探讨，并介绍一些常见的谐波分析与抑制技术。
一、电力系统中谐波的生成机理电力系统中的谐波主要是由非线性负载产生的。
非线性负载的电阻、电感和电容特性会导致电流波形畸变，进而产生谐波。
例如，电力电子器件如整流器、逆变器、变频器等都是典型的非线性负载，它们工作时会引入大量的谐波。
此外，一些家电如电冰箱、空调等也是常见的非线性负载。
二、谐波的分析方法1.频谱分析法频谱分析法是一种常用的谐波分析方法。
它通过将电压或电流信号变换到频域，得到频谱图，从而判断谐波的存在与否以及谐波的频率和幅值。
常用的频谱分析方法有离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）等。
这些方法可以方便地获得频谱信息，并提供参考数据用于后续的谐波抑制设计。
2.时域分析法时域分析法是另一种常见的谐波分析方法。
它通过对电流或电压信号的波形进行观察，判断其是否存在谐波成分以及谐波的波形特征。
时域分析法可以直观地表达谐波的波形特性，有助于对谐波进行定性和定量分析。
三、谐波抑制技术1.主动滤波器技术主动滤波器技术是一种常用的谐波抑制技术。
它通过对电网电流进行实时监测，然后根据监测结果设计控制算法，控制主动滤波器输出谐波电流，与电网中的谐波相消。
主动滤波器具有调整灵活、抑制效果好等优点，但是成本较高，适用于对电能质量要求较高的地方。
2.无源滤波器技术无源滤波器技术是一种经济有效的谐波抑制技术。
它通过选择合适的无源滤波器电路，利用谐波的特性将其消耗或抑制。
无源滤波器技术具有成本低、抑制效果稳定等优点，适用于对电能质量要求不那么高的场合。
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《电力系统的谐波》电气工程与自动化1.什么是谐波？特性？分类？2.含有谐波的电量的电气参数如何计算？3.衡量谐波含量的参数有哪些？定义？4.电力系统常见的谐波源有哪些？5.谐波的危害是什么？治理方法有哪些？理想的交流电压和交流电流波形应是单一频率的正弦波，而实际电力系统中由于负荷 的非线性常会使电压和电流波形产生畸变而偏离正弦，出现各种谐波分量。
谐波的含量是 衡量电能质量的重要指标之一。
那么什么是谐波呢？谐波 (harmonic wave)，从严格的意义来讲，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。
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的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
奇次谐波:额定频率为基波频率奇数倍的谐波，被称为“奇次谐波”，如3、5、7次谐波； 偶次谐波:额定频率为基波频率偶数倍的谐波，被称为“偶次谐波”，如2、4、6、8次谐波。
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；分量谐波:频率为基波非整数倍的分量称为间谐波，有时候也将低于基波的间谐波称为次谐波,次谐波可看成直流与工频之间的间谐波。
电气参数计算有效值： U=√1T ∫u 2T 0(t)dt I=√1T ∫i 2T 0(t)dtu(t)= ∑√2∞n=1U n sin(nw 1t +αn )i(t)= ∑√2∞n=1I n sin(nw 1t +βn )w 1=2πT =2πf 1 I=√A A= 1T ∫[√2I 1Tsin (w 1t +β1)+√2I 2sin (2w 1t +β2)+⋯+√2I n sin (nw 1t +βn )]∧2dt由于： 1T ∫2I n 2T 0sin 2(nw 1t +βn )dt =I n 2 1T ∫4I n 2Tsin (nw 1t +βn )I m sin (mw 1t +βm )dt =0 (m ≠n ) I=√I 12+I 22+I 32+⋯I n 2+⋯=√∑I n 2∞n=1 同理：U=√U 12+U 22+U 32+⋯U n 2+⋯=√∑U n2∞n=1谐波电压含量 U H =√∑U n 2∞n=2谐波电流含量 I H =√∑I n 2∞n=2电压总谐波畸变率 THD U =U H U 1×100% 电流总谐波畸变率 THD I =I HI 1×100%第n 次谐波电压含有率 HRU n =U nU 1×100% 第n 次谐波电流含有率 HRI n =I n I 1×100%含有谐波时电力系统的平均有功功率为P=1T ∫u (t )i (t )dt =∑U n I n cosφn n =∑P n n T 0含有谐波的视在功率 S=√∑U n 2N n=1√∑I n 2M n=1含有谐波时的功率因数 cos φ=P S =P √P 2+Q 2与谐波有关的参数定义1、阻抗阻抗是在特定频率下配电系统某一点产生的电阻。
阻抗取决于变压器和连在系统上的用电设备，以及所采用导体的截面积和长度。
2、阻抗系数阻抗系数是AF （载波）阻抗相对于50Hz （基波）阻抗的比率。
3、谐振在配电系统里的设备，与它们存在的电容( 电缆，补偿电容器等) 和电感( 变压器，电抗线圈等) 形成共振电路。
后者能够被系统谐波激励而成为谐振。
配电系统谐波的一个原因是变压器铁芯非线性磁化的特性。
在这种情况下主要的谐波是3 次的；它在全部导体内与单相分量具有相同的长度，因而在星形点上不能消除。
4、谐振频率每个电感和电容的连接形成一个具有特定共振频率的谐振电路。
一个网络有几个电感和电容就有几个谐振频率。
5、并联谐振频率网络阻抗达到最大值的频率。
在并联谐振电路中，电流分量I L 和I C 大于总电流I 。
6、串联谐振频率网络的阻抗水平达到最小的频率。
在串联谐振电路内分路电压U L 和U C 大于总电压U 。
7、串联谐振谐电路由电感（电抗器）和电容（电容器）串联的电路。
8、无功功率电动机和变压器的磁能部分，以及用于能量交换目的的功率转换器等处需要无功功率Q 。
与有功功率不同，无功功率并不做功。
计量无功功率的单位是Var 或kvar 。
9、无功功率补偿供电部门规定一个最小功率因数以避免电能浪费。
如果一个工厂的功率因数小于这个最小值，它要为无功功率的部分付费。
否则它就应该用电容器提高功率因数，这就必须在用电设备上并联安装电容器。
电力系统中产生谐波的装置即谐波源，是具有非线性特性的用电设备。
随着大容量电力电子装置和各种非线性负载在系统中的广泛应用，其产生的谐波污染也越来越多的受到了人们的认识与关注。
为了抑制系统的谐波，我们必须要了解各谐波源的特性。
1. 现有的系统谐波源就其非线性特性可大致分为三种：（1）含有铁芯设备的各磁饱和装置，如变压器、电抗器等。
这类谐波源在电力电子装置大量应用前是主要谐波源。
（2）电弧焊、电弧炉这种强冲击的、非线性的负载。
这类谐波源不仅可以产生奇次谐波，还可以产生偶次谐波，频率范围也较大。
（3）各种电力电子换流装置。
这类具有相当容量的非线性负荷是目前电力系统中最主要的谐波源。
2. 谐波注入系统的方式不同谐波源分为：（1）电流型谐波源。
系统谐波源具有电流源的特性，其谐波含量取决于本身的特性与系统参数无关，直流侧电感滤波的整流器属于电流型谐波源，如图1（a）。
（2）电压型谐波源系统谐波源具有电压源的特性，如发电机、直流侧电容滤波的整流器属于电压型谐波源，如图1（b）。
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。
谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的其他设备产生干扰。
在电力电子设备广泛应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还没有引起足够的重视。
近三四十年来，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。
谐波的危害十分严重。
谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。
谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。
对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面：1、加大企业的电力运行成本由于谐波不经治理是无法自然消除的，因此大量谐波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，从而加大了电力运行成本，增加了电费的支出。
2、降低了供电的可靠性谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。
谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。
3、引发供电事故的发生电网中含有大量的谐波源（变频或整流设备）以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。
当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行，如不加以治理极易引发输配电事故的发生。
4、导致设备无法正常工作对旋转的发电机、电动机，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗，从而降低发输电及用电设备的效率，更为严重的是谐波振荡容易使汽轮发电机产生震荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳循环，导致设备无法正常工作。
5、引发恶性事故继电保护自动装置对于保证电网的安全运行具有十分重要的作用。
但是，由于谐波的大量存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出，引起区域（厂内）电网瓦解，造成大面积停电等恶性事故。
6、导致线路短路电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量(计量仪表的误差主要反映在电能表上)。
断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的遮断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。
7、降低产品质量由于谐振波的长期存在,电机等设备运行增大了振动，使生产误差加大,降低产品的加工精度，降低产品质量。
8、影响通讯系统的正常工作当输电线路与通讯线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感应，形成电场耦合和磁场耦合，谐波分量将在通讯系统内产生声频干扰，从而降低信号的传输质量，破坏信号的正常传输，不仅影响通话的清晰度，严重时将威胁通讯设备及人身安全。
谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致住处丢失，使通信系统无法正常工作。
治理方法目前常用的谐波治理的方法无外乎有三种，无源滤波、有源滤波、无功补偿。
1、减少非线性用电设备与电源间的电气距离。
也就是减少系统阻抗，换句话说就是提高供电电压等级。
2、谐波的隔离。
非线性用电设备产生的谐波，它不仅直接影响到本级电网，而且经过变压器后，还会影响到上几级电网。
如何把这些非线性用电设备产生的谐波不影响或少影响其他几级电网，这也是谐波治理的一个基本方法。
3、安装滤波器。
目前对变电所侧和用户侧谐波治理的方法，多采用安装滤波器来减少谐波分量。
滤波器分为有源滤波器和无源滤波器两大类。
参考文献电气工程基础（第二版）上册陈慈萱；电力系统分析（第三版）何仰赞温增银百度百科百度知道。