电网内电压波形畸变与电力谐波.
电压波形畸变率
电压波形畸变率
1 什么是电压波形畸变率
电压波形畸变率又称总谐波失真率，是用来衡量电力系统电压谐波含量的一项重要指标。
它反映了负载对电网谐波污染的严重程度以及电力设备对电网中谐波的发出情况。
2 电压波形畸变率的计算方法
电压波形畸变率通常用THDu表示，计算公式为：
THDu= ((∑U²n) / Un²)1/2 ×100%
其中，U n 是电压的基波值，U n² 是电压基波的有效值，∑U ²n 是所有谐波电压的平方和。
3 电压波形畸变率的危害
电压波形畸变率高会对电网的稳定性、安全性和经济性产生负面影响。
一方面，高畸变率会导致电气设备的故障率增加，甚至损坏；另一方面，谐波会向电网中注入无用功，导致电能浪费和电网容量减小，从而限制电网的供电能力。
4 降低电压波形畸变率的方法
降低电压波形畸变率的方法主要包括以下几个方面：
（1）采用质量较高、故障率较低的电气设备。
（2）对电网中的谐波进行滤波处理。
（3）降低选用电气设备的功率因数。
（4）合理的综合布线和接地设计，减少因电气设备间干扰造成的
谐波。
5 结论
电压波形畸变率是电力系统中的一项重要指标，它直接影响电力
系统的稳定性和经济性。
因此，我们应该重视电压波形畸变率的影响，采取相应的措施来降低波形畸变率，提高电力系统的质量和效率。
1、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和谐波电流要产生同次谐波的有功功
1、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和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，增加线路损耗，浪费电网容量，
2、影响供电系统的无功补偿设备，谐波注入电网时容易造成变电站高压电容过电流和过负荷，在谐波场合下，电容柜无法正常投切，更严重的请况下，电容柜会将电网谐波进一步放大。
3、影响设备的稳定性，尤其是对继电保护装置，危害特大。
4、谐波的存在会造成异步电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。
????家用电器。
电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。
在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形改变。
这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。
电力系统电压谐波
电力系统电压谐波电力系统中的电压谐波是指电压波形中包含的频率为基波频率的整数倍的谐波分量。
它是由各种非线性负载和电力设备引起的，比如电弧炉、电力电子设备和非线性负载等。
电压谐波会对电力系统的正常运行和电力设备的性能产生不利影响，因此需要对电压谐波进行控制和抑制。
一、电压谐波的产生和特点电压谐波的产生源于电力设备和非线性负载引入的非线性元件所致。
这些元件对电力系统的电压波形产生畸变并引入谐波频率分量。
电压谐波的特点主要包括以下几个方面：1. 频率对应关系：电压谐波的频率是基波频率的整数倍，通常以n倍基波频率的形式表示。
2. 谐波含量：电压谐波的幅值通常用谐波含量来衡量。
谐波含量越高，电压波形的畸变程度越高。
3. 波形畸变：电压谐波会使电压波形变形，失去正弦波的特性。
谐波成分的幅值和相位对电压波形的形状和畸变程度具有重要影响。
二、电压谐波的影响电压谐波对电力系统和电力设备会产生一系列不利影响，包括以下几个方面：1. 设备损坏：电压谐波会导致电力设备内部的绝缘击穿和损坏，降低设备的可靠性和寿命。
2. 系统失稳：电压谐波会导致电力系统的电压波形扭曲，影响系统的稳定性和运行安全。
3. 容量降低：电压谐波会使电力设备的各项性能下降，降低其容量和运行效率。
4. 性能下降：电压谐波会对电力设备的工作性能产生不利影响，例如电动机的运行不稳定、变压器的温升过高等。
三、电压谐波的控制和抑制方法为了减小电压谐波的影响，保证电力系统的正常运行和电力设备的安全可靠，需要采取一系列的控制和抑制措施。
以下是常用的方法：1. 滤波器：可以通过安装谐波滤波器，将电压谐波分量从电力系统中滤除。
滤波器通常由谐波电抗器和谐波电容器组成。
2. 电源设计：在电源设计时，可以优化电路和线路布置，减小负载的谐波产生和电压谐波的传播。
3. 负载管理：合理控制非线性负载的使用，减少电力设备引入的谐波。
可以采用适当的差动电抗器和直流电源设计等手段，降低负载的谐波含量。
电网中谐波产生的原因、危害及治理措施
电网中谐波产生的原因、危害及治理措施作者：黄贤丽张金刚来源：《科技资讯》 2015年第9期黄贤丽张金刚(华能集团济宁运河发电有限公司山东济宁 272000)摘要:随着我国经济的快速发展,电力用户中大量非线性电力设备的应用,谐波问题越发引起人们的广泛关注。
在电网诞生之初,谐波就存在,因为发电机和变压器本身就能够产生谐波,但由于量小,并不会产生危害。
然而,随着用电设备种类的增多,以及具有谐波放大效应的并联电容器的广泛应用,谐波的危害变得越来越严重。
大量谐波的存在会污染电网、影响电网中的设备和负荷,因此问题不容忽视。
了解谐波产出的原因及危害,有助于我们更好地制定治理措施。
文章对谐波产生的原因及危害进行了分析,并出了若干治理措。
关键词:基波谐波源谐波治理中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)03(c)-0255-011 谐波源如果电网中的电压或电流波形是不理想的正弦波,表明其中有频率高于50Hz的电压或电流成分,该成分即为谐波。
随着非线性电力电子器件组成的电气传动自动化装置的广泛应用和容量的不断增加,谐波污染给公用电网和其他用电设备的带来的影响日益显著。
所以必须考虑谐波产生的原因和它带来的危害,以及如何将危害减少到最小。
凡是能向电网注入谐波电流或谐波电压的电气设备统称为谐波源。
例如:换流设备、电弧炉、铁芯设备、照明设备、某些生活日用电器等非线性电气设备。
整流器、逆变器和变频装置等这一类电气设备,这些设备的用途就是强行切断或连通电流,因此通常要用整流元件的导通、截止特性,而正是这一过程会导致了大量谐波电流的产生。
工业上钢铁企业中所用的电弧炉也是一个很大的谐波源。
电弧炉的熔化过程中,会发生填料不完全融化并结焦成块状固体的现象,这会导致电弧阻抗不稳定。
当电极插入熔化金属时,电极间会产生金属性短路,此时,短路电流的限制通常要依靠电炉变压器的阻抗和所串连的电抗器来完成。
如果电弧的负阻抗特性(电弧的阻抗随电流的增大而急剧减小)和熔化期三相电极出现反复不规则短路以及断弧现象,那么此时电弧炉就会产生谐波电流。
交流电压畸变
交流电压畸变
交流电压畸变是指电力系统中电压波形失真的现象。
在交流电力系统中，电压波形应为正弦波，但由于各种因素的影响，例如非线性负载、电力设备故障、电网扰动等，电压波形可能会发生畸变。
交流电压畸变通常包括以下几种类型：
1. 谐波畸变：谐波是指频率是电网基波频率的整数倍的分量。
非线性负载（如电子设备、变频器等）会引入谐波，使电压波形变得不规则，产生谐波畸变。
2. 偏差畸变：当电压波形不对称时，即正半周期与负半周期不完全对称时，会产生偏差畸变。
3. 波形畸变：由于电力设备故障、电力负荷突变等原因，电压波形可能出现不规则的变形，称为波形畸变。
交流电压畸变会对电力系统和电力设备造成不良影响，包括：- 使设备的工作点发生变化，导致电流波形畸变；
- 引起设备的电磁噪声和振动；
- 增加设备的损耗和过热风险；
- 影响电力负载的工作效果和设备寿命。
为了减小交流电压畸变，可以采取以下措施：
- 减少非线性负荷和谐波产生源，选择低谐波污染的设备；
- 安装谐波滤波器或者谐波补偿装置，减少谐波分量；
- 加强电力设备的维护管理，及时发现和排除故障。
综上所述，交流电压畸变是一种不可忽视的电力系统问题，需要采取相应的措施来减少其对系统和设备的不良影响。
电网电力谐波
一、电网谐波来源一是发电源质量不高产生谐波：发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。
二是输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。
它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。
铁心的饱和程度越髙，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额建电流0.5%。
三是用电设备产生的谐波：晶闸管整流设备。
由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。
我们知道，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，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大呈: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，苴中3次谐波的含量可达基波的3 0%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。
如果整流装垃为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12 脉冲整流器,也还有1 1次及以上奇次谐波电流。
经统讣表明：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。
变频装置。
变频装苣常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波，这类装宜的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。
电弧炉、电石炉。
由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到髙低不平的炉料，使得燃烧不稳引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。
英中主要是2次、7次谐波，平均可达基波的8%、20%,最大可达45%0气体放电类电光源。
电力系统中谐波的危害与产生（三篇）
电力系统中谐波的危害与产生电力系统中的谐波是由于电力设备的非线性特性引起的。
在电力系统中，谐波的危害包括对电力设备的损坏、电能质量的恶化以及对用户的影响等方面。
谐波的产生与非线性负载、电力设备的设计及运行、电网接地等因素有关。
谐波对电力设备的损坏是谐波危害的主要方面之一。
谐波会引起设备的绝缘老化、过热、机械振动等问题。
尤其是对于变压器和电动机等设备来说，由于谐波的存在会引起电流和电压的畸变，导致设备的工作效率下降，甚至引发设备的故障和停机。
此外，谐波还会引起电容器的谐振和过电压问题，增加电力设备的工作负荷，缩短其使用寿命。
谐波对电能质量的恶化也是谐波危害的重要方面之一。
谐波会导致电能质量的下降，主要表现为电压和电流的畸变，波形失真，功率因数的下降等。
这不仅会影响电力设备的正常工作，还会对电力系统的稳定性和可靠性造成影响。
谐波还会引起电力设备的谐振现象，导致设备振动，造成噪音污染，影响人们的生活质量。
谐波对用户的影响主要体现在电力质量的下降和对电子设备的损坏。
谐波会引起电压的波动和电流的畸变，导致电子设备的正常工作受到干扰，增加设备的故障率，降低设备的使用寿命。
尤其是对于一些对电力质量要求较高的用户来说，如计算机、通讯设备、医疗设备等，谐波对其正常工作的影响更为显著。
此外，谐波还会导致电能的浪费，增加用户的用电成本。
谐波的产生与非线性负载、电力设备的设计及运行、电网接地等因素有关。
非线性负载是产生谐波的主要原因之一。
非线性负载如电子设备、电力电子器件等在工作过程中会产生非线性电流，其含有大量谐波成分。
此外，电力设备的设计及运行也会引起谐波的产生，如电容器的谐振，变压器的匝间谐振等。
而电网的接地情况也会影响谐波的产生和传播，如电网的接地方式不当会引起谐波回流和间接接触问题。
为了减少谐波的危害，需要采取一系列的措施。
首先，可以通过合理选择电力设备和设备的工作参数来降低其谐波产生的概率。
其次，可以采用滤波器等设备对谐波进行抑制和补偿。
谐波电压含有率和畸变率
谐波电压含有率和畸变率谐波电压含有率和畸变率一、谐波电压含有率在电力系统中，谐波电压含有率是指电压波形发生畸变的程度。
畸变率越高，电压波形偏离正弦波的程度越大。
通常情况下，电力系统中的电压应该是正弦波，但是由于各种因素的影响，实际电压波形会发生畸变，即出现谐波。
谐波电压含有率的计算公式为：HVP = (U2 + U3 + U4 + ... + Un) / U1 × 100%其中，U1表示基波电压有效值，U2、U3、U4、...、Un表示各次谐波电压有效值。
二、畸变率畸变率是指电力系统中由于谐波的影响，电压或电流波形的偏离程度。
畸变率越高，波形的偏离程度越大，对电力设备和线路的危害也越大。
畸变率可以分为电压畸变率和电流畸变率。
电压畸变率的计算公式为：THDu = sqrt(sqrt(U2/U1^2 + U3/U1^2 + ... + Un/U1^2)) × 100%其中，U1表示基波电压有效值，U2、U3、U4、...、Un表示各次谐波电压有效值。
三、影响和危害谐波电压含有率和畸变率过高会对电力系统和用电设备产生不利影响。
首先，高畸变率会导致线路损耗增加，缩短设备使用寿命，甚至引发设备故障。
其次，谐波会产生额外的热量，加速绝缘材料的老化，导致设备损坏。
此外，谐波还会干扰通信和控制系统，影响设备的正常运行。
因此，为了保障电力系统的安全稳定运行和用电设备的正常工作，需要采取有效的措施来抑制谐波的产生和减小畸变率。
四、抑制措施针对谐波和畸变率的问题，可以采取以下几种抑制措施：增加无功补偿装置：通过增加无功补偿装置来提高功率因数，从而减小电流中的谐波分量。
无功补偿装置可以采用电容器或静止无功补偿器等设备。
滤波器：在电力系统中安装滤波器可以有效地减小谐波对系统的影响。
滤波器可以分为有源滤波器和无源滤波器两种类型。
有源滤波器可以主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流来抵消谐波，而无源滤波器则是通过在系统中串联或并联电抗器、电阻器等元件来吸收谐波能量。
电力系统谐波的危害及其常用抑制方法
电力系统谐波的危害及其常用抑制方法电力系统中的谐波是指频率为基波频率的整数倍的电压和电流成分，它们在电力系统中的存在会引起一系列的问题和危害。
下面将详细介绍电力系统谐波的危害及其常用抑制方法。
一、谐波的危害1.电压失真：谐波的存在会使电压波形发生畸变，进而导致电压的失真，使电力设备无法正常运行。
电压失真还会对电力设备造成较大的冲击和损害，缩短设备的寿命。
2.系统能效下降：谐波会导致电力系统中电流的失真，由于谐波电流引起的额外功耗，使得系统能效下降。
这会导致电力设备的能耗增加，降低整个系统的效率。
4.电磁兼容性问题：谐波信号会干扰电力系统周围的其他电子设备，导致电磁兼容性问题。
这会对邻近的电子设备造成干扰，影响设备的正常运行。
5.高频谐波产生的热问题：高频谐波会导致电力设备产生过多的热量，进而引起绝缘材料的老化和烧损，甚至造成火灾。
这对电力系统的安全性构成严重威胁。
二、谐波抑制的常用方法1.变压器和电机的设计优化：在变压器和电机的设计中考虑谐波的影响，通过选择合适的材料和结构，减小谐波对设备的影响。
例如，在电机设计中，可以增加骨架的厚度或配置合适的磁路副将谐波分向其他通道。
2.滤波器的应用：安装合适的滤波器可以有效地抑制谐波。
滤波器可以通过改变电源电路的阻抗特性，将谐波电流引向滤波器，从而减小谐波的水平。
4.负载侧的谐波抑制：对于谐波敏感的设备，可以在负载侧采取一些措施来抑制谐波。
例如，使用谐波阻抗装置或磁性隔离器等。
5.教育和培训：提高电力系统从业人员对谐波问题的认识和理解，增强其对谐波抑制方法的应用能力，能够及时发现和解决谐波问题。
总之，谐波对电力系统的危害不容忽视。
为了保证电力系统的正常运行和设备的安全性，需要采取有效的措施来抑制谐波。
以上所提到的方法是目前常用的谐波抑制方法，但需要根据具体情况选择合适的方法。
(完整版)谐波的危害
1、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和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，增加线路损耗，浪费电网容量，2、影响供电系统的无功补偿设备，谐波注入电网时容易造成变电站高压电容过电流和过负荷，在谐波场合下，电容柜无法正常投切，更严重的请况下，电容柜会将电网谐波进一步放大。
3、影响设备的稳定性，尤其是对继电保护装置，危害特大。
4、谐波的存在会造成异步电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。
5、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容量和使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。
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。
谐波畸变率和谐波含有率
谐波畸变率和谐波含有率
谐波含有率则是指系统中谐波电压或电流的有效值与基波电压或电流的有效值之比。
它也是用来评估电力系统中谐波情况的重要参数。
谐波含有率的计算可以帮助工程师确定系统中谐波水平的高低，从而评估系统的稳定性和设备的安全运行情况。
谐波含有率高可能会导致设备过热、电磁干扰、甚至设备损坏，因此对于电力系统的正常运行和设备的保护都具有重要意义。
从电力系统的角度来看，谐波畸变率和谐波含有率都是衡量系统谐波特性的重要指标。
通过对这两个参数的监测和分析，可以及时发现系统中存在的谐波问题，采取相应的措施进行调整和改进，从而保证电力系统的安全稳定运行。
同时，从设备保护和运行的角度来看，谐波畸变率和谐波含有率的合理控制也是至关重要的，可以有效预防设备受到谐波的损害，延长设备的使用寿命。
总的来说，谐波畸变率和谐波含有率是电力系统中评估电力质量和设备运行安全的重要参数，对于保障电力系统的稳定运行和设备的安全使用具有重要意义。
通过对这两个参数的监测和分析，可以及时发现问题并采取相应的措施，从而确保电力系统的可靠性和稳定性。
电网谐波的危害及抑制技术
电网谐波的危害及抑制技术
电网谐波是指在电网中频率等于整数倍基波频率的电信号，这
些信号会引起电网电压和电流的畸变，对电网和电力设备造成一定
的危害。
下面将介绍电网谐波的危害及抑制技术。
一、电网谐波的危害
1. 电压波形畸变：谐波会使电压波形发生变形，增加了设备的
压降，降低了电压质量，给电力系统带来压力。
2. 引起过电压：在谐波频率为倍频时，容易引起设备的过电压，进而引起设备的损坏。
3. 增加线损：当有谐波电流流过电网中的阻抗时，会产生附加
损耗，增加了线损，降低了设备的效能。
4. 造成电力设备损坏：谐波会使变压器、电容器等设备内部产
生热量，长期受煎熬可能导致设备的损坏或缩短使用寿命。
二、电网谐波的抑制技术
为了避免谐波对电网和电力设备造成的危害，可以采用以下抑
制技术：
1. 滤波器技术：将电网谐波通过滤波器滤除，消除畸变，提高
了电力质量，保护设备不受谐波干扰。
滤波器的结构由电阻、电感、电容等器件构成，能够滤除某一特定频率的信号。
2. 无功补偿技术：通过加入无功功率，改善电网的功率因数，
消除电流的谐波，保证电力质量。
3. 中性线滤波器技术：将谐波电流通过中性线滤波器抑制，以达到保护设备和提高电能质量的效果。
4. 散热或更换设备：对于耐高温设备，可以采用散热措施，减缓设备内部的热升，从而减少设备的故障。
对于长期受电网谐波影响的设备，可以考虑更换抗谐波能力更强的设备。
电网谐波对电网和电力设备造成的危害不容忽视，需要采取科学的抑制技术，保障电网的稳定运行和电力设备的使用寿命。
电网内电压波形畸变与电力谐波汇编
6.1 概述
理想电力系统要求：单一频率，单一波形（正弦），若干电 压等级的电能属性。
现代电力电子装置的大量出现，非线性负荷的使用，供电电源
与用电设备间的非线性接口电路等，都不可避免的产生很强的电流 谐波及电磁干扰(EMI)，对电力系统的安全、优质、经济运行构成 潜在的威胁，给周围电气环境带来极大的污染。 负荷（整流、逆变）、系统（HVDC、SVC等） 1993年7月，国家技术监督局正式颁布了(GB/T14549—1993)《电 能质量—公用电网谐波》 本章主要内容： 波形畸变的基本概念、危害、典型谐波源、谐波放大、标准。
2018/11/24 5
6波形畸变与电力谐波
定义视在功率：
定义畸变功率
2 2 S UI (U h )( I h ) h h
D S 2 (P 2 Q 2 f )
一般实际情况：电压畸变小，可考虑成正弦信号，有
P UI1 cos 1 Q1 UI1 sin 1
功率因数
PF
2018/11/24 8
6波形畸变与电力谐波
二、整流装置
AC/DC整流器、DC/AC逆变器以及变频设备等。
1.单相全控桥式整流器
1）直流侧电感足够大，电流波 形是连续的交变方波，正负半周 的波形完全相同，幅值相等。
谐波含有率1/h。
i (t ) 4I d 1 1 (sin 1t sin 31t sinh 1t ) 3 h
2018/11/24
HRI h
THDI
I
h2
M
Ih 100% I1
2 h
I1
100%
总畸变率描述电流时的局限
4
6波形畸变与电力谐波
电力网络中的谐波
电力网络中的谐波随着现代工业技术的发展，电网中非线性负荷大量增加，供电电压的波形发生了严重的畸变，影响了电力网和电气设备的安全和经济运行，并危及广大用户的正常用电和生产。
所以对电力网络中的谐波进行研究是很有意义的。
一、电能质量电能质量包括电压质量、频率质量和供电可靠性3个方面.电能质量问题归纳起来主要包括以下4个方面:1电压波动(fluctuation)和闪变(flicker);2谐波(harmonics);3电压三相不平衡(unbalance);4电压降低(dip)和供电中断(outage)。
二、谐波产生的原因非线性负荷从电网中吸收非正弦电流，引起电网电压畸变，电网中的谐波主要是来源于非线性负载，我们可以把谐波源分成以下三种：（1）稳态性谐波源：产生的谐波成分与幅值基本上稳定不变。
如：电网电压稳定时的变压器铁芯非线性特性产生的谐波、带稳定负载的整流器等。
（2）动态性谐波源：产生的谐波具有明显的随机性。
如：电弧炉、电气机车等。
尤其是电弧炉，冶炼过程的不对称性、电弧燃烧的不稳定性，使谐波幅值大小及成分经常变动。
（3）突发性谐波源：这种谐波源在正常运行时并不产生谐波，只是在特定条件下产生。
如：变压器空载合闸的励磁涌流、投入电容器组时的暂态过程即是典型的突发性谐波源。
我们在分析这种谐波源时把它视为一种暂态性谐波。
在电力系统谐波分析中我们又可以把谐波源分成以下两种：（1）电流型谐波源：谐波成分基本上只与其固有的非线性特性及工况有关，而与这些负载外部阻抗的变化几乎无关。
一般非线性负载都可认为是谐波电流源。
如：各种换流设备、电气化铁道、电弧炉及数量很大的电子节能设备、家用电器等典型非线性负载。
（2）电压型谐波源：谐波电势只决定于其本身结构及其工况。
典型的谐波电压源是发电机。
三、谐波的影响和危害谐波的影响和危害是通过改变电抗值（增大感抗、减小容抗）、增加集肤效应和附加转矩等方式产生，还可以通过磁感应、电容耦合方式产生影响。
电流和电压谐波畸变率
电流和电压谐波畸变率电流和电压谐波畸变率是衡量电力质量的重要指标之一。
在现代社会中，电力已经成为人们生活和工作中不可或缺的能源，而电力质量的好坏直接影响着电力设备的正常运行和人们的生活质量。
因此，了解和掌握电流和电压谐波畸变率的概念和影响因素对于保障电力质量具有重要意义。
首先，我们来了解一下电流和电压的谐波畸变率是什么。
电流和电压的谐波畸变率是指电流和电压中谐波成分所占比例的大小。
在电力系统中，电流和电压的波形通常是正弦波，但是由于各种原因，如非线性负载、电力设备的故障等，会引入谐波成分，导致电流和电压的波形发生畸变。
谐波畸变率是用来衡量这种畸变程度的指标，通常以百分比表示。
谐波畸变率的大小直接影响着电力系统的稳定性和设备的寿命。
首先，谐波畸变率会导致电力系统中的电流和电压失去正弦特性，使得电力设备的工作状态不稳定。
这会引起电力设备的振动和噪音，甚至导致设备的故障和损坏。
其次，谐波畸变率还会引起电力系统中的电磁干扰，影响其他电子设备的正常运行。
此外，谐波畸变率还会导致电力系统中的功率损耗增加，降低电力系统的效率。
那么，什么因素会影响电流和电压的谐波畸变率呢？首先，非线性负载是导致电流和电压谐波畸变率增加的主要原因之一。
非线性负载指的是电力系统中存在的非线性元件，如电子设备、电动机等。
这些非线性元件会引入谐波成分，导致电流和电压的波形发生畸变。
其次，电力设备的故障也会导致电流和电压的谐波畸变率增加。
例如，变压器的短路、电容器的故障等都会引起谐波畸变。
此外，电力系统中的谐振现象、电力负载的变化等也会对电流和电压的谐波畸变率产生影响。
为了降低电流和电压的谐波畸变率，我们可以采取一些措施。
首先，可以通过选择合适的电力设备来减少非线性负载对电流和电压的影响。
例如，使用低谐波电源、低谐波变压器等设备可以有效降低谐波畸变率。
其次，可以采取滤波器等装置来消除谐波成分，使电流和电压恢复到正弦波形。
此外，加强电力设备的维护和管理，及时排除故障，也可以有效降低谐波畸变率。
什么是谐波及谐波的危害
什么是谐波及谐波的危害谐波是什么在交流电中，电源发出的是正弦电流和正弦电压，而负载所需要的电流和电压的波形也应当是正弦波形，但是由于各种因素的影响，负载端所需要的电流和电压波形可能会发生畸变，也就是波形不再是正弦波形。
在波形发生畸变的情况下，会有一些波形的分量出现在电力系统中，这些波形分量即为谐波。
谐波的产生原因谐波是由于电力系统中存在非线性负载而产生的。
具体来说，可以将非线性负载分为两类。
第一类是导致电流畸变的负载，如电子器件、弧炉、电弧炉等；第二类是导致电压畸变的负载，如变压器、电动机、放电灯等。
这些负载在工作时，由于其特殊的电学特性，会使得所需电流或电压发生畸变，因此就会产生谐波。
谐波的危害1.使变压器过热谐波电流会使变压器铁核的铜损和铁损增加，从而使变压器温升过高。
在变压器内部，铁芯损功会对油温产生较大的影响，导致油温升高，最终使变压器过热。
如果过热程度严重，会导致变压器绝缘老化、绝缘击穿等。
2.影响电能计量由于谐波电流的存在，会使得电能计量的准确性受到影响。
在全功率电流表中，谐波电流与基波电流的叠加会导致表头转子偏转，造成电表误差。
在互感器中，谐波电流也会使得互感器的准确性受到影响。
3.增加电力系统的损耗谐波电流还会增加电力系统的损耗，如线路上的热损耗、变压器的铜损和铁损等。
由于谐波电流的存在，使得交流电路中的电能的总有效值增加了，从而增加了系统的损耗。
4.影响电源的能力谐波电流会影响电源的能力，使得电源的有效输出功率降低，从而影响设备的正常工作。
如果谐波电流较大，还会影响电源谐波抑制和电源噪声。
5.影响其他设备的正常工作谐波电流还会影响其他设备的正常工作。
由于谐波电流会使得电力系统中的电压波形失真，造成其他设备的故障，如电机的震动加剧、电容器容量下降、接触器碳化等。
虽然谐波在电力系统中存在的时间不长，但是其对电力系统的危害是不可忽视的，需要防范和治理谐波。
通过采用控制非线性负载电流、增加电源稳压器、加装滤波器等方法可以有效降低谐波水平，保障电力系统的正常运行。
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HRI h
THDI
I
h2
M
Ih 100% I1
2 h
I1
100%
总畸变率描述电流时的局限
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6波形畸变与电力谐波
三、非正弦电路的功率和功率因数
1、正弦电压、电流
P UI cos
Q UI sin
I cos h
无功功率物理意义为能量互换的最大规模，并不消耗电能 T 2、非正弦电压、电流 1
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6波形畸变与电力谐波
2）直流侧电感量不够大， 则电流将出现断续。
3）当负载为蓄电池、 直 流电动机等带有反电动势 负荷时。
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6波形畸变与电力谐波
2.三相全控桥式整流器 （1）控制角为零时 电流为波宽120o的缺口矩形波， 缺口宽度为 60o。 谐波含有率1/h。 电压、基波电流同相，整流器 无功=0
P
uidt U T
0 h
h h
仅同频率的电压和电流才能构成有功功率，不同频率的电压和电流 不构成有功功率 Q f U hI h sin h 定义无功 h Qf没有正弦波情况下能量交换的最大量度等明确的物理意义， 某谐波可能出现感性无功功率 ，而另一次谐波可能出现容性无 功功率，不同频率的无功相加本身无意义。
P UI 1 cos 1 I 1 1 cos 1 cos 1 2 S UI I 1 THD I
可见：功率因数受两方面影响：
① 相移功率因数，即基频电压、电流的相位差：
cos 1
6
② 电流的基波分量所占比例，即电流畸变程度： I1 / I
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6波形畸变与电力谐波
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6波形畸变与电力谐波
6.3供用电系统典型谐波源
非线性特性的用电设备是系统中产生 谐波的主要原因 谐波电流含量基本决定于它本身的 特性和工作状况以及施加给它的电压， 而与电力系统的参数关系不大，因此 常被看作谐波恒流源。 一、磁饱和装置
铁芯的非线性化磁化特性引起谐波。
各种铁芯设备 , 如变压器、电抗器、 电机等。
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6波形畸变与电力谐波
6.2 波形畸变的基本概念
非线性负荷引起电流波形 的畸变，一般畸变波形是周期 的，属于谐波范畴。 畸变电流流经系统时，在系统 阻抗上产生压降，从而产生电 压畸变。
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一、几个概念：
1. 2. 3. 4. 谐波：基波频率的整数倍。 间谐波和次谐波：有些用电负荷会出现非工频频率整数倍 的周期性电流的波动，又称为分数谐波，或称为间谐波。 频率低于工频的间谐波又称为次谐波。 谐波和暂态现象：暂态和谐波是两个完全不同的现象，它 们的分析方法也是不同的。暂态过程高频分量与系统的基 波频率无关。 短时间谐波：对于短时间的冲击电流（变压器空载合闸）， 将包含短时间的谐波和间谐波电流，称为短时间的谐波电 流或快速变化谐波电流，应与电力系统稳态和准稳态谐波 区别开来。 陷波：换流装置在换相时，会导致电压波形出现陷波或称 换相缺口，不属于谐波范畴。
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2 3I d
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（2）控制角不为零时 电流为波宽120o的缺口矩形波，缺口宽度为 60o。 谐波含有率1/h。 基波电流相位落后电压，功率因数<1，吸取无功
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二、整流装置
AC/DC整流器、DC/AC逆变器以及变频设备等。
1.单相全控桥式整流器
1）直流侧电感足够大，电流波 形是连续的交变方波，正负半周 的波形完全相同，幅值相等。
谐波含有率1/h。
i (t ) 4I d 1 1 (sin 1t sin 31t sinh 1t ) 3 h
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定义视在功率：
定义畸变功率
2 2 S UI (U h )( I h ) h h
D S 2 (P 2 Q 2 f )
一般实际情况：电压畸变小，可考虑成正弦信号，有
P UI1 cos 1 Q1 UI1 sin 1
功率因数
PF
四、三相电路中的谐波
uah 2U h sin(h1t h )
ubh 2U h sin(h1t h h 120 )
uch 2U h sin(h1t h h 120 )
1. 当h=3k+1（k=０,１,２,…）时，三相电压谐波的相序都与基波的 相序相同，即1、4、7、10等次谐波都为正序性谐波。 2. 当h=3k+2时，三相电压谐波的相序都与基波的相序相反，即２、 ５、８、11等次谐波都为负序性谐波。 3. 当h=3k+3时，三相电压谐波的相序都有相同的相位，即３、６、 ９、1２等次谐波都为零序性谐波。
Ud0
ia (t )
1 T 3 /2 3 6 u dt u ab dt U 1.35U 1 dt sin 51t sin 71t sin111t sin131t ) 5 7 11 13
电网内电压波形畸变与电力谐波
6.1 概述
理想电力系统要求：单一频率，单一波形（正弦），若干电 压等级的电能属性。
现代电力电子装置的大量出现，非线性负荷的使用，供电电源
与用电设备间的非线性接口电路等，都不可避免的产生很强的电流 谐波及电磁干扰(EMI)，对电力系统的安全、优质、经济运行构成 潜在的威胁，给周围电气环境带来极大的污染。 负荷（整流、逆变）、系统（HVDC、SVC等） 1993年7月，国家技术监督局正式颁布了(GB/T14549—1993)《电 能质量—公用电网谐波》 本章主要内容： 波形畸变的基本概念、危害、典型谐波源、谐波放大、标准。
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6波形畸变与电力谐波
二、均方根值和总谐波畸变率
i (t )
M h 1
2 I h sin( h1t h )
均方根值
I
M 1 T 2 2 2 i ( t ) dt I I 1 h h2 T 0
h次谐波电流（电压）的含有率 电流（电压）总畸变率 性