电力系统谐波产生的原因及影响

谐波对旋转设备 和变 压器 的影响 主要 表现在 ： 引起 附加
损耗和发热增加 ， 产生震动和噪声 ， 以及造成金属疲 劳和机械 损坏 。
其铁芯饱和特性呈非线性 ， 如 电抗 器 、 变压器 等。变压 器 由于
铁 芯是饱和的 ， 且 其磁 化曲线的非线 性 ， 加 之其工作 磁密选 择
在磁化曲线 的近饱 和段 上 ， 这样 就使 得变 压器 磁化 电流含 有
个 网络相连接 ， 这样 畸变电流就可 以流入到 电网 中， 这样 的负 载 就成 了电力系统 中的谐波 源。 谐 波源在 电力 系统 中广泛存 在 。． 在 电力 的生产 、 传输 、 转
换 和使 用的各个 环节 中都会 产生 谐波 。 目前 ， 电力 系统 的谐
波源主要有三大类 ： １ ） 铁磁饱 和型 ： 铁磁饱和型谐 波源 主要是 各种铁 芯设 备 ，
穿， 造成恶性事故 。
２ ． ２ 谐 波 对 旋 转 设 备 和 变压 器的 影 响
电力 系统向非线性 设备 及 负荷供 电时 ， 当基 波 电压施 加 到非线性负载 （ 设 备及负 荷 ） 上时， 负载吸 收 的电流 与其上 施 加 的电压波形不一 致 ， 其 电流 就发生 了畸 变 。由于负 载与 整
意义。文章主要介 绍 了电力谐波产 生的原 因和 造成的影响 ， 分析 了治理 和抑 制谐 波的措施 。
关键词 ： 电力 谐 波 ； 谐波源 ； 谐 波 影 响 ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６～８ ５ ５ ４ ． ２ ０ １ ３ ． Ｏ １ ． Ｏ ０ ９
电力系统 中的谐波 问题 已引起 各 界 的广泛 关注 ， 为 了确 保 电力系统 的安全 、 稳定 、 经济的运行 ， 必 须采取 有力 的措施 ， 抑制并 防止 电网中因谐 波危害所造成 的严重后果 。 １ 电力系统谐波的产 生
１ ． １ 电 力 系统 谐 波 产 生的 原 因
振， 干扰通信线路 ， 影 响电网的正常工作。
２ ． １ 谐 波 对 线 路 的影 响
对供 电线路来说 ， 线路 的电阻 随频 率 的升 高而增加 ， 由于
集肤效应 和邻 近效应 ， 谐波 电流使输 电线路 的附加损耗 增加 ，
在线路 中会有很 大的电能浪费 。另外 ， 在 电力 系统 中， 由于 中 性线 电流都很小 ， 线径一般都很 细。在三相供 电系统 中， 当中 性线 的电流增 大 时 ， 中性线会 因过 载 ， 而产生 大量 的热 量 ， 不 仅会破 坏绝 缘 ， 还会 造成 短路 ， 严 重时甚 至可 能会 引起 火灾。 而当谐 波频率与 网络谐振 频率 相 同或 相近 时 ， 会 在线路 中产 生很 高的谐 振电压 、 很大 的谐波 电流 ， 容 易造成继 电保 护装置 的误动 ， 损坏设备 ， 严重时会使 电力 系统 或用电设备 的绝缘击
整流装置产生的谐波 占所有 谐波 的 比例 近 ４ ０ ％， 是 最大 的谐 波源 。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量 的谐波 。 ３ ） 电弧型 ： 电弧型 的谐 波源 主要表 现在 各种 冶炼 电弧炉
技 术 与 市 场
第 ∞ 卷第 １ 期２ ０ １ ３ 年
技 术 研 发
电力 系统 谐 波产 生 的原 因及 影 响
林立东
（ 深圳市地铁集团有限公 司， 广 东 深圳 ５ １ ８ ０ ０ ０ ）
摘 要： 电力系统 的谐 波问题会 影响电 网和用 电设备 的正 常运 行 ， 学 习和研 究谐 波对 电力 系统的稳 定安全运 行有 重要
电力质量变坏 。
１ ． ２ 主 要 的谐 波 源
角形 连接线圈而注入电网 。
２Fra Baidu bibliotek谐波的影响
谐波对 电气设 备 、 电 网有很 大 的影响 。如引起 电气 没备
（ 电机 、 电容 器 、 变压器等 ） 附加 损耗和发 热 ， 降 低效率 ， 缩短设 备 的使用 寿命 ， 严重的甚至会损坏设 备 ； 谐 波注入 电网后会加 大无功功率 ， 降低 功率 因 数 ， 甚至 可 能会 引发 串 联或 并 联谐
在熔化期 间以及 交流 电弧焊 机在 焊接 期间 ， 由于 加热原 料时 电炉 的三相电极很难 同 时接触 到高低 不平 的炉料 ， 使得 燃烧
不稳定 ， 引起三相 负荷不 平衡 ， 产 生谐波 电流 ， 经 变压器 的三
在理想的 电力 系统 中 ， 电 流和 电压都 是 正 弦波 的。而在 实际的电力系统 中 ， 由于某些设备 和负荷 的非线性特 性 ， 流过 的电流和所产生 的电流 不成 正 比， 就形成非 正弦 电流 ， 造成波 形的畸变 。在供 电系统 中， 产生谐 波 的根 本原 因是 由 于给某 些具有非线性 阻抗特性 的电气设备和负荷供 电的结果 。 当电力系统 向非 线性 设备 及负 荷供 电时 ， 这些 设备 或负 荷在传 输 、 转换 、 吸收 系统发 电机所 供 给 的基 波 能量 的 同时 ， 又把部分基波 能量转 换 为谐波 能量 ， 并把 大量 的高 次谐 波 向 系统倒送 ， 使 电力 系统 的正 弦波形 畸变 ， 降低 了 电能 质量 ， 使
０ 引 言
晶闸管整流在充 电装置 、 电力机 车 、 开关 电源铝 电解 槽等方 面 得到了广泛 的应用 ， 给电网造成 了大量 的谐波 。统计 表明 ： 由
在理想 的电力 系统 中 ， 电力 系统应 该 提供 具有 正 弦波形
的电压 。但近年来 ， 由于各种 电力 电子装置 的广 泛应用 ， 使 得 出现 了大量 的谐波 电流 和谐 波电压 ， 使 电能 质量 变坏 ， 甚至造 成严重 的事故 。
奇次谐波 。
旋转设备 的铁心 和绕组 常会 因集肤效应 、 涡流 、 磁滞 等随