供电系统中谐波的产生-危害及治理
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。
谐波的产生和危害有哪些 谐波的抑制方法

谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。
关于“谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法”的详细说明。
1.谐波的产生和危害有哪些1.谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。
2.谐波可以通过电网传导到其他的电器,影响了许多电气设备的正常运行,比如谐波会使变压器产生机械振动,使其局部过热,绝缘老化,寿命缩短,以至于损坏;还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。
3.谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振,从而使谐波放大。
4.谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作,使电气仪表计量不准确,甚至无法正常工作。
5.电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受到干扰,严重时使系统无法得到正确的检测信号,或使控制系统紊乱。
2.谐波的抑制方法(一)降低谐波源的谐波含量在谐波源上采取治理措施,从源头上最大限度地避免谐波的产生。
这就需要在设计、制造和使用谐波源设备时,要注意谐波对供电系统及其供用电设备的影响,采取切实可行的治理措施。
用电业务管理部门要严格把关,对于没有采取治理措施的谐波源用户,要禁止其入网运行。
(二)在谐波源处吸收谐波电流这种方法是对已有谐波进行有效抑制的方法,也是目前电力系统使用最为广泛地抑制谐波的方法。
其主要方法有以下几种:1.无源滤波器无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧,由L、C、R元件构成谐振回路,当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时,即可阻止该次谐波流入电网。
这种方法由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点,是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。
2.有源滤波器有源滤波器即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的。
3.防止并联电容器组对谐波的放大在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。
谐波危害及抑制谐波的方法

谐波危害及抑制谐波的方法谐波是指频率高于基波的电磁波,它们会频繁出现在我们的电力系统和其他电力设备中。
虽然谐波在一些应用中可产生有益效果,但在大多数情况下,它们都是一种电力质量问题,会给电力系统和其他设备带来一系列危害。
1.设备损坏:谐波会增加设备内的电流和电压,导致设备发热加剧,并可能引起设备元件过热、熔断或焚毁。
此外,频繁的谐波还会引起设备的机械振动,造成设备损坏。
2.电力系统不稳定:谐波引起系统的电流和电压的波形失真,导致电力系统不稳定。
此外,谐波会导致电力系统中的谐振现象,这些谐振可以引起电力系统中的电流和电压急剧增加,可能破坏设备。
3.通信干扰:谐波会产生大量的高频干扰信号,这些信号可能干扰无线通信和其他电磁波设备的正常运行。
在高度电子化的社会中,这种通信干扰可能会带来严重的问题。
为了抑制谐波带来的危害,可以采取以下方法:1.装置谐波滤波器:谐波滤波器用于减小电力系统中的谐波。
滤波器通常会将谐波通过处理电路转化成其他形式,或者将它们绕过电力系统,以防止它们对设备和系统产生影响。
2.使用变压器:变压器可以用来减小谐波的影响。
通过在电力系统中安装特定的谐波抑制变压器,可以将谐波电流限制在合理的范围内,从而降低谐波的危害。
3.电源滤波器:为敏感设备提供干净的电力供应也是一种有效的抑制谐波的方法。
电源滤波器可以滤除电力供应中的谐波元素,从而降低谐波对设备的危害。
4.合理的电源设计:在电力系统设计阶段,可以采取一些措施来减小谐波的生成。
例如,选择适当的线路,减小高谐波的产生,或者选择低谐波的电力设备。
5.故障检测和维护:及时发现和处理设备和系统中的谐波问题至关重要。
定期进行电力设备的检查和维护,可以发现并消除谐波带来的潜在危害。
总而言之,谐波在电力系统和其他电力设备中的存在可能带来很多危害。
为了抑制这些危害,我们可以采取各种措施,包括使用谐波滤波器、变压器、电源滤波器、合理的电源设计以及进行定期的检查和维护。
谐波的产生原因危害与治理

谐波的产生原因危害与治理谐波是指信号在传输过程中产生的频率是原有信号频率的整数倍的现象。
谐波一般是由于信号源产生幅度非线性特性、信号传输线路的不完美特性以及外界干扰等多种因素共同作用所导致的。
1.非线性特性:当信号源的输入电压超过其线性范围时,信号源会产生非线性失真。
这种非线性特性会使得原信号分解成包含各种谐波成分的信号,即产生谐波。
2.传输线路的不完美:在电力传输和通信线路中,由于电导率不一致、绝缘材料的不均匀性以及线路的接地等因素,会引起谐波的产生。
这些因素使得线路对于不同频率的信号具有不同的传输特性,从而造成信号的失真和谐波的产生。
3.外界干扰:外界电磁辐射的干扰也会引起谐波的产生。
当外界电磁波与系统内的信号相互作用时,可能会产生共振现象,从而导致谐波信号的产生。
谐波的存在会带来一系列的危害,包括以下几个方面:1.信号失真:谐波信号会改变原信号的波形和频谱特性,导致信号失真。
这会影响到电力传输系统和通信系统中的信号传输质量,降低系统的可靠性和稳定性。
2.设备损坏:谐波会导致电流和电压的波形变形,产生大量的电磁干扰。
这些干扰会对设备的正常工作造成影响,甚至会导致设备损坏和故障。
谐波还可能引起设备内部电子元件的过热现象,加速设备老化和损坏。
3.电力系统能源浪费:谐波会引起电力系统中电流和电压的非功率信号,造成能量损耗。
这不仅会浪费能源,还会导致电力系统的效率降低。
为了治理谐波对系统的危害,可以采取以下几种方法:1.模拟电路设计中采用线性器件:选择线性器件作为信号源和信号传输线路中的关键部件,减少非线性特性对信号的影响。
2.使用滤波器:在信号源和负载之间加入合适的滤波器,可以有效地滤除谐波成分,保证原信号的传输质量。
3.优化供电系统:针对供电系统中频繁出现谐波问题的设备,进行电源选择、接线方式和接地设计的优化,减少谐波产生。
4.电源质量改进:加强对供电设备的质量管理,采用高质量的电源设备,减少谐波对电力系统的影响。
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。
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。
谐波产生的原因危害和抑制措施

谐波产生的原因危害和抑制措施0前言随着电力电子技术的飞速发展,各种新型用电设备越来越多地问世和使用,高次谐波的影响越来越严重。
电力系统受到谐波污染后,轻则影响系统的运行效率,重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。
以前,电力系统考核电能质量的主要指标是电压的幅值和频率,现在世界各国都把电网电压正谐波形畸变率极限值作为电能质量考核指标之一,正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。
因此,研究和分析谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。
1谐波产生的原因在供电系统中谐波的发生主要是由两大因素造成的:(1)可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用,晶闸管在大量家用电器中的普通采用以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。
(2)设备设计思想的改变。
过去倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较大的设计。
现在为了竞争,对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。
例如有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段,而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。
2谐波对电力系统的危害谐波对电力系统的污染日益严重,谐波源的注入使电网谐波电流、谐波电压增加,其危害波及全网,对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。
现将对具体设备的危害分析如下:(1)交流发电机。
同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗,热损耗除谐波电流铜损I2nR以外,还由于电流的集肤效应,产生附加损耗,对转子引起热损耗增大。
对大型汽轮发电机来说,若发生多次谐波振荡,谐波电流超过额定电流的25%时,由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。
对变压器来说,铁芯产生热损耗,尤其是涡流损耗大,在变压器绕组中有谐波电流,在铁芯中感应磁通,产生铁损。
(2)架空线路谐波电流产生热损,较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭,导致单相重合闸失败。
电缆中的谐波电流会产生热损,使电缆介损、温升增大。
(3)电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗,加快电力电容器绝缘老化。
谐波的危害与对策

谐波的危害与对策谐波是指频率为基波频率整数倍的电磁波。
谐波通常是电子设备和电力系统中的一种电磁干扰源,会对设备的正常运行产生危害。
本文将分析谐波的危害,并提出相关的对策。
1.电力系统中的危害:谐波会对电力系统的稳定性和可靠性产生负面影响。
谐波会导致电磁振荡,引起额外的电流和电压谐振,进而使设备损坏或系统瘫痪。
此外,谐波还会导致电力系统中的电能损耗增加,引起线路过热和设备寿命缩短。
2.设备损坏和故障:谐波会对设备造成过电压和过电流,使设备损坏或故障。
例如,谐波电流会引起电动机的过热,降低绝缘性能,导致设备寿命缩短。
谐波还会导致变压器的热损耗增加,引起变压器过热甚至发生爆炸。
此外,谐波还会导致电子设备的干扰,干扰正常的工作。
3.对人体健康的影响:谐波对人体健康产生的危害包括电磁辐射对人体的直接伤害和电磁辐射引起的各种健康问题。
长期处于高谐波环境中,人体可能会产生头痛、眩晕、失眠等症状。
同时,谐波还可能破坏人体的生物电位平衡,产生诸如心律失常等疾病。
为了应对谐波的危害,以下是一些可能的对策:1.传统滤波器技术:在电力系统中,可以采用传统的主动或被动滤波器来抑制谐波。
主动滤波器可以通过电子器件来消除不需要的谐波,并提供对称负载,减少谐波产生。
被动滤波器则是利用电抗器等设备来阻塞谐波流过的路径,减少谐波对电力系统的影响。
2.多层次的电力系统设计:在电力系统设计中,可以采用多层次的配置来抑制谐波。
通过在系统中增加合适的变压器、电抗器和滤波器等设备,可以减少谐波的传播和影响。
3.谐波监测与控制:通过谐波监测装置对电力系统中的谐波进行实时监测,并及时采取相应的控制措施。
例如,可以在容易受到谐波干扰的设备附近安装滤波器,通过选择合适的滤波参数和工作模式,减少谐波对设备的影响。
4.加强人体防护措施:对于电磁辐射对人体健康的直接威胁,应采取一系列的防护措施。
例如,在工作场所中,可以采用屏蔽层、防辐射窗等装置来减少辐射的传播和接触。
谐波电流的危害及改善措施

谐波电流的危害及改善措施
谐波电流是一种频率高于基波频率的电流,当它传导到电力系统中时,会对电气设备和系统造成一定的危害。
以下是谐波电流的危害及改善措施:
1. 危害:
(1) 对电气设备造成损坏:谐波电流会使变压器、发电机、电缆等电气设备产生热量,加剧其老化,增加故障率。
(2) 影响电能质量:谐波电流会导致电能质量下降,增加电能损失,影响电力系统的稳定运行。
(3) 产生干扰:谐波电流会在两根导线之间产生电磁场,产生电磁干扰,影响其他电子设备的正常工作。
2. 改善措施:
(1) 使用滤波器:滤波器是一种能够将谐波电流滤除的电子元件,通过使用滤波器可以有效降低谐波电流对电气设备的影响。
(2) 采用合适的电气设备:选用具有耐受谐波电流特性的电气设备,在设计电力系统时应充分考虑谐波电流的影响。
(3) 加强监测和维护:定期对电力系统进行检测和维护,及时发现和排除谐波电流带来的影响,保障电力系统的正常运行。
谐波电流对于电力系统的影响是极其重要的,为了保障电力系统的安全稳定运行,应该加强科学合理的设计、选用合适的设备、加强监
测和维护等工作,减少谐波电流的危害。
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。
谐波在供电系统中的危害和抑制方法

谐波在供电系统中的危害和抑制方法随着供电系统设备的不断发展,谐波的危害越来越受到重视,为此,结合谐波的原理,分析谐波在供电系统的危害,并对谐波抑制的主要方法进行了阐述。
标签:谐波;滤波;供电;继电器TB理想的供电系统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,对供电系统是一种污染,现在随着供电系统电气设备的飞速发展,谐波的危害越来越受到重视。
1 谐波对供电系统的影响谐波对供电系统主要部分的影响分为以下几个方面。
1.1 对输电线路的影响超高压长距离输电线路,常采用单相自动重合闸来提高电力系统稳定性。
较大的高次谐波电流(几十安培以上)能显著地延缓潜供电流的熄灭,导致单相重合闸失败或不能采用较小的自动重合闸时间,不利于系统稳定运行。
对于电缆和电线来说,由于有绝缘层和保护层,流过相同电流时,谐波电流引起的温升增加量相应也要增大,会加速电缆线的老化,减短电缆的寿命。
1.2 对变压器的影响负荷电流含有谐波时,将在三个方面引起变压器发热的增加:(1)均方根值电流,如果变压器容量正好与负荷容量相同,那么谐波电流将使均方根值电流大于额定值。
总均方根值电流的增加会引起导体损耗增加。
(2)涡流损耗。
涡流是由磁链引起的变压器的感应电流。
感应电流流经绕组、铁芯以及变压器磁场绕环的其他导体时,会产生附加发热,该损耗时变压器谐波发热损耗的重要组成部分。
(3)铁芯损耗。
铁损的增加取决于谐波外加电压的影响以及变压器铁芯的设计,电压畸变的增加将使铁芯叠片中涡流电流增加,这部分损耗通常较小。
1.3 对继电保护装置的影响谐波对继电保护的影响主要表现为使继电器动作特性畸变或效果降低,其后果常是保护装置的拒动或误动,不同类型继电器谐波的影响程度也不尽相同。
(1)谐波对整流型继电器的影响:继电器的动作特性取决于整流后的电压信号(电流信号),在电流回路通入含有谐波分量电流时,环形整流比相器输出的交流分量增大,从而造成继电器动作特性损坏不光滑。
谐波的危害与治(三篇)

谐波的危害与治引言随着现代科技的发展,谐波问题在各个领域中日益突出。
谐波是指在电力系统或电子设备中,在基频上产生的频率是基频的整数倍的特殊电压或电流成分。
尽管谐波本身并不造成太大的危害,但长期存在的谐波问题会导致设备的过载、故障、减寿等问题,甚至可能对人体健康产生负面影响。
因此,对谐波进行合理治理和控制是至关重要的。
本文将探讨谐波的危害以及治理范本。
一、谐波的危害1.设备故障和过载在电力系统中存在谐波电流时,会导致设备的过载和故障。
谐波电流会加大设备的电流负荷,使得设备运行在额定负荷以上,从而加速设备的老化过程,减少设备的使用寿命。
并且,谐波电流还会产生额外的热量,进一步加剧设备的过载,从而引发设备的故障。
2.能源浪费和降效谐波电流会导致能源的浪费。
谐波电流在电力系统中流动时,由于产生压降、损耗等现象,会导致能源的损失。
此外,谐波电流在设备内部的传导和流动过程中也会产生额外的功耗,进一步降低了设备的效率。
3.电网负面影响谐波电流会对电网产生负面影响。
大量的谐波电流会导致电网的电压和电流波形失真,进而影响电网的稳定运行。
在严重的情况下,甚至会导致电网的故障和瘫痪。
4.对人体健康的危害谐波电流还可能对人体健康产生负面影响。
长时间暴露在高谐波电压或电流环境中,可能导致头痛、失眠、神经衰弱等症状。
并且,据研究表明,长期暴露在谐波电流环境中,还可能增加患癌症、心脏病等疾病的风险。
二、谐波治理的范本1.谐波源控制谐波问题的治理首先要从源头入手,减少谐波电流的产生。
可以采取以下措施来控制谐波源:(1)对发电设备进行合理规划和设计,降低发电设备的谐波产生;(2)采用高质量的电力电子设备和组件,降低设备本身产生的谐波;(3)合理设计电力系统的连接和布线,降低谐波电流的传播和影响范围。
2.谐波抑制装置的应用谐波抑制装置是指一种专门用于抑制谐波现象的设备。
通过安装谐波抑制装置,可以有效地降低谐波电流的水平,减小谐波的影响。
2023年电力系统中谐波的危害与产生

2023年电力系统中谐波的危害与产生引言:随着电力系统的发展和电力负荷的增加,谐波问题在电力系统中变得越来越严重。
谐波是指在电力系统中具有频率为整数倍于基波频率的电压或电流。
谐波的产生与许多因素有关,包括非线性负载(如电动机、电子设备等)和电力质量问题。
本文将从谐波对电力系统和用户的危害以及谐波的产生机制两个方面进行探讨。
一、谐波对电力系统的危害1. 电力设备的损坏:谐波会导致电力设备的温升和损坏,其中包括变压器、电容器、电抗器和电动机等。
谐波电流会导致设备中的铁芯饱和,进而产生过大的损耗和热量,从而缩短设备的使用寿命。
此外,谐波电压也会导致设备中的绝缘损坏,增加维修和更换成本。
2. 系统能量损耗:谐波会导致电力系统中的能量损耗增加。
谐波电流会增加输电线路和变压器的有功损耗,从而减少系统的效率。
此外,谐波还可能导致电力变压器的谐波损耗和谐波电流的损耗。
3. 电力系统的电压波动:谐波会导致电力系统的电压波动增加。
谐波电流通过电力系统中的阻抗元件(如变压器和线路)时会引起电压波动。
不同谐波的相长和相消作用会导致电压波动的增加,使得用户的供电质量下降。
4. 电力系统的谐波共振:谐波会导致电力系统中的谐波共振现象。
当电力系统的谐波阻抗与非谐波阻抗相近时,谐波电流会通过共振回路增加,从而引发电力系统的振荡和不稳定性。
二、谐波的产生机制1. 非线性负载:谐波的主要产生源是非线性负载,如电子设备、电动机等。
这些设备在工作过程中会引入谐波电流,主要是由于设备内部的非线性元件产生的。
非线性元件的存在使电流波形失真,从而引入谐波。
2. 系统谐振:电力系统中的电抗器、电容器和线路电感等元件的谐振现象也会导致谐波的产生。
当这些元件的谐振频率和谐波频率相近时,谐波电流会增加。
3. 外部干扰:电力系统中的谐波也可能是由外部干扰引起的。
例如,当电力系统与其他频率干扰源(如脉冲电源)相连接时,这些干扰源的谐波也会传入到电力系统中,从而引入谐波。
2024年电力系统中谐波的危害与产生(三篇)

2024年电力系统中谐波的危害与产生电网谐波造成电网污染,正弦电压波形畸变,使电力系统的发供用电设备出现许多异常现象和故障,情况日趋严重。
本文全面论述了电力系统中谐波的危害及产生情况,希望能引起我们的高度重视。
谐波的危害电力系统中谐波的危害是多方面的,概括起来有以下几个方面:1.对供配电线路的危害(1)影响线路的稳定运行供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护,使得在故障情况下保证线路与设备的安全。
但由于电磁式继电器与感应式继电器对10%以下含量高达40%时又导致继电保护误动作,因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。
晶体管继电器虽然具有许多优点,但由于采用了整流取样电路,容易受谐波影响,产生误动或拒动。
这样,谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。
(2)影响电网的质量电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。
如民用配电系统中的中性线,由于荧光灯、调光灯、计算机等负载,会产生大量的奇次谐波,其中3次谐波的含量较多,可达40%;三相配电线路中,相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加,使中性线的电流值可能超过相线上的电流。
另外,相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率,从而降低电网电压,浪费电网的容量。
2.对电力设备的危害对电力电容器的危害当电网存在谐波时,投入电容器后其端电压增大,通过电容器的电流增加得更大,使电容器损耗功率增加。
对于膜纸复合介质电容器,虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍;对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍,但如果谐波含量较高,超出电容器允许条件,就会使电容器过电流和过负荷,损耗功率超过上述值,使电容器异常发热,在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。
尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时,还可能使电网的谐波加剧,即产生谐波扩大现象。
另外,谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形,尖顶电压波易在介质中诱发局部放电,且由于电压变化率大,局部放电强度大,对绝缘介质更能起到加速老化的作用,从而缩短电容器的使用寿命。
供电系统中谐波的危害及其抑制措施

供电系统中谐波的危害及其抑制措施引言:谐波是指电力系统中频率为原有电源频率的整数倍的电磁波分量。
随着电气设备的广泛应用,电网中的谐波也越来越普遍。
由于谐波的存在会导致电网系统工作不稳定、设备冗余损耗等问题,因此谐波的危害和抑制措施是电力系统工程中的重要问题。
一、谐波的危害1.对设备的影响:谐波电流和电压会导致电机、变压器、开关等设备的温升增加,降低设备的效率和寿命。
2.能量损耗:谐波电流所造成的功率损耗将占据供电系统中的电容器和导线,由于功率因数降低,导致线路和装置的不稳定和能量损耗加大。
3.对电网中其他用户的影响:谐波会引起电网中电压失真、电压不平衡等问题,影响其他用户的用电设备正常工作。
4.电磁兼容问题:由于谐波电流会加剧设备的辐射干扰,影响其他设备的正常工作,尤其在医疗和科研领域对设备的精度要求很高,谐波电流的存在将会造成不可忽视的影响。
二、谐波抑制的措施为了减小或消除谐波对电力系统的危害,人们提出了许多谐波抑制的方法。
下面列举几种常见的抑制措施:1.谐波源侧的抑制措施(1)使用非线性负载的限制:通过控制非线性负载的使用,减少非线性负载对电网的谐波污染。
(2)滤波器:在负载侧安装滤波器,通过滤除谐波电流的方式来减小谐波对电力系统的影响。
2.网络侧的抑制措施(1)电网的并联阻抗:增大电网的抑制阻抗,使其通过阻抗特性吸收掉谐波电流,减小谐波对电网的影响。
(2)使用无源滤波器:通过在电网中安装无源滤波器,将谐波电流引导到负载并以无功功率的形式吸收,降低谐波的影响。
3.负载侧的抑制措施(1)使用线性负载:减少非线性负载的使用,使用线性负载来替代原有的非线性设备,降低谐波问题。
(2)线性化处理:通过加装谐波抑制器或使用线性补偿装置对非线性负载进行线性化处理,减小谐波的产生。
结论:谐波对电力系统的危害不可忽视,为了减小其危害,需要采取相应的抑制措施。
谐波抑制的措施可以从谐波源侧、网络侧和负载侧入手,通过控制非线性负载的使用、安装滤波器、增大电网的抑制阻抗、使用无源滤波器等方法,可以有效地减小谐波的影响。
供电系统中谐波的危害及其抑制措施

供电系统中谐波的危害及其抑制措施谐波对供电系统的危害主要体现在以下几个方面:1.电力系统损耗增加:谐波会导致电线和变压器的额定容量下降,从而增加系统的电阻和电抗损耗。
这会导致能源的浪费和电力系统效率的降低。
2.电压失真:谐波会引起电压波形的失真,导致电压的畸变。
这种电压畸变可能会导致灯泡闪烁、电机振动加剧以及其他故障或损坏。
3.电流畸变:谐波引起电流波形的畸变,使电流的有效值增大。
这可能导致设备过载、电缆和开关设备发热以及电动机过热。
4.故障的引发:谐波可能导致电力系统中的谐振现象。
当谐振发生时,电流和电压放大,可能导致设备损坏和系统故障。
为了抑制供电系统中的谐波,下面列举了一些有效的措施:1.使用滤波器:滤波器是一种常用的抑制谐波的设备。
它们可以作为附加电路连接到系统中,以减小谐波的影响。
滤波器可根据谐波频率进行设计,以达到减小谐波幅值和失真的效果。
2.优化设备:设计和选择具有低谐波发生率的电气设备,例如低谐波电源和电机。
这些设备可以降低谐波幅值,从而减小谐波对供电系统的影响。
3.使用变压器:通过使用多螺绕变压器可减小谐波幅值。
这种变压器通过额外的绕组消耗谐波分量,从而阻止谐波进入供电系统。
4.电网规划和设计:在电网规划和设计阶段,谐波的抑制需被纳入考虑。
通过合理规划供电系统的容量和结构,可以降低谐波的幅值和频率,从而减小谐波对系统的影响。
5.教育和培训:对电力系统运维人员进行相关培训以提高他们对谐波的认识,并了解合适的措施来减小谐波的影响。
总结起来,供电系统中的谐波产生了一系列危害,包括电力系统损耗增加、电压和电流失真、设备过载和谐振现象的引发等。
为了减小这些危害,应采取一系列的抑制措施,如使用滤波器、优化设备、使用变压器、优化电网规划以及加强教育和培训等。
最终,有效地抑制谐波会提高供电系统的可靠性,提升电气设备的性能,减少故障和损坏的风险。
谐波的危害与治理

谐波的危害与治理谐波是电气设备运行中不可避免出现的问题之一,其危害主要体现在设备损坏、能耗增加和工作效率下降等方面。
为了有效治理谐波,可以采取多种措施,包括谐波过滤器的应用、降低非线性负载、改进供电系统等方法。
本文将详细描述谐波的危害及治理方法。
谐波是电流或电压波形中频率是基波频率整数倍的成分。
当电力系统中存在谐波时,会带来以下危害:1. 电力设备的损坏:谐波会引起电力设备的过热、电容器的老化、电动机转矩波动、继电器误动等问题。
长此以往,会导致设备寿命的缩短,增加维护成本。
2. 能源浪费:谐波会导致电能的损失和能耗的增加。
电网中谐波电流的存在会导致额外的功率损耗,增加用户电费开支。
3. 工作效率下降:谐波会导致电力系统的电流和电压波形失真,使电力设备的工作效率下降。
例如,电机的转矩波动会降低效率,造成额外的能源浪费。
针对谐波问题,可以采取以下治理措施:1. 谐波过滤器的应用:谐波过滤器是一种能够降低电力系统谐波水平的设备,其原理是通过控制谐波电流的流向和大小来达到滤波效果。
可以根据实际需要选择合适的谐波过滤器类型,如有源谐波过滤器、无源谐波过滤器等,并在关键位置进行安装和配置。
2. 降低非线性负载:非线性负载是谐波产生的主要原因之一,如电力电子器件、变频器等。
通过控制这些非线性负载的使用,例如合理选择负载电压和电流的容量、增加电感元件等措施,可以减少非线性负载引起的谐波。
3. 改进供电系统:对供电系统进行改进也是治理谐波的重要方法。
例如,加装谐波补偿设备,通过补偿谐波电流来降低谐波水平;重新设计电力系统的接地系统,减小系统电容;提高系统电压等方法都可以有效地改进供电系统,从而减少谐波。
4. 加强维护管理:定期对电力设备进行巡检和维护,及时处理设备异常情况,可以减少谐波对设备的损坏。
此外,还可以加强对设备的监测和数据分析,及时发现谐波问题的存在,采取相应措施进行处理。
综上所述,谐波的危害主要包括电力设备损坏、能耗增加和工作效率下降等方面。
谐波、谐振危害及防治措施

谐波、谐振危害及防治措施1. 谐波的概念在电气工程中,谐波是指频率为整数倍于基波频率的电压或电流信号。
谐波可以由非线性负载引起,如电力电子设备、电动机、电感器等。
谐波可能导致电力系统及设备的异常运行,并对系统产生危害。
2. 谐波的危害谐波对电力系统和相关设备产生许多危害,包括但不限于以下几个方面:2.1 电流和电压失真谐波会导致电流和电压的波形失真,使得波形变得不规则。
这可能导致直流电流负载故障、电感设备的过热、降低电力设备的工作效率等问题。
2.2 设备过热谐波引起的电流和电压失真会导致设备过热,进而影响设备的工作寿命。
长期以来,过热问题一直是电力系统中的主要关注点。
2.3 降低功率因素谐波造成的电流和电压失真会降低功率因素,增加功率损耗。
这不仅会增加电力消耗,还会导致供电系统的不稳定,并可能引发其他故障。
3. 谐振的危害除了谐波外,谐振也是电力系统中一个重要的问题。
谐振是指电力系统中特定频率的谐波与系统的固有频率相匹配时,会引发电力设备甚至电力传输线路的超过设计值的振动。
谐振的危害主要包括以下几个方面:3.1 设备振动谐振会导致设备发生振动,从而可能导致设备的机械故障、机械压力增加和增加设备的磨损程度。
3.2 噪音产生谐振还可能导致系统中的设备产生噪音,并可能扩散到周围环境。
噪音会对人体的健康产生负面影响,并且可能影响到附近居民的日常生活。
3.3 系统不稳定谐振会使得电力系统失去稳定性,进而导致系统的失效以及损坏。
这可能导致停电、电网故障和电力设备的破坏。
4. 谐波、谐振的防治措施为了避免或减少谐波和谐振的危害,采取以下防治措施非常重要:4.1 使用滤波器滤波器是减少谐波的有效手段,通过滤波器可以将谐波滤除或降低到可接受的水平。
滤波器可以根据谐波频率进行选择,并根据需要调整谐波的消除程度。
4.2 设备升级与更换对于电力设备来说,采取适当的升级和更换是减少谐波和谐振危害的重要措施之一。
使用新一代的设备可能具有更好的抑制谐波和防治谐振的能力。
谐波的危害与治理

谐波的危害与治理谐波(Harmonics)是一种电力质量问题,指的是电力系统中频率是电力系统基波频率整数倍的电力信号。
由于现代社会对电力供应的要求越来越高,而电子设备的普及也带来了大量频率非线性负载,这使得谐波问题变得日益突出。
谐波的产生会对电力系统及相关设备带来一系列危害,因此需要进行治理。
本文将对谐波的危害及其治理进行全面探讨。
一、谐波的危害1. 对供电网造成负荷加重:谐波电流会增加供电系统的总功率需求,使电网负荷加重。
由于谐波电流的存在,设备的运行效率降低,电网传输能力减小,给供电企业带来电能损失和运行成本的增加。
2. 对设备造成电磁烦扰:谐波电流会引起电力设备内部漏磁力的增加,产生电磁烦扰现象。
这种电磁烦扰会影响到设备的正常运行,造成设备的故障、损坏甚至火灾。
3. 对电力设备造成损坏:谐波电流会引起设备内部电涌、过热等问题,导致电力设备的损坏。
特别是对低压配电设备,谐波容易引起设备的过载和损坏,给用电客户和企业带来不必要的维修成本。
4. 对电力质量造成污染:谐波会引起电压畸变,特别是谐波电压会使系统电压波形变形,导致电压失真。
这不仅影响设备的正常运行,还会在输配电系统中产生大量的电能损耗,降低电力质量,影响用户的用电质量。
5. 对通信设备造成干扰:谐波会产生高频电磁辐射,对无线通信设备产生干扰。
这种干扰会导致通信设备的信号质量下降,甚至影响通信的稳定性和安全性。
二、谐波的治理谐波治理是指采取一系列措施来减少或消除谐波对电力系统造成的危害。
谐波治理需要从源头和末端两个方面进行考虑,下面将介绍一些常见的谐波治理方法。
1. 谐波源控制:谐波源控制是对产生谐波的负载进行控制,减少谐波的产生。
常见的谐波源控制方法有:(1)采用低谐波负载:选择具有较低谐波水平的负载设备,例如使用变频器时选择带有滤波器的变频器,这样可以减少负载引起的谐波电流。
(2)限制非线性负载容量:对于存在大量非线性负载的设备,可以分时控制其使用量,减少谐波产生。
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供电系统中谐波的产生-危害及治理目录1、概述 (2)2、谐波的定义 (3)3、谐波的产生 (7)3.1 发电机产生的谐波 (8)3.2 输配电系统产生的谐波 (8)3.3 用电设备产生的谐波 (8)4.谐波的危害 (10)4.1 谐波增加发、输、供和用电设备的附加损耗 (10)4.2 影响电力测量的准确性 (12)4.3影响继电保护和自动装置的工作和可靠性 (12)4.4 干扰通信系统工作 (13)4.5 影响用电设备的正常工作 (13)5 谐波检测的方法 (15)5.1 傅里叶变换的基本原理 (15)5.2 FFT算法 (16)5.3 FFT算法在谐波检测中的应用 (16)6.谐波的治理方法 (23)6.1 主动型谐波抑制 (23)6.2 被动型谐波抑制 (25)7.结语 (28)参考文献 (29)致谢 (31)2、谐波的定义供电系统谐波,是指一些频率为基波频率(我国取50HZ )整数倍的正弦波分量,又称为高次谐波。
这是由于在交流电网中,由于存在许多的非线性电气设备,电压u(t)和电流i(t)的波形实际上不是完全的正弦波形,而是存在一定畸变的非正弦波。
它通常是周期性的电气分量,利用傅里叶级数分析,可得到如下等式:式中 项称为基波,称为基波频率;其他各项均成为谐波。
由于谐波频率是基波频率的整数倍,所以 被称为二次谐波, 被称为三次谐波,……。
、 为第n 次谐波电压、电流的有效值, 、 是第n 次谐波电压、电流的初相角。
为了能够更好的理解谐波的定义,我们可以参照图2.1和图2.2。
图2.1 理想的交流电压、电流波形)sin(2)(1n n n t n U t u αω+=∑∞=)sin(2)(1n n n t n I t i βω+=∑∞=t ωsin ωt ω2sin t ω3sin n U n I n αnβ图2.2 实际的交流电压、电流波形图2.1是理想的交流电压,电流波形,图2.2是实际的交流电压,电流波形。
比对两个图,可以发现在图2.2中的波形中存在明显毛疵,凹陷或者凸起,这些瑕疵就是由于谐波的存在而造成的。
在国际电工标准(IEC555-2)和在国际大电流会议的文献中的定义:“谐波分量为周期量的傅里叶级数中大于1的n次分量”。
IEEE标准中定义为:“谐波为一周期波或量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍”。
由于谐波频率是基波频率的整数倍,因此,我们也常称它为高次谐波。
3、谐波的产生在电能的生产、传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在其它几个环节中,谐波的产生主要是来自具有非线性特性的电气设备:①具有铁磁饱和特性的铁芯设备,如:变压器、电抗器等;②以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备,如:气体放电灯,交流弧焊机、炼钢电弧炉等;③以电力电子元件为基础的开关电源设备,如:各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置、大容量的电力晶闸管可控开关设备等,它们大量的用于化工、电气铁道、冶金、矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
即使电源电压是正弦波形,但由于负荷具有其电流不随电压同步变化的非线性的电压—电流特性,使得流过负荷的电流是非正弦波形的,它由基波及其整数倍的谐波组成。
产生的谐波使电网电压严重失真,而电网还必须向它提供额外的电能。
低压供电系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的和波动的两大类谐波。
前者的幅度不随时间变化,如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波,这类设备对电网来说表现为恒定的负载;后者由激光打印机、复印机、微波炉等产生,各次谐波的幅值随时间变化,这类设备对电网来说是一个随时间变化的负载。
随着电力电子设备使用的不断增加,产生的谐波又具有较大的振幅,它们是电力系统在稳态运行下的主要谐波源。
前面已经提到谐波源通常是指各类特定的电气设备,即非线性电气设备,我们将这些电气设备进行分类,主要可以分为以下四大类:(1)电弧加热设备:如电弧炉、电焊机等。
(2)交流整流的直流用电设备:如电力机车、电解、电镀等。
(3)交流整流再逆变用电设备:如变频调速、变频空调等。
(4)开关电源设备:如中频炉、彩色电视机、电脑、电子整流器等。
目前,电力系统谐波的产生主要来自三方面:发电机产生谐波,输配电系统产生谐波,用电设备产生谐波。
3.1 发电机产生的谐波发电机由于三相励磁绕组在制作上很难做到绝对对称,因此,磁极磁场也并非完全按正弦分布,感应电势也就不完全是正弦波,多少也会产生一些谐波。
但是,正常设计的发电机,由于对发电机的结构和接线采取一些措施,在一定程度上消弱谐波的电势,其电势谐波含量很小,一般可以忽略不计。
当对发电机的结构和接线采取一些措施后,可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。
3.2 输配电系统产生的谐波输配电系统中,电力变压器是产生谐波主要设备。
由于变压器铁芯具有非线性的磁化特性,加上设计变压器是考虑经济性,其设计磁通密度选择在磁滞回线的拐点附近,造成变压器的励磁电流(即空载电流)为非正弦波形,其中含有大量的谐波电流。
谐波电流的大小与设备工作时施加的电压幅值有关,电压越高,运行点越深入饱和区,空载电流的波形畸变越大,谐波含量越高,其中3次谐波电流可达额定电流的0. 5%。
由于配电系统中存在为数众多的变压器,空载电流中的谐波在线路电感和对地电容的放大下,可以汇合成相当大的配电系统谐波电流。
3.3 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、开关电源大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量的谐波。
如果整流装置为单向整流电路,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%;接容性负载时则有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。
经统计表明: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,还含有份数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对产生的谐波也越来越多。
电弧炉、电石炉:电弧炉在冶炼过程的熔化期造成的由于三相电极间的反复不规则金属性短路、断弧而产生谐波。
由于三相负荷不对称,产生较多三次谐波。
电石炉在配电网或较小供电网中也是重要的谐波源,其中主要是2至7次的谐波,平均可达基波的8%、20%,最大可达45%。
气体放电光源:荧光灯、高压汞灯、高压纳灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。
它们利用具有一定压力的汞、钠、镝、铟或金属卤化物的蒸汽,电弧放电时因具有负的伏安特性而产生谐波电流。
气体放电灯主要产生三次谐波。
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,会生产较深的奇次谐波。
在洗衣机、电风扇、空调等有绕组的设备中,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。
同时这些设备产生的谐波又具有较大的振幅,所以目前它们是供电系统中的主要谐波源。
以上为目前电力系统中存在的主要谐波源,在读文献的过程中我们不难发现,一般情况下我们在进行谐波分析的时候只考虑电力系统中存在的奇次谐波,而不考虑偶次谐波,这主要是因为以下两个方面的原因:一是,奇次谐波的危害远远大于偶次谐波的危害;二是,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。
4.谐波的危害谐波的危害表现为干扰通信线路的正常工作;引起电机、变压器和电容器等电气设备附加损耗和发热,使设备温度升高,效率降低;绝缘加速老化,缩短使用寿命,甚至损坏;降低继电保护、控制,以及检测装置的工作精度和可靠性等。
谐波注入电网后会使无功功率加大,功率因数降低,甚至可能引发并联或串联谐振,损坏电气设备。
随着电子技术的发展,使用大功率半导体开关器件以及各类开关电源的产品的增多,如电视机、空调器、节能灯、调光器、洗衣机、微波炉等家用电器和信息技术设备等迅速涌入居民家庭,虽然每台设备向电网注入的谐波电流不大,但设备数量大、分布广。
有些家用电器如电视机、空调器等还有集中使用的特点,使某些时段对公用电网造成的谐波问题特别突出,不但使接入电网的设备无法正常工作,甚至造成故障,而且还会使供电系统中性线承受的电流超载,影响供电系统的电力输送。
在电压跌落、浪涌、电压脉冲与瞬时供电中断等电能质量问题,虽然持续时间很短、变化很快,但对敏感的设备还是会造成一定的破坏作用。
如计算机失去电源2s就可能破坏数据或数据丢失;在0·1s内电压突降就可能对自动化设备控制的连续精加工生产线造成异常的生产状况和质量破坏等。
又如谐波电压在电动机短路阻抗上产生的谐波电流和电动机负序基波电流一起使设备产生附加热损耗,并且在电动机起动时容易发展成干扰力矩,并产生附加谐波损耗,降低功率因数。
因此谐波问题引起了各有关方面的高度重视。
本文会在接下来的章节中分别介绍谐波的主要危害。
4.1 谐波增加发、输、供和用电设备的附加损耗谐波的存在会增加发、输、供和用电设备的附加损耗,使设备发热,降低设备的效率和利用率。
比如:(1)对旋转电机的危害谐波对同步电动机的危害主要是由于趋肤效应引起转子表面局部过热,降低使用寿命。
也能引起定子零部件过热。
当谐波电流频率接近于定子零部件固有频率时,能引起电机发生强烈震动。
对于感应电机来讲,会引起定子绕组过热,对于绕线电机也会引起转子过热,危及绝缘,缩短电动机使用寿命。
也可能引起机械震动,甚至损坏。
定子绕组中的正序和负序谐波电流分别产生正向和反向旋转磁场,从而降低电机效率。
谐波对旋转电机的另一项危害是产生附加的损耗和转矩。
磁滞、涡流等随着频率的增高使旋转电机的铁心和绕组中的附加损耗增加。
供电系统中电动机负荷约占总负荷的85%。
因此,谐波使附加损耗增加的影响最为显著。
电动机的出力一般不能按发热情况调整,由谐波引起电动机的发热效应按它能承受的谐波电压折算成等值的基波负序电压来考虑。
试验表明,额定出力下持续承受3%额定电压的负序电压时,电动机的绝缘寿命要减少一半。
因此,国际上一般建议在持续工作的条件下,电动机承受的负序电压不宜超过额定电压的2%。
谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩影响不大,但谐波会产生显著的脉冲转矩,这种振荡力矩使汽轮发电机的转子元件发生扭振,并使汽轮机叶片产生疲劳循环。
(2)对变压器的危害谐波电流除会引起变压器绕组附加发热外,还会使外壳、外层的钢片和某些紧固件发热,造成绝缘介质老化,缩短变压器使用寿命。
正序和负序谐波电流同样使变压器铁芯产生磁滞伸缩和噪声。