谐波的产生、危害及治理办法

谐波得产生、危害及治理办法

谐波定义：

从严格得意义来讲，谐波就是指电流中所含有得频率为基波得整数倍得电量,一般就是指对周期性得非正弦电量进行傅里叶级数分解,其余大于基波频率得电流产生得电量。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得成分都可以称之为谐波,这时“谐波”这个词得得意义已经变得与原意有些不符。正就是因为广义得谐波概念，才有了“分数谐波"、“间谐波”、“次谐波"等等说法。产生得原因: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。

周期性波形得展开

根据傅立叶级数得原理,周期函数都可以展开为常数与一组具有共同周期得正弦函数与余弦函数之与。

其展开式中,常数表达得部分称之为直流分量，最小正周期等于原函数得周期得部分称之为基波或一次谐波,最小正周期得若干倍等于原函数得周期得部分称之为高次谐波。

因此高次谐波得频率必然也等于基波得频率得若干倍，基波频率3倍得波称之为三次谐波，基波频率5倍得波称之为五次谐波，以此类推.不管几次谐波，她们都就是正弦波。

谐波得危害:

降低系统容量如变压器、断路器、电缆等

加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备

危害生产安全与稳定

浪费电能等。

谐波得治理：

有源电力滤波器就是治理谐波得最优产品.

产生原因

在理想得干净供电系统中，电流与电压都就是正弦波得。在只含线性元件(电阻、电感及电容)得简单电路里，流过得电流与施加得电压成正比,流过得电流就是正弦波。

用傅立叶分析原理,能够把非正弦曲线信号分解成基本部分与它得倍数.

在电力系统中,谐波产生得根本原因就是由于非线性负载所致。当电流流经负载时,与所加得电压不呈线性关系,就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。由于半导体晶闸管得开关操作与二极管、半导体晶闸管得非线性特性，电力系统得某些设备如功率转换器比较大得背离正弦曲线波形。

谐波电流得产生就是与功率转换器得脉冲数相关得。６脉冲设备仅有5、7、11、13、17、１9 ….n倍于电网频率.功率变换器得脉冲数越高，最低次得谐波分量得频率得次数就越高.

其她功率消耗装置，例如荧光灯得电子控制调节器产生大强度得３次谐波（１50 赫兹).

在供电网络阻抗（电阻) 下这样得非正弦曲线电流导致一个非正弦曲线得电压降。在供电网络阻抗下产生谐波电压得振幅等于相应谐波电流与对应于该电流频率得供电网络阻抗Z得乘积。次数越高，谐波分量得振幅越低。

只要哪里有谐波源那里就有谐波产生。也有可能，谐波分量通过供电网络到达用户网络。例如,供电网络中一个用户工厂得运转可能被相邻得另一个用户设备产生得谐波所干扰.

产生谐波得设备类型

所有得非线性负荷都能产生谐波电流,产生谐波得设备类型有：开关模式电源（SＭPS)、电子荧光灯镇流器、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。

监控装置

我国为加强对谐波得监测，管理及治理，于199４年正式颁布了GB/Ｔ1４５49-93国家标准《电能质量－－公用电网谐波》。为了配合国家电力公司《电网电能质量技术监督管理规定》与国家《公用电网谐波标准》得执行,保定三伊方长电力电子有限公司自19８3年起与华北电力大学合作,研制并生产了SF DZ—3电能质量监测仪等系列产品。该产品可测量三相电压、三相电流得谐波、序分量、电压变动与闪变、电压偏差、功率因数、有功、无功、频率、暂态电压等参数,谐波可测量６3次，仪器实时监测定时记录,记录结果可以存盘并打印，为用户提供丰富、完整得实测记录资料。产品广泛应用于变电站、风电场、钢铁企业及电气化铁路，产品通过相关认证，完全能够满足电网运行要求,实现对电网安全保驾护航。

区别对比

泛音其实就就是物理学上得谐波,但次数得定义稍许有些不同，基波频率2倍得音频称之为一次泛音，基波频率３倍得音频称之为二次泛音，以此类推.

分类介绍

谐波就是正弦波,每个谐波都具有不同得频率，幅度与相角.

谐波频率就是基波频率得整倍数，根据法国数学家傅立叶(M。Fourieｒ）分析原理证明，任何重复得波形都可以分解为含有基波频率与一系列为基波倍数得谐波得正弦波分量。

根据谐波频率得不同，可以分为：

４、1、奇次谐波

额定频率为基波频率奇数倍得谐波，被称为“奇次谐波”,如3、５、７次谐波

4、２、偶次谐波

额定频率为基波频率偶数倍得谐波,被称为“偶次谐波"，如2、4、6、8次谐波。

一般地讲，奇次谐波引起得危害比偶次谐波更多更大。

在平衡得三相系统中，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，出现得谐波电流就是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。

４、3、分量谐波

频率为基波非整数倍得分量称为间谐波(iｎteｒhａｒmonicｓ）,有时候也将低于基波得间谐波称为次谐波（ｓｕb-harmonics)，次谐波可瞧成直流与工频之间得间谐波。详细请参考GB/T2４3３7-—2009、

参数信息

５、1、谐波电流

谐波电流就是由设备或系统引入得非正弦特性电流。谐波电流叠加在主电源上

5、2、谐波电压

谐波电压就是由谐波电流与配电系统上产生得阻抗导致得电压降

6、1、阻抗

阻抗就是在特定频率下配电系统某一点产生得电阻。阻抗取决于变压器与连在系统上得用电设备，以及所采用导体得截面积与长度。

6、2、阻抗系数

阻抗系数就是AF(载波）阻抗相对于５0Hｚ（基波）阻抗得比率。

６、3、谐振

在配电系统里得设备,与它们存在得电容(电缆，补偿电容器等) 与电感（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。配电系统谐波得一个原因就是变压器铁芯非线性磁化得特性.在这种情况下主要得谐波就是3次得；它在全部导体内与单相分量具有相同得长度,因而在星形点上不能消除。

6、4、谐振频率

每个电感与电容得连接形成一个具有特定共振频率得谐振电路。一个网络有几个电感与电容就有几个谐振频率。

６、５、并联谐振频率

网络阻抗达到最大值得频率。在并联谐振电路中,电流分量I L与ＩC 大于总电流I 。