谐波产生、危害及如何抑制谐波.docx

谐波产生、危害及如何抑制谐波1分析低压配电系统中谐波1-1什么是供电系统的谐波对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解除了得到和电网基波频率相同的分量还包括许多大于电网基波频率分量这些电量就被称为谐波。谐波频率和基波频率比值（n=fn/f1）被称之为谐波次数。电网中有时也会有非整数谐波存在即为非谐波或称为分数谐波。谐波其实是一种干扰量会使电网受到“污染”。电工技术主要研究谐波是如何产生的、及怎样传输、如何测量、造成危害及抑制。谐波大小通常用总谐波畸变率来表示在周期性交流量中的谐波含量的均方根值和它的基波分量的均方根比值（用百分数来表示）；电压总谐波畸变率用THDu表示；电流总谐波畸变率用THDi表示。1-2电网谐波的主要来源（1）由于发电系统中发电机三相绕组在制造过程中很难做到完全对称铁芯也很难做到绝对均匀一致等原因所以发电时多少会产生一些谐波总体来说数量较小。（2）输配电系统中产生的谐波：主要是输配电系统中电力变压器产生的谐波由于电力变压器铁芯饱和磁化曲线的非线性加上设计时要考虑经济性其工作磁密选择在磁化曲线上接近于饱和段就使磁化电流呈现尖顶波形从而就含有了奇次谐波。它的大小是与磁路的结构形式、铁芯饱和度相关。其饱和度越高电力变压器工作点就会越远地偏离线性从而造成谐波电流就越大。（3）用电设备所产生谐波是因为供电系统中存在着非线性负荷当电流流过和所加的电压不是线性关系时就会发生非正弦电流这就是谐波电流。非线性负荷设备有开关电源（SMPS）、调速装置、电子荧光灯镇流器、不间断电源、包含磁性铁芯设备以及部分家用电器（如电视机、计算机）等。1-3半导体整流设备由于半导体广泛应用于开关电源、不间断电源等许多方面由其产生的谐波给电网造成大量的电污染。半导体整流装置是采用移相控制从电网吸收了缺角的正弦波从而给电网剩下的是另一部分缺角正弦波在剩下部分中就会含有大量谐波。据统计由整流装置所产生的谐波占电网所有谐波40%左右是最大的谐波源。1-4变频装置由于变频装置的逆变电路开关特性对所供电电源形成一个典型非线性负载。更由于采用相位控制谐波成分很复杂除含有较多整数次谐波还有分数次谐波这类装置功率一般较大随着变频调速广泛应用对电网造成谐波也会越来越多。变频器产生谐波主要是5次、7次谐波。1-5非线性照明型用电装置非线性照明用电装置主要有荧光灯、高压气体放电灯、金属卤化物灯等。通过测量和分析这些装置的伏安特性可知它们非线性十分严重个别还具有负的伏安特性它们都会给电网造成奇次谐波电流。不同种类的荧光灯谐波电流含有率是相差很大的。以前用的普通长管荧光灯现在越来越多使用紧凑型灯具它们谐波特点为：（1）都是奇次谐波。线绕镇流器电流含有三次谐波较多可达8%-10%。电子镇流器脉冲型含有各种谐波15%-18%其中含三次谐波70%-80%次数越高含有率越低；高频时各谐波一般为3%-5%含有率。（2）紧凑型型荧光灯中使用线绕镇流器的第三亚型装有并联电容器来提高功率因数从而电流和线损但是电容器有明显放大谐波作用。（3）电子镇流器的三次谐波电流含量可分为三种标准：谐波的电流含量小于37%的L型电子镇流器；谐波的电流含量小于30%的H型电子镇流器；带灯丝预热控制型电子镇流器谐波的电流含量小于10%。目前市场所售商品实际还都达不到标准要求。（4）气体放电灯放电时具有负电阻特性因而串接非线性类型整流器其产生特性谐波为3次、5次、7次谐波谐波电流占有率为12%左右。1-6家用电器电磁炉、电视机、录像机、计算机等设备因内部有调压整流装置就会产生较深奇次谐波。在这些设备有绕组的设备中不平衡电流的变化也可能造成波形改变。这些家用电器尽管功率较小但数量较大也是谐波的主要来源。2由谐波所引起的危害由于各次谐波在电路中作用有所不同它们的叠加与相序相关。同一个电路中谐波会相互作用从而会相互减弱或抵消。但在更多情况下我们发现谐波会相互叠加有所增强从而发生波形畸变。相线和中性线之间非线性负荷会形成三次谐波电流并在中性线上叠加。因为三次谐波电流和其倍数次谐波是呈零序特征的所以在中性线上的三次谐波电流是三相中所有三次谐波电流的总和会引起电流和电压畸变并产生150HZ的电磁场对周围通信设备及通信系统、电子控制、保护设备产生干扰。谐波对低压配电系统所产生危害是多方面的总体概括为以下几个方面：2-1对供配电线路的危害谐波会严重影响控制系统的稳定运行。供配电系统中配电线路和电力变压器常采用电磁式继电器、晶体管继电器和感应式继电器进行检测保护