谐波与谐波阻抗.pptx

电气化铁道并联综合补偿及其应用谐波定义供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1)称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般为2≤n≤40。用Fourier级数表示谐波的产生向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。第一种谐波产生方式：非正弦电压作用于线性网络。从线性网络观之，可视非正弦电压为内阻很低的谐波电压源，或直接视为谐波电压源。电力系统中这类谐波源主要描述处于逆变状态下的换流装置对交流系统的作用。第二种谐波产生方式：正弦电压作用于非线性系统。从交流系统看非线性系统，则非线性系统表现为内阻很低的谐波电流源，或直接视为谐波电流源。具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源，谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况，而与电网参数无关，故可视为恒流源。变压器激磁电流中含有3，5，7等各次谐波分量。由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法，为3次谐波提供了通路，故3次谐波电流不流入电网。但当各相激磁电流不平衡时，可使3次谐波的残余分量（最多可达20%）进入电网。当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同，其和将小于各分量的算术和。谐波污染对电网及用户的主要影响谐波电流对电力系统发电机的不良影响①谐波电流流入三相定子绕组时，产生旋转磁场，引起振动扭矩。谐波旋转磁场对转子以数倍同步转速的速度相交链，因此在转子回路中感应出数倍基波频率的电压和电流。由定子的谐波旋转磁场与转子的激磁电流以及由定子的工作旋转磁场与谐波在转子中感应的电流相互作用而产生的交变电磁力矩，传到转子转轴和定子机座上，引起额外的振动扭矩。②谐波电流流入三相定子绕组时，还增加定子绕组和定子铁芯的附加电能损失和发热。③引起转子激磁绕组的附加发热。当谐波电流与负序电流同时流入三相定子绕组时，则在转子激磁绕组回路中感应出6倍或12倍基波频率的电流。该电流引起附加的电能损失和发热。④引起阻尼绕组过热，以致损坏。由于谐波旋转磁场在转子上的阻尼绕组中感应出电势而引起电流。当感应电流过大时，会导致阻尼绕组过热，以致损坏。谐波电流对感应电动机的不良影响感应电动机的谐波功率损失主要是铜损，当流过感应电动机的谐波电流增大时，其铁芯齿部磁饱和增大，使基波电抗和谐波电抗都减小，因而使谐波功率损失增大。此外，磁饱和也会引起激磁阻抗和基波负序阻抗减小。在感应电动机的端电压和基波负序电压一定时，激磁电流和负序电流引起的铜损也会增大。从而引起附加发热增大。谐波电流对电力系统电气计量仪表的不良影响高次谐波对电气计量仪表，特别是电能计量仪表，影响较大。这是因为现在使用的功率表并没有关于受高次谐波和功率因数影响而产生误差的限制措施。谐波电流对电力系统变压器的不良影响由于谐波电流流入变压器产生的铁芯磁滞现象会引起噪音增大。此外，还会由高次谐波电流、电压而引起的附加铁损和铜损，使变压器总电能损失增大，容量利用率减小。造成电网功率损耗增加，线路和设备过热；引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电力设备损坏；造成继电保护和自动装置误动作；增大磁场干扰，影响电子仪表和通信系统的正常工作，降低通信质量。国外电力专家对谐波标准的认识(1)谐波标准制定受经验影响，各国的经验都是在谐波问题长期研究和治理过程中逐步积累的，各国形成谐波标准时考虑的因素也是多样化的，很少有标准是完全建立在对系统特性的详细理论研究基础上，所以标准在形式上大多是趋于经验和保守的。(2)各国在制定谐波标准时，充分考虑了本国电力系统的特殊性以及多种关注因素。不同国家的标准，例如英国和新西兰标准，存在较大差异也是正常的。脱离各国背景，评论不同国家标准优劣是没有意义的;同样,不了解本国实际情况套用他国标准也是不妥的。(3)各国谐波标准反映的是当前时期本国电网和非线性用户之间达成的平衡或妥协，所以谐波标准不是永久不变的，谐波标准的执行也不是僵硬的。(4)用户在谐波标准下的权益应予充分关注。我国自20世纪80年代起开展电力谐波研究，并已取得众多基础性成果。谐波国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》自1994年3月起开始实施。基于IEC61000-3-6技术文件的国家标准化指导性技术文件GB/Z17625.4-2000《电磁兼容限值中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》也于2000年12月颁布。在电气化铁道谐波评估方面，我国电力和铁路部门长期以来存在较大争议。综合考虑国内外经验，