文档介绍：电力系统中谐波的危害及抑制
摘要:本文简述了电力系统中谐波产生的原因,分析了谐波对供配电系及其设备和弱电系统运行造成的危害,最后提出了抑制谐波的具体措施。
关键词:电力电子;谐波;危害;抑制
随着电力电子技术的发展,各种电力电子设备在运输、冶金、化工等诸多工业交通领域的广泛应用,使电网中的谐波问题日益严重,对电网造成严重的谐波污染和干扰影响,威胁到电网设备的安全运行,应当引起用电管理部门和用户的高度重视。
一、谐波产生的主要原因
谐波的产生来自于两个方面:一是输配电系统产生谐波;二是用电设备产生的谐波。其中用电设备产生的谐波最多。

输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,%。

其主要为各种交直流变流装置(整流器、逆变器、斩波器、变频器)以及双向晶闸管可控开关设备等。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。如果整流装置为单相整流电路,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%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明:由电力电子装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。

在我们的家用电器中,有不少家用电器含有非线性元件,会产生谐波电流,主要有电视机、各种节能灯、电冰箱、洗衣机、微波炉、电磁炉、计算机、激光打印机、充电器、各种医疗和科研用的仪器和设备、调速驱动。例如空调用压缩机、高层建筑用的大型电梯等,它们大都是用晶闸管、小功率的整流装置等电力电子元件,有的电器带小容量变压器。其励磁电流所占比例较大,虽然其单个容量小数十瓦到数千瓦,但数量较多且分布很广,它们产生的高次谐波也会对电力系统造成影响,加重电力网的谐波污染。
二、谐波的主要危害

供配电系统中的电力线路与电力变压器通常采用电磁式继电器、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%含量以下的谐波并不敏感,但当谐波含量达40%时将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,因此谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。

供配电设备和用电设备额定频率均为50Hz,如谐波过大将造成额定工作点偏移,致使设备的功能不能正常发挥,甚至损坏。如变压器和电机在谐波的作用下会产生附加损失、过热、机械振动、噪声及过电压等。电力电容器、电抗器和电力电缆等会在谐波过大时过热,甚至