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【摘要】：针对谐波对电能质量的严重影响，提出必须采取有效的措施来加以抑制。着重介绍了电力系统中谐波的产生、危害和常用的有效抑制谐波的方法，为实际应用提供一定的指导。
[关键词]：谐波；危害；治理
中图分类号：TM7 文献标识码：C 文章编号：1002-6908(2008)1020032-02
随着科学技术的日益进步和电子技术的飞速发展，非线性设备在各个领域中的应用越来越广，由此产生的大量高次谐波电流注入电网，引起电网电压正弦波形畸变，使电能质量下降，干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，影响发电、供电和用电设备安全经济运行。所谓非线性设备就是指在正弦供电电压下产生非正弦电流或者在正弦供电电流下产生非正弦电压的设备。
一、谐波的产生
谐波是一个周期电气量中频率为大于1整数倍基波频率的正弦波分量。由于谐波频率高于基波频率，人们就把谐波也称为高次谐波。通常谐波源可以被分为以下三类：
1 饱和设备，如发电机、变压器和电动机等。
2 电弧装置，如电弧炉、荧光灯等。
3 电力电子装置，如变速传动装置、不间断电源、整流器、逆变器、开关电源和晶闸管控制系统等。
电力变压器作为谐波源，源于电力变压器使用的磁性材料通常运行在接近非线性或者可以说就在非线性区域。在此种情况下。即使所加的电压是正弦的，变压器的励磁电流也是非正弦的，因此包含谐波，而且主要是3次谐波。在我们通常使用的荧光灯中，每隔半个周波电压被建立起来直到荧光灯被点亮，点亮状态下荧光灯呈负电阻特性，其电流由感性的非线性镇流器来限制，因此电流是畸变的。静止无功补偿装置(简称SVC)是指凡是能够以无机械传动部件而达到提供无功功率的装置，由静电电容器和晶闸管等部件组合而成。静止无功补偿器是一种平衡的三相设备，它用品闸管控制并联电容器或并联电抗器每半个周波中的导通时间，以便将终端电压维持在一个给定值。因此，它会产生非正弦的斩波电流。
二、谐波的危害
向电网注入高次谐波电流是电力电子装置以及其它非线性设备在使用过程中造成的重要危害，其危害范围涉及到工矿企业电网的各个部分。并通过电力系统影响到其它用电部门，谐波电流及电网电压畸变的危害可以概括为以下几个方面：
1 电容器组、变压器和电动机的发热和故障。电容器的电抗随着频率的升高而减小，这使得电容器成为谐波的吸收点，致使电容器由于谐波电流而过载。同时，谐波电压产生大电流会引起电容器熔丝熔断。谐波对变压器和旋转电机的影响主要是引起附加损耗和过热，其次是产生机械振动、噪音和谐波过电压。这些将缩短电机的寿命，情况严重时甚至会损坏电机。
2 发电机的铜耗和铁耗增加。谐波会增加设备的铜耗和铁耗导致发热，在这种情况下降低了发电机的额定功率。
3 继电保护和自动装置的拒动或误动作。电力系统中的谐波会改变保护继电器的性能，引起误动作或拒绝动作。
4 测量仪表的不精确。有功和无功电度表是用于工矿企业所消耗的有功和无功电能的计量，既要正确记录线性负荷所消耗的电能，也要记录非线性负荷或者混合负荷所消耗的电能，不论供电部门还是用电单位都非常关心这些计量仪表的准确性。这些计量装置都是按50Hz标准正弦波设计的，当供电电压中有高次谐波或者负荷电流中有高次谐波时都会影响常用感应式电度表的正常工作，通过感应式电度表的相对误差与频率的关系，我们知道，在不同的电压和电流相位差的情况下。频率越高，误差越大，电流和电压之间的相位差越小。误差越大。在非正弦电压和电流，附加的总的频率误差与谐波电压、谐波电流以及它们之间的相位差有关系。
5 损坏电子设备。谐波干扰用户负载，尤其是计算机系统，谐波缩短白炽灯的使用寿命。
6 干扰通讯系统。谐波对通讯系统的干扰是一个在国际上都被十分重视的问题，谐波干扰会引起通讯系统的噪音，降低通话的清晰度。干扰严重时会引起信号的丢失。在谐波和基波的共同作用下引起电话铃响，甚至还会发生危及设备和人身安全的事故。
三、谐波的治理
谐波的干扰已成为当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”，其危害虽然很大，但还是可以抑制的。解决谐波问题主要采取以下几方面的措施：
1 加强宣传，使人们进一步了解谐波的定义、产生原因、危害及测量方法。加强标准IEC6100及国家标准GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》的宣传贯彻，明确谐波治理是一项互利互惠、节能降损、保证电网和设备安全运行的措施。
2 电力发供电部门、用户都需正确测量，长期收集数据，确定谐波源的位置及产生的原因。为治理谐波提供详细的实时数据。
3 电力部门对供电侧的系统进行改造，安装必要的设备来抑制和消除谐波，提高发电、供电、配电系统的电能质量和可靠性。
4 用户根据自身的需要，单独在用户进线处或内部线路处安装电能质量装置，以改善受电的电能质量。这种方案不涉及电价的调整。完全由用户自行投资，比较适合我国现阶段的供电情况，提高用户终端允许电力干扰的能力。
5 电气设备制造商也需承担应有的责任。我国于1998年12月14日发布了国家标准GB17625.1-1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相输入电流≤16A)》，等效采用IEC6100-3-2:1995，但在技术内容上与该国际标准完全一致。GB17625，1规定了准备接入公用低压配电系统中的电气、电子设备(每相输入电流≤16A)可能产生的谐波的限值。只有经过试验证实符合该标准限值要求的设备才能接人到配电系统中，这样就可以对低压电气及电子产品注入供电系统的总体谐波电流水平加以限制。
6 积极宣传与沟通，促进谐波源用户实施治理。另一方面，国家有关部门进一步完善谐波管理的政策与法规。将采用谐波越限装置合法化。有力推动用户消谐治理。
四、结束语
谐波治理是一项系统工程，国内谐波治理的难点不在技术层面，因此，通过严密的管理和过细的工作取得用户支持，切实有效地开展谐波治理显得尤其重要。目前，电力部门普遍对主电网谐波污染高度重视，但忽略对日益发展壮大的农村电网的谐波治理。由于经济发展的原因，农村电网接纳了大部分发达地区淘汰的高能耗企业，这些企业用电量大，也是一大谐波源。农村电网中的许多用户对谐波的危害认识不足，认为谐波治理是电力部门的事，因此，电力部门应加强宣传与沟通，根据谐波污染对电网造成的影响与对用电设备的危害，站在用户的角度综合考虑用户长远经济利益，强调谐波治理的重要性及投资回报。明确双方的义务与责任，在准确测量的基础上。主动推荐消谐改造方案。另外，随着办公及家用电器的增多，电力部门要进一步重视低压配电网的谐波治理，在低压电网改造中考虑相应的谐波治理资金，有效地防止低压配电网的谐波渗透到上一级电网。因此，在电力部门、电力用户、设备制造商三方面齐心协力下，搞好治理谐波这项系统工程的工作，是可以取得节能和提高电网品质双重效果的。
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发表于 2020-5-23 20:55:53
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