关于电网谐波的危害及治理.doc

1、 目录一、谐波的危害及治理标准、 谐波产生的原理、 谐波的危害、 谐波治理的标准、 谐波的监测及管理方法、 谐波监测设备、 谐波管理方法、 谐波的治理、 滤波设备简介、 谐波治理的过程及常见问题、 滤波装置的效果、 亿能电气滤波设备的应用、 公司简介、 科研力量、 产品特点、 工程应用电网谐波治理的探索无锡亿能电气有限公司一、谐波的危害及治理 谐波的标准（一）谐波产生的原理供电系统谐波产生主要有两类负荷：电力电子设备（变流设备）和电弧电磁。电力电子设备是由于电路中强迫换流而产生谐波，比如三相全波整流。这是应用最多产生谐波的电路或设备。变压器设计不当和电弧炉也产生谐波。冶金、石油、半导体、电气化

2、铁道、印刷等行业是谐波的产生大户。常用工业设备整流直流电源，变频电源。如电解铝厂的电解槽设备， 钢厂轧钢机、电弧炉，直流镀膜设备，半导体材料生产设备，中频熔炼炉等都是产生谐波的设备，其产生的谐波对供电系统有不可忽视的破坏作用。一般变流装置的原理结构为三相交直整流、交直交变频和交交变频（较少应用）。大量应用的为整流和交-直交变频设备。整流设备 变频设备这类设备在三相电源交流侧产生的特征谐波电流次数由整流脉波数 P 决定：六脉波整流： h=6P1 P=1,2,3,十二脉波整流: h=12P1 P=1,2,3,则可以确定，产生的特征谐波主要为 5、7、11 和 13 次谐波。谐波次数越高，谐波含量越

3、小。所以更高次的谐波可忽略。根据这个原理，可以设计制造高脉波整流设备，以减少某些谐波含量。十二脉波整流电路结构变流设备在产生谐波的同时，使设备运行功率因数也比较低，影响供电质量。一般此类设备的功率因数在 0.7 左右。（二）谐波的危害直流+inverter 中频Y 谐波危害电力系统中谐波的危害是多方面的，概括起来有以下几个方面：1.对供配 电线 路的危害（1） 影响 线 路的稳定运行供配电系统中的电力线 路与电力变压器一般采用电磁式继电器、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谐波含量较高时又导致继电保护误动作，因而在谐

4、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。 这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。（2） 影响 电网的质量电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中 3 次谐波的含量较多，可达 40%；三相配电线路中，相线上的 3 的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。2. 对电 力设备的危害（

5、1）对电力 电容器的危害当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的 1.38 倍;对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的 1.43 倍,但如果谐波含量较高,超出电容器允许 条件, 就会使电容器 过电流和过负荷,损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时，还可能使电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。另外，谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部

6、放电强度大，对绝缘介质更能起到加速老化的作用，从而缩短电容器的使用寿命。一般来说，电压每升高 10%，电容器的寿命就要缩短 1/2 左右。再者，在 谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚、 击穿或爆炸。（2） 对电 力变压器的危害谐波使变压器的铜耗增大，其中包括 电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器因谐波致使“鼓肚”的电容器的铁耗增大，这主要表现在铁心中的磁滞损耗增加，谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大。同时由于以上两方面的损耗增加，因此要减少变压器的实际使用容量，或者说在选择变压器额定容量时需要考虑留出电网中的谐波含量。除此之外，谐波还导致变压

7、器噪声增大，变压器的振动噪声主要是由于铁心的磁致伸缩引起的，随着谐波次数的增加，振动频率在 1KHZ 左右的成分使混 杂噪声增加，有时还发出金属声。(3）对电 力 电缆的危害由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从而导致导体的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减小。另外，电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联，提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联，在一定数值的电感与电容下可能发生谐振。（4）对用电设备的危害对电动机的危害 ：谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电

8、动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。另外电动机中的谐波电流，当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出很大的噪声。（5） 对低压开关设备的危害对于配电用断路器来说，全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热，同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难，且谐波次数越高影响越大；热磁型的断路器，由于导体的集肤次应与铁耗增加而引起发热，使得额定电流降低与脱扣电流降低；电子型的断路器，谐波也要使其额定电流降低，尤其是检测峰值的电子断路器，额因谐波使导线接头处过载定电流降低得更多。由此可知，上述三种配电断路器都可能因谐波产生误动作 。对于漏电断路器来说，由于

9、谐波汇漏电流的作用，可能使断路器异常发热，出 现误动作或不动作。对于电磁接角器来说，谐波电流使磁体部件温升增大，影响接点，线圈温度升高使额定电流降低。对于热继电器来说，因受谐波电流的影响也要使额定电流降低。在工作中它们都有可能造成误动作。对于熔断器而言，一般的熔断器是由于发热导致熔片熔断的.熔断器由几个带状熔片组成，它们对谐波过流集肤效应引起的发热效应很敏感；如果谐波含量较大，熔断器易爆裂。（6） 对弱电系统设备的干扰对于计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备，电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中，产生干扰。其中电感应与静电感应的耦合强度与干扰频率成

10、正比，传导则通过公共接地耦合，有大量不平衡电流流入接地极，从而干扰弱电系统。（7）影响电力测量的准确性目前采用的电力测量仪表中有电磁型和感应型，它们受谐波的影响较大。特别是电能表（多采用感应型），当谐波较大时将产生计量混乱，测量不准确。（三）谐波治理的标准随着 1994 年 3 月 1 日国家技术监督局发布电能质量 公用电网谐波GB/T14549-93 国家标准的颁布实施，以法律的形式规定了供电系统的谐波限制及治理标准。电力部门对谐波的危害和治理的认识也得到进一步提高，积极创造条件对供电系统的谐波进行综合治理。1、国家标准谐波电压限制国家标准 GB/T 14549-93电能质量 公用电网谐波规定的公用电网谐波电压（相电压）限值见下表：公用电网谐波电压限值（相电压）各次谐波电压含有率，%电网标称电压, kV电压总谐波畸变率, % 奇次 偶次0.38 5.0 4.0 2.06104.0 3.2 1.635663.0 2.4 1.2110 2.0 1.6 0.82、国家标准谐波电流允许值国标中规定在核定基准短路容量下注入系统公共接点的各次谐波电流允许值如下表所示：注入公共连接点的谐波电流允许值标称电 短路容 量 谐波次数及谐波电流允许值，A