浅谈电网中谐波的危害与治理

发表时间：2019-07-25T08:58:25.067Z 来源：《基层建设》2019年第11期 作者： 刘创辉

[导读] 摘要：由于谐波对电网和用电设备带来的危害非常大，所以需要加强对谐波进行治理，以便能够有效的对供电质量进行改善。 广东东伟电控科技有限公司 523428

摘要：由于谐波对电网和用电设备带来的危害非常大，所以需要加强对谐波进行治理，以便能够有效的对供电质量进行改善。本文通过分析谐波产生的原因，对电网中谐波的危害与治理进行阐述。 关键词：电网；谐波；危害；治理措施 引言

随着社会经济和电力工业的飞速发展，电力负荷日趋复杂和多样化，一些具有非线性、冲击性、不平衡特性的负荷设备逐渐被大量使用，如半导体整流器件和逆变装置以及变频调速装置等电力电子设备，都会不同程度地产生谐波污染，影响电网的电能质量。谐波实则是一种电网垃圾，虽然看不见摸不着，但它能够对电网产生污染。在正常情况下，电力系统中的交流电流、电压都是正弦波，谐波出现后会与正弦波产生叠加，使正弦波发生变形，严重时会影响供电质量，增加不必要的电力损耗。 一、产生谐波的原因

产生谐波的原因是多种多样的，其实电网通电后就会出现谐波。这是由于发电机、变压器等设备本身也会产生谐波，但是量很小，对电网的影响可以怱略不计。凡是能向电网注入谐波电流或谐波电压的电气设备统称为谐波源，例如：换流设备、电弧炉、铁芯设备、照明设备、某些生活日用电器等非线性电器设备、整流器、逆变器和变频装置等这一类电气设备，这些设备的作用就是强行切断或导通电流回路，此类设备通常要使用整流元件的导通、截止特性，而正是这一过程导致了大量的谐波电流产生。

对于整流设备，如可控硅整流器、晶闸管控制的直流电焊机、电镀使用的开关电源等，它们都是将交流电变成直流电，在整流的过程中对输入的交流电波形进行了截取后输出直流电，输入的交流电中的一部份会变成谐波返回到电网中，此类设备产生的谐波的特奌是频率均为工频频率的整数倍数。即3次、5次、7次、11次……等。

对于逆变设备，如变频器、中频电源等，这些设备先将输入的交流电变成直流电，再将直流电变成不同于工频频率的交流电。在逆变过程中会产生谐波，此类设备不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2倍的分数次谐波。

二、谐波的危害

1.谐波会引起电网谐振，可将谐波电流放大至几倍甚至数十倍，会对供配电系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。

2.谐波会影响电气设备的正常工作，它会使电机产生机械振动和噪音，会导致变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备由于谐波导致过热，绝缘部分会加速老化、失效，设备使用寿命大大缩减，直至最终损坏。

3.谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。

4.由于谐波的频率较高，使得导线的集肤效应增加，电线的导通面积相对变小，线损增加。变压器铁心也会由于不能适应频率急剧变化而导致铁损增加。电动机由于受到谐波的逆序作用，会导致电动机输出功率下降，电能利用率下降，同时谐波生成也需要消耗电能。 5.谐波电流会使变压器的铜耗增加，特别是次级谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组过热，对全星形连接的变压器，当绕组中性点接地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能会形成次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。

6.电力线路上流过的幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，会触发电话铃响，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。

三、谐波治理的技术措施

电网中谐波量小于国家标准规定时，通常不会对系统造成影响。随着谐波量的增加，谐波的影响就逐渐显现出来。在谐波严重超标的情况下，如果不进行谐波治理，往往会产生很严重的后果。谐波治理的办法主要有以下几方面。

1.滤波是将一个电信号中若干种成分中的一部分交流信号过滤掉，通常是将电网或是电力设备中一些不需要的交流信号利用滤波的手段将其去掉。通过滤波的手段可以有效的对谐波，特别是高次谐波进行消除。滤波有有源滤波和无源滤波之分，而且实际应用过程中，无源滤波应用较多，而且其在应用过程中也能够产生较好的效果，而且具有较好的经济性。

2.加大对谐波管理和技术监督力度。首先在用户申请用电时，用户应向用电部门提供有关用电设备参数和运行特点，进行必要的谐波核算和评估，如超过国家规定，则必需采取限制谐波的技术措施，在设计和供电方案技术参数审查时一起审核，签订供用电协议时必需明确谐波不得超过有关规定值，同时用户必需在与电网交接口处安装谐波在线监测记录装置，以进行全过程谐波监测。

3.管好谐波产生的源头。国家准备在GB/T14549标准的基础上，出台新的强制性标准，对设备生产企业产品的谐波含量和用户流入电网的谐波含量都将提出限制性要求，使电网中的谐波量保持在正常水平。

4.对大功率静止整流器，要想降低一次谐波的含量，提高整流脉冲数是行之有效的办法，因为整流脉冲数越高，次数低的谐波就会被削去。如何才能提高整流脉冲数呢，主要有两种方法：其一，调整整流变压器二次侧的相角差，可以通过增加整流装置数量和按照谐波次数装设分流滤波器的方式完成；其二，更改变压器二次侧的接线方式。

5.增加换流装置的相数或脉动数：交直流换流器产生的特征谐波电流次数与脉动数有关，当脉动数增多时，产生的谐波次数增高，而谐波电流近似与谐波次数成反比，因此，一系列次数较低、成分较大的谐波可以得到消除，减少了谐波电流的产生。 结束语

综上所述，电网的供电质量对区域生产、经济和人民生活带来较大的影响，电网谐波的存在会对电能质量带来严重的污染，所以需要加大对电网谐波进行治理，努力提高电网谐波治理技术，同时进一步对相关制度进行完善，确保电网谐波治理能够取得良好的效果，确保电力系统能够为社会提供更加清洁的能源。 参考文献：

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[3]电力系统谐波的产生和危害[J].胡雪梅，孙旭松.西安航空技术高等专科学校学报.2006（01）