諧波的危害

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電網(wǎng)中高次諧波的危害及抑制措施

引言

隨著電力電子器件及微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，大量的非線性用電

設(shè)備廣泛應(yīng)用于冶金、鋼鐵、能源、交通、化工等工業(yè)領(lǐng)域，如電解

裝置、電氣機(jī)車、軋鋼機(jī)械和高頻設(shè)備等接入電力網(wǎng)，是電網(wǎng)的諧波

污染狀況日益嚴(yán)重，降低了系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

1.諧波產(chǎn)生的原因

電力網(wǎng)中的諧波有多種來源，在電力的生產(chǎn)，傳輸、轉(zhuǎn)換和使

用的各個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)產(chǎn)生諧波。

在其它幾個(gè)環(huán)節(jié)中，諧波的產(chǎn)生主要是來自下列具有非線性特性的

電氣設(shè)備：(1)具有鐵磁飽和特性的鐵芯沒備，如：變壓器、電抗器等；

(2)以具有強(qiáng)烈非線性特性的電弧為工作介質(zhì)的設(shè)備，如：氣體放電

燈、交流弧焊機(jī)、煉鋼電弧爐等；(3)以電力電子元件為基礎(chǔ)的開關(guān)電

源設(shè)備，如：各種電力變流設(shè)備(整流器、逆變器、變頻器)、相控調(diào)

速和調(diào)壓裝置，大容量的電力晶閘管可控開關(guān)設(shè)備等，它們大量的用

于化工、電氣鐵道，冶金，礦山等工礦企業(yè)以及各式各樣的家用電

器中。以上這些非線性電氣設(shè)備(或稱之為非線性負(fù)荷)的顯著的特點(diǎn)

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是它們從電網(wǎng)取用非正弦電流，即使電源給這些負(fù)荷供給的是正弦波

形的電壓，但由于它們只有其電流不隨著電壓同步變化的非線性的

電壓、電流特性，使得流過電網(wǎng)的電流是非正弦波形的，這種電流波

形是由基波和與基波頻率成整數(shù)倍的諧波組成，即產(chǎn)生了諧波，使

電網(wǎng)電壓嚴(yán)重失真，此外電網(wǎng)還必須向這類負(fù)荷產(chǎn)生的諧波提供額外

的電能。

接入低壓電力系統(tǒng)的非線性設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流可分為穩(wěn)定的

諧波和變化的諧波兩大類。穩(wěn)定的諧波電流是指由這種諧波的幅度不

隨時(shí)間變化，如視頻顯示設(shè)備和測試儀表等產(chǎn)生的諧波，這類設(shè)備對

電網(wǎng)來說表現(xiàn)為恒定的負(fù)載。由激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、微波爐等產(chǎn)

生的各次諧波的幅值隨時(shí)間變化，稱之為波動(dòng)的諧波，這類設(shè)備對電

網(wǎng)來說是一個(gè)隨時(shí)間變化的負(fù)載。

隨著電力電子設(shè)備使用的不斷增加，同時(shí)這些設(shè)備產(chǎn)生的諧波又

具有較大的振幅，所以目前它們是供電系統(tǒng)中的主要諧波源。

2.諧波的危害

大量諧波電流流入電網(wǎng)后，由電網(wǎng)阻抗產(chǎn)生諧波壓降，疊加在電網(wǎng)

基波上，引起電網(wǎng)的電壓畸變，致使電能質(zhì)量變差。當(dāng)注入公用電網(wǎng)

的諧波超過一定值時(shí)，會(huì)對電網(wǎng)自身及用電設(shè)備的正常運(yùn)行造成損