电网谐波的危害及抑制技术.docx

1、电网谐波的危害及抑制技术随着工业、农业和人民生活水平的不断提高，除了需要电能成倍增长，对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多，电力质量（ ）受到人们的日益重视。例如，工业生产中的大型生产线、飞机场、大型金融商厦、大型医院等重要场合的计算机系统一旦失电，或因受电力网上瞬态电磁干扰影响，致使计算机系统无法正常运行，将会带来巨大的经济损失。电梯、空调等变频设备、电视机、计算机、复印机、电子式镇流器荧光灯等已成为人民日常生活的一部分， 如果这些装置不能正常运行， 必定扰乱人们的正常生活。但是，电视机、计算机、复印机、电子式照明设备、变频调速装置、开关电源、电弧炉等用电负载大都是非线性负载，都是谐波源，

2、如将这些谐波电流注入公用电网，必然污染公用电网，使公用电网电源的波形畸变，增加谐波成份。近几年，传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术日臻成熟。集成度愈来愈高的微电子技术使计算器的功能更加完美， 体积愈来愈小， 从而促使各种电器设备的控制向智能型控制器方向发展。 随着微电子技术集成度的提高， 微电子器件工作电压变得更低，耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。例如，世纪年代计算机迅速普遍推广， 电磁干扰及抑制问题更是十分突出， 一些功能正常的计算机常出现误动作，而无法找出原因。年日本三基电子工业公司率先开发了“模拟脉冲的高频噪音模拟器” ，将它产生的脉冲注入

3、被试计算机的电源部分，结果发现计算机在注入脉冲时就误动作， 难怪计算机在现场无法正常工作， 其原因之一是计算机的电源受到了污染。因此，受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。国际电工委员会（）已于年开始对谐波限定提出了明确的要求。美国“电子电气工程师协会”于年制定了谐波限定标准。在 标准中明确规定了计算机或类似设备的谐波电压畸变因数（）应在以下，而对于医院、飞机场等关键场所则要求应低于。1 电网谐波的产生1.1电源本身谐波由于发电机制造工艺的问题， 致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波， 因此，产生

4、的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然，几个这样的电源并网时，总电源的电流也将偏离正弦波。1.2由非线性负载所致1.2.1 非线性负载谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。当电流流经线性负载时，负载上电流与施加电压呈线性关系； 而电流流经非线性负载时， 则负载上电流为非正弦电波， 即产生了谐波。1.2.2 主要非线性负载装置（）开关电源的高次谐波：开关电源由五部分组成：一次整流、开关振荡回路、二次整流、负载和控制，这几个部分产生的噪声不完全一样。这几种干扰可以通过电源线等产生辐射干扰，也可以通过电源产生传导干扰。（）变压器空载合闸涌流产生谐波铁心中磁通变化时，会

5、产生倍额定电流的涌流，由于线圈电阻的存在，变压器空载合闸涌流一般经过几个周波即可达到稳定。 所产生的励磁涌流所含的谐波成份以次谐波为主。（）单相电容器组开断时的瞬态过电压干扰：电力电子调速系统普遍应用于工业中改进电机效率及灵活性设备， 调速装置内电力电子器件对过电压特别敏感， 因此线路中瞬态过电压会造成调速系统的过电压保护误跳闸。 由于与中压母线相连的电容器要经常操作， 这意味着调速系统误跳闸事故会经常发生；（）电压互感器铁磁谐振过电压：在我国、等级的中性点不接地配电网中，为了监视对地绝缘，一般采用三相五柱式电压互感器。在正常情况下，三相对地电压是平衡的，但是由于发生单相接地故障等原因，会导致

6、三相对地电压平衡的破坏，还有可能使电压互感器线圈电感和系统对地电容在参数上配合，而产生谐振过电压。（）整流器和逆变器产生的谐波电压、电流：整流器的作用将交流电转成直流电，而逆变器是将直流电转变成交流电。其电路中的二极管视为理想二极管，即正向阻抗接近零，反向阻抗无穷大。因此，只允许电流单方向流动，从整流器的输出端看，每相电流波形为矩形波， 不是正弦波， 利用傅氏级数展开式展开周期的矩形波形， 可以看到除了工频正弦波 （基波）外，还叠加了一系列高次波形谐波。应该说电动机采用变频器进行调速，可以高水平完成调速外，也可以节省大量电能（近） ，但如前面分析，变频调速过程中要产生高次谐波，即形成高次谐波污染，造成厂区的电视、音响系统不能正常工作，还要干扰二次仪表压力、流量、可编程控制器及智能控制器正常工作，谐波还要使变压器、电动机、电容器及电抗器产生过热。（）电弧炉运行引起电压波动：随着冶炼工业的发展，当然会更多地使用电弧炉，这是一个重要负荷。运行时，电极和金属碎粒之间会发生频繁断路，而在熔化期间，电源两相短路，一旦熔化金属从电极上落下，电弧熄灭，电源又开路，因此，可以说冶炼过程是频繁的短路开路短