资源描述
1、谐波的定义一、谐波定义供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量， 还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值（ n=f n/f 1） 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（ Non-harmonics ）或分数谐波。谐波实际上是一种 干扰量，使电网受到“污染”。电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般为 2n40。二、谐波源向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。 具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源， 例如带有功率电子器件的变流设备，交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。我国工业企业也越来越多的使用产生谐波的电气设备， 例如晶闸管电路供电的直流提升机、交 - 交变频装置、轧钢机直流传动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。这些设备取用的电流是非正弦形的， 其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况， 而与电网参数无关，故可视为恒流源。 各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关， 称为该电路的特征谐波。 对称三相变流电路的网侧特征谐波次数为： （正整数）式中 p为一个电网周期内脉冲触发次数（或称脉动次数）。除特征谐波外，在三相电压不平衡， 触发脉冲不对称或非稳定工作状态下， 上述电路还会产生非特征谐波。进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波，如果 5，7，11，13次等。对于 p脉动的变流电路， 假定直流侧电流为理想平滑， 其网侧 n次谐波电流与基波电流之比为： 更多资料在资料搜索网海量资料下载式中为换流重叠角。，估算时可取。如直流侧电流波纹较大，则5 次谐波幅值将增大，其余各次谐波幅值将减少。当电网接有多个谐波源时， 由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同，其和将小于各分量的算术和。 变压器激磁电流中含有 3，5，7 等各次谐波分量。由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法，为 3 次谐波提供了通路， 故 3 次谐波电流不流入电网。 但当各相激磁电流不平衡时，可使 3 次谐波的残余分量（最多可达 20%）进入电网。三、谐波传输对于多电压等级的电网，其谐波阻抗的特点是Zn（高压侧） Zn（低压侧）。谐波电流由低压侧流向高压侧，其大小基本上与高压侧参数无关，可视为恒流源。 谐波电压由高压侧传输到低压侧，可视为恒压源。 在进行谐波分析时，就是根据这个原则构造电网的谐波等效电路。1. 电网元件的频率特性在谐波频率范围内， 由于涡流和漏磁场的作用， 电网元件的谐波参数要考虑长线效应，即变压器和导线的等效电阻 R 随频率的上升而增加， 等效电感 L 随频率的上升而降低。 电缆、导线和电容器的电容 C 基本不随频率变化而保持恒定。 负载阻抗与频率的关系依负载的不同而异（见图 1：负载有功电导频率关系图）。电机类负荷在简化分析时可只考虑其漏感。电机漏感 Lsn 的频率特性与变压器相似。2. 电网等效电路电网可以由电网各元件的谐波参数Rn，Ln 和 Cn组成等效网络。三相对称电网的等效电路图通常采用单相表示 （见图 2：电网及其等效电路和阻抗矢量轨迹图）。根据等效电路计算各频率下的节点导纳矩阵Yn，求出阻抗 Zn=，计算谐波电压Un=ZnIn。电网在某些谐波频率下会发生并联谐振，导致谐波电流大幅度增加。电网的并联谐振频率按下式计算：式中 Sk 为节点 B的短路功率（ MVA）；Sc 为电网充电功率（包括并联电容器的功率，MVA）。谐振回路品质因数 Q的大小取决于谐振频率和电网的负荷率， 负荷率下降，品质因数升高。低压电网的品质因数为 23，高压公用电网为 25，高压工业电网约为 10。低压电网无并联电容器时，其谐振频率一般不在谐波范围内。四、谐波限值为使电网谐波电压保持在允许值以下，必须限制谐波源注入电网的谐波电流量。大多数工业发达国家相继制定了电网谐波管理的标准或规定。谐波管理标准的制定是基于电磁相容性的原则，即在一个共同的电磁环境中， 电气设备既能正常工作，又不得过量地干扰这个环境（见图3：电磁相容性）。我国已于 1993 年颁布了限制电力系统谐波的国家标准 电能质量：公用电网谐波，规定了公用电网谐波电压限值和用户向公用电网注入谐波电流的允许值（见表 1 及表 2）。电压或电流的正弦波形受谐波影响而畸变的程度用谐波电压或电流含有率表示：HRVn=（ Un/U1）100%HRIn=（ In/I1 ）100%式中 Un、In 为第 n 次谐波电压、电流有效值；U1、 I1 为基波电压、电流有效值。表 1公用电网谐波电压（相电压）极限值电网标称电压 电压总谐波畸变率 各次谐波电压含有率kV%奇次偶次0.385.04.02.06（10）4.03.21.635（66）3.02.41.21102.01.60.8表 2 注入公共连接点的谐波电流允许值标 基谐波次数及谐波电流允许值（ A）准 准电短2345678压 路kV 容量MVA0.3762 39 622644192116 2813 2411 129.188.167.8.7.146.128107689158610 434 21 34142411118.167.136.6.5.1.4.9.4.4.3.7.3.6.0 351183703994681010 220 13 208.156.6.5.9.4.7.3.4.326.2.5.2.2.2.4.2.4.0 65481339710846935113525 1127.125.8.3.4.3.5.2.4.2.2.1.3.1.3.1.1.1.2.1.2.0 57188116672596725947356650 1138.135.9.4.4.3.5.2.5.2.2.2.3.1.3.1.1.1.2.1.2.0 614313397036088469584611075 19.6.9.4.6.3.3.2.4.2.3.1.1.1.2.1.2.1.1.1.2.1.1.0 260608024307755835241109五、谐波危害谐波增加电气设备的热损耗，干扰其功能甚至引发故障。另外谐波可对信息系统产生频率藕合干扰。1. 电动机谐波电压在电动机短路阻抗上产生的谐波电流和电动机负序基波电流 I 一起使设备产生附加热损耗， 并且在电动机起动时容易发展成干扰力矩。 谐波电流和负序基波电流有效值之和一般不得大于电动机额定电流 Ie 的 510%，即如果电动机不是按额定功率连续运行，可以允许短时超出上述限值。2. 电容器谐波可使电容器过流发热。在畸变电压下电容器的电流有效值为：有关规程规定电容器长期工作电流不得超过1.3 倍额定电流（Ic=CUn）。位于谐波源附近的电容器或者滤波电容器通常按较高的电流有效值特殊制造。3. 电子装置谐波电压可使晶闸管触发装置发生触发错误，甚至导致设备故障。谐波也会对电网音频控制系统和计算机产生不良影响。4. 通讯系统在 2.5kHz 以下导线间电感电容藕合作用随频率呈近似线性上升，特别是较高次谐波会对通讯及信息处理设备产生干扰。六、谐波测量测量谐波电流使用低感分流器（约 L/R）和电子式电钳，测量谐波电压使用电阻分压器或电容式分压器。谐波测量设备基于快速傅立叶分析原理， 由模拟滤波器和模拟 （数字）相关器或者计算机组成。谐波阻抗测量是使用一个可控式电源向电网注入谐波频率电流， 然后分别测量谐波电压的幅值和相位（见图 4：谐波注入原理图）。七、谐波抑制将三相桥式电路的脉动数从 6 提高到 12，可消除 5， 7 次谐波。将多个谐波源接于同一段母线， 利用谐波的相互补偿作用也可降低电网谐波含量。当谐波量超出规程允许值或者电网在谐波范围内有谐振时，通常设置单调谐滤波器吸收特征谐波。对于 13 次及以上的谐波，可设置一个高通滤波器。滤波回路也会吸收电网原有谐波并可能性导致过负荷。 一般通过调整失谐率，降低品质因数或者通过附加电子装置控制电流值来避免过负荷。电容器可通过串联电抗器形成谐波阻塞回路， 以防止电容器谐波过负荷。 一般将串联谐振频率定在 250Hz 以下。电力系统谐波成因分析一、引言一个理想的电力系统是以单一恒定频率与规定幅值的稳定电压供电的。但实际上， 由于近年来随着科学技术的不断发展， 在电力系统中大功率换流设备和调压装置的利用、 高压直流输电的应用、 大量非线性负荷的出现以及供电系统本身存在的非线性元件等使得系统中的电压波形畸变越来越严重， 对电力系统造成了很大的危害， 如：使供电系统中的元件损耗增大、 降低用电设备的使用寿命、干扰通讯系统等。严重时甚至还能使设备损坏，自动控制失灵，继电保护误动作，因而造成停电事故等及其它问题。所谓 知己知彼，百战不殆 ，因此 , 要实现对电网谐波的综合治理 , 就必须搞清楚谐波的来源及电网在各种不同运行方式下谐波潮流的分布情况， 以采取相应的措施限制和消除谐波， 从而改善供电系统供电质量和确保系统的安全经济运行。二、电力系统谐波的来源电力系统中谐波源是多种多样的。主要有以下几种：1、系统中的各种非线性用电设备如：换流设备、调压装置、电气化铁道、电弧炉、荧光灯、家用电器以及各种电子节能控制设备等是电力系统谐波的主要来源。这些设备即使供给它理想的正弦波电压， 它取用的电流也是非线性的， 即有谐波电流存在。并且这些设备产生的谐波电流也会注入电力系统， 使系统各处电压产生谐波分量。这些设备的谐波含量决定于它本身的特性和工作状况， 基本上与电力系统参数无关，可视为谐波恒流源。2、供电系统本身存在的非线性元件是谐波的又一来源。这些非线性元件主要有变压器激磁支路、 交直流换流站的可控硅控制元件、 可控硅控制的电容器、 电抗器组等。3、如荧光灯、家用电器等的单个容量不大，但数量很大且散布于各处，电力部门又难以管理的用电设备。 如果这些设备的电流谐波含量过大， 则会对电力系统造成严重影响， 对该类设备的电流谐波含量， 在制造时即应限制在一定的数量范围之内。4、发电机发出的谐波电势。发电机发出谐波电势的同时也会有谐波电势产生，其谐波电势取决于发电机本身的结构和工作状况， 基本上与外接阻抗无关。 故可视为谐波恒压源，但其值很小。三、电力系统谐波潮流计算所谓电力系统谐波潮流计算，就是通过求解网络方程 In=YnUn (n=3,5,7 .n ：谐波次数。 In 为谐波源负荷注入电网的 n 次谐波电流列向量。 Yn 为电网的 n 次谐波导纳阵。 Un为电网中各节点母线的 n 次谐波电压列向量 ) 。求得电网中各节点（母线）得谐波电压，进而求得各支路中的谐波电流。 当电力系统中存在有谐波源时，此时系统中个接点电压和支路电流均会有高次谐波。 为了确定谐波电压和谐波电流在供电系统中的分布， 需要对谐波阻抗构成的等效电路进行潮流计算， 同时当整流装置供电系统中有容性元件存在时，还要根据各支路谐波阻抗的性质和大小， 来检验有无谐振的情况。 进行谐波潮流计算， 首先必须确定电网元件的谐波阻抗。（ 3.1 ）、 电网各类元件的谐波阻抗：（ 1）、同步发电机的谐波阻抗合格的发电机的电势是纯正弦的， 不含有高次谐波， 其发电机电势只存在于基波网络。在高次谐波网络里，由于发电机谐波电势很小，此时可视发电机谐波电势为零。故其等值电路为连接机端与中性点的谐波电抗* 。其中XGn=nXG1-（1）式中 XG1 为基波时发电机的零序、正序或负序电抗，有该次谐波的序特性决定如果需要计及网络损耗， 对于发电机， 可将其阻抗角按 85 度估计，对于输电线，变压器和负荷等元件的等值发电机，可将其阻抗角按 75 度估计。（ 2）、变压器的谐波阻抗电力系统谐波的幅值常是随着频率的升高而衰减， 故在基波潮流计算尤其是高压电网中，常忽略变压器的激磁支路和匝间电容。 在计算谐波电流时， 只考虑变压器的漏抗，且认为与谐波次数所认定的频率成正比。 在一般情况下， 变压器的等值电路就简化为一连接原副边节点的谐波电抗 * 其中 * 为变压器基波漏电抗。在高次谐波的作用下， 绕组内部的集肤效应和临近效应增大， 这时变压器的电阻大致与谐波次数的平方成正比，此时的变压器谐波阻抗为：Zn=sqrt(n)RT1+jnXT1-（3）其中 RT1为基波时变压器的电阻。对于三相绕组变压器，可采用星型等值电路，其谐波阻抗的计算方法通上。 当谐波源注入的高次谐波电流三相不对称时， 则要根据变压器的接线方式和各序阻抗计算出三相谐波阻抗。3）电抗器的谐波阻抗当只计及电抗器感抗时，对n 次谐波频率为：XLn=Nxl*UN/sqrt(3)IN4）、输电线路的谐波阻抗输电线路是具有均匀分布参数的电路， 经过完全换位的输电线路可看作是三相对称的。在潮流计算中，通常以集中参数的 PI 型等值电路表示。如下图：在计及分布特性的情况下，则：ZLn=Znsh(rnl)Yln/2=(chrnl-1)/(Znshrnl)ZN和 RN分别为对于于该次谐波时线路的波阻抗和传播常数。其中 Zn=sqrt(Z0n/Y0n)Rn=sqrt(Z0nYon)Z0N 和 Y0N 分别为该次谐波时输电线路单位长度的阻抗和导纳五）、负荷的谐波阻抗在谐波潮流计算时，基波部分可按节点注入功率看待，而在谐波网络中将它看作是恒定阻抗，近似地可认为综合负荷为一等值电动机。其综合负荷的谐波等值阻抗值为：ZN=SQRT（N）R1+JNX1其中 R1，X1 为基波等值电动机的负序电阻、 电抗、其值可由该节点的基波电压、功率值经换算求得。零序电流一般不会进入负荷，因而在零序性的高次谐波网络里，可忽略负荷支路。 当确定了电路中各电气元件的谐波阻抗后， 可以构成一个谐波作用的等效电路，以便进行计算，绘制谐波作用下的等效电路时应注意以下几个特点：（ 1）、谐波作用的等效电路，均应以整流装置为中心，按照实际接线构成，于是整流装置视为谐波源， 而电力系统的发电机不是以能源出现， 而是作为谐波源的负载阻抗的一部分。（ 2）、电路元件阻抗可以用有名值进行计算，也可以用标幺值进行计算。当采用有名值进行计算时，全部电路应折算到某一基准电压，便于分析和应用。（ 3）一般计算中，元件的所有电阻均可忽略，但是当系统某一部分发生或接近并联或串联谐振时，此时的电阻影响却不能忽略。（ 4）、在谐波电流近似计算中，所确定的是整流装置侧的总谐波电流，根据谐波作用等效电路，才能确定各支路谐波电流和电压的分布。更多资料在资料搜索网海量资料下载3.2 、谐波潮流计算（ ）、无容性元件网络的谐波潮流计算（ 1）、对称系统的谐波潮流计算对称系统中三相情况相同， 因此可以按一相情况来计算。 当确定了整流装置任一侧总谐波电流后， 结合谐波等效电路， 就可以确定系统网络中任一支路的谐波电流分布。然后再根据节点谐波电压和节点注入谐波电流的关系 I=YU（其中， Y 为谐波导纳阵），就可以确定各处的节点谐波电压了。进而可求出潮流功率。其计算步骤如下：、根据所给运行条件，以通常的潮流计算方法求解基波潮流。、按谐波源工作条件，确定其它有关参数及需要计算的谐波次数。、计算各元件谐波参数，形成各次谐波网络节点导纳矩阵，并计算相应谐波网的注入电流。、由式 IN=YNUN确定各节点的谐波电压，并计算各支路谐波功率。其中，应注意有谐波仪测出的谐波注入电流，其相角是相对于基波电流的相角。故求出基波电流后， 需将谐波注入电流相角进行修正。 同样，系统节点的功率是基波功率与谐波功率之和，故基波注入功率也应进行修正。 但线性负荷处的基波注入功率不必修正。（ 2）、不对称系统谐波潮流计算在不对称系统中， 三相情况各不相同， 而且相互影响， 因此必须同时进行三相系统的计算。不对称网络潮流的计算可将网络分为各次谐波网络， 先计算基波网络，求得各节点基波电压后， 按它计算各谐波潮流的各次注入电流， 再按此谐波注入电流解算各次谐波的网络方程，求出各节点的各次谐波电压。（）、整流装置供电系统中有容性元件存在时的谐波潮流计算当整流装置供电系统中有容性元件存在时， 电容器对整流装置的换相过程和电压电流波形都有影响。 一般在基波频率下， 感抗和容抗支路的参数在数值上相差甚大，不致产生谐振现象， 但整流装置的一次非正弦回路， 可以看成是几个不同频率和振幅的正弦电势在回路中分别作用的综合结果， 因感抗频率特性与容抗频率特性刚好相反， 有可能在某次谐波下两者数值相近， 发生谐振现象。 故此时除了进行正常的谐波潮流计算外， 还要根据各支路谐波阻抗的性质和大小， 来检验有无谐振。四、总结电力系统中的谐波的出现，对于电力系统运行是一种 污染 。它们降低了系统电压正玄波形的质量， 不但严重地影响了电力系统自身， 而且还危害用户和周围的通信系统。 因此对电力系统谐波的研究对于改善电能质量， 抑制和消除谐波具有十分重要的意义。参考文献1、程浩忠，电力系统谐波技术，上海交通大学出版社，19982、陆廷信，供电系统中的谐波分析与抑制，机械工业出版社，19903、chnical Report,Purdue University,19824、夏道止、洗赞埙 ,高压直流输电系统的谐波分析及谐波抑制，水利电力出版社， 19945、夏道止、郝爱特，谐波潮流研究（一），（二），西安交通大学学报，1981，第 5，6 期暂态电能质量问题电能质量问题是一个跨学科的边沿性课题，也是当前及今后相当长时间内电力部门及其用电部门所面临的一个极严峻问题。一般而言，电能质量问题可以划分为稳态电能质量问题和暂态电能质量问题。稳态电能质量问题的研究已趋于深入，它是电能质量的主要方面，影响范围广，程度深，其主要性能指标是：电网频率、电压偏差、不平衡度、谐波、电压闪变，目前， IEC 及我国均有严格的标准（国内为 GB标准），此方面的检测设备、监控系统、专业性的分析仿真软件、工程治理手段均较成熟，而且越来越被大家所熟知和接受。暂态电能质量问题的研究起步较晚，国内刚刚有所认识，它属于稳态电能质量问题的延伸，影响范围小，但后果却比较严重；暂态电能质量问题其实质就是暂态电压质量问题，或者电网遭受外来干扰侵袭及内部故障、操作所带来的系统冲击问题，其主要性能指标是：电压脉冲、浪涌、电压跌落及瞬时电压中断，目前国际国内还没有此方面的统一标准，但一般采用其指标参数的幅值和持续时间来描述（有时考虑其上升下降率、发生频度等） 。目前，在所有暂态电能质量问题中，电压跌落的影响最为普遍。暂态电能质量问题产生的原因较为复杂，发生的频度较为偶然，它主要是系统遭受外来干扰、或内部故障、或正常操作情况下发生，而且与电网结构、电网联系强度、感觉设备（敏感负荷）的用电特性等因素有关；相同的干扰在不同的电网结构及联系强度下产生的效果指标参数不同，相同的干扰在相同的电网结构及联系强度下对不同的响应源（敏感负荷）所感受的程度及产生的效果也不相同。一般来说，扰动能量的传递遵循由高电压等级损失较小地向低电压等级传输，同时在同电压等级之间根据联系紧密程度也进行传输。引起暂态电能质量问题的主要原因可归结为以下几个方面：1、电力系统短路故障这是最普遍、最明显直观的干扰因素。电力系统的短路故障总是伴随着瞬间的电压跌落、中断，这种扰动传播的强度与电网结构及电器参数存在密切的关系。另外，这种扰动同样能够由低电压等级向高电压等级传播，只不过范围及强度较弱而已。短路干扰产生的跌落幅值可通过理论计算或数字模拟或动态模拟获取，其手段可 根据具体 情况选择，例如成 熟的短路计算、MATPOWER(开放式专业化的计算仿真工具) ，国内也具有相当水平的动态模拟实验站（电科院、西高所）对实际电网进行模拟操作。这种干扰所持续的时间与系统的保护设置及保护设备、开关设备的固有动作时间有关。一般短路故障从发生到切除基本持续5 个周波左右。另外，重合闸设备的动作使得这种扰动更加复杂，需认真对待分析。2、闪络或线路对地放电雷击引起绝缘子闪络、阴雨季节（春秋季）或鸟粪引起绝缘子污闪、或者其他形式的线路对地放电是造成电压跌落和供电中断的一个较普遍、发生几率较大的因素，带有一定的天灾人祸性质。据有些文献报道，其持续时间一般超过5 个周波，造成的跌落幅值比较难以计算，与当地气候、电网电容性设备的材料结构外形以及污闪面积等因素有关。3、电力系统正常的开关操作电力系统正常的断路器投切一般伴随着瞬间的电压跌落，但幅度一般不大。但如果合闸较大负荷，往往产生不可忽视的电压跌落。因此负荷的分配要比较均匀，负荷的投入可逐级进行。4、储能性电器设备的正常操作5、一些典型的冲击性负荷的生产过程，主要包括：1）交（直）流炼钢电弧炉（在同电压等级供电母线）2）轧机、提升机、绞车3）电动机的启动（特别大容量、高频度启动的电机）4）电焊设备上面说过，暂态电能质量问题特别是电压跌落、短时中断指标的评判是根据其跌落中断幅值及其持续时间来衡量的。但是这一幅值与持续时间很难有统一的指标规范，只能根据不同敏感负荷的生产过程及生产环节进行确定。例如有的文献认为电压幅值标么值在0.1 0.9之间，持续时间在半个周波到1min的低电压为电压跌落；有的文献认为电压幅值低于0.1 标么值或大于0.5个周波的供电中断属于短时供电中断；ITIC曲线的初衷是基于大型计算机对电能质量的要求而制定的；浦东新区上海索广映像有限公司（生产等离子电视机）显像管生产线中PLC的电压要求不低于85额定电压持续0.01s ；英特尔中国有限公司（芯片封装厂）对电源提出零停电要求，电压降不低于 87额定电压持续时间 0.12s ；华虹 NEC（芯片生产厂）同样提出零停电要求， 电压不低于 90额定电压持续时间 0.01s 。因此，只能根据具体情况进行具体分析，并确定最佳经济性的解决方案，不能盲目性地套用某些标准，否则要么达不到技术要求，要么多花费资金。暂态电能质量问题对于传统性工业及一般性负荷影响不大 , 它主要影响电子类设备的正常工作，或者影响由新型电子类设备所控制的传统工业过程。用户设备对暂态电能质量问题特别是电压跌落、中断的敏感程度视其用电特性的不同各异。2、电力系统高次谐波分析随着电力电子技术的飞速发展， 各种新型用电设备越来越多地问世和使用， 高次谐波的影响越来越严重。电力系统受到谐波污染后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。 以前，电力系统考核电能质量的主要指标是电压的幅值和频率， 现在世界各国都把电网电压正谐波形畸变率极限值作为电能质量考核指标之一，正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。因此，研究和分析谐波产生的原因、 危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。1 谐波产生的原因在供电系统中谐波的发生主要是由两大因素造成的：（1）可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用，晶闸管在大量家用电器中的普通采用以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。（2）设备设计思想的改变。过去倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较大的设计。现在为了竞争， 对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。 例如有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段， 而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。 图 1 为三相六脉动整流装置原理接线图， 此时交流侧电流的傅里叶级数展开式为：可见交流侧电流含有谐波，谐波次数为（6K1）次，各次谐波含有率为1/n.谐波对电力系统的危害谐波对电力系统的污染日益严重， 谐波源的注入使电网谐波电流、 谐波电压增加，其危害波及全网， 对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。 现将对具体设备的危害分析如下：更多资料在资料搜索网海量资料下载（1）交流发电机。同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗，热损耗除谐波电流铜损 I2nR 以外，还由于电流的集肤效应，产生附加损耗，对转子引起热损耗增大。 对大型汽轮发电机来说， 若发生多次谐波振荡，谐波电流超过额定电流的 25时，由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。对变压器来说，铁芯产生热损耗，尤其是涡流损耗大，在变压器绕组中有谐波电流，在铁芯中感应磁通，产生铁损。（2）架空线路谐波电流产生热损，较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭， 导致单相重合闸失败。 电缆中的谐波电流会产生热损， 使电缆介损、温升增大。（3）电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗，加快电力电容器绝缘老化。系统谐波电压或电流发生谐振则引起过电压和过电流， 对电气设备绝缘损坏，引起噪音与振动。（4）电子计算机会由于谐波干扰发生失真；工业电子设备功能会因其被破坏。（5）对继电保护、自动控制装置和计算机产生干扰和造成误动作，造成电能计量的误差。（6）谐波电流在高压架空线路上的流动除增加线损外，还将对相邻通讯线路产生干扰影响。3 电力系统抑制谐波的措施为了把谐波对电力系统的干扰（污染）限制在系统可以接受的范围内，我国和国际上分别颁布了“电力系统谐波管理暂行规定”和 IEC 标准，明确了各种谐波源产生谐波的极限值。电力系统抑制谐波的主要措施有：（1）在补偿电容器回路中串联一组电抗器如图 2，在未加 Xc 前，略去电阻，谐波源 In 母线处的谐波电压为： UnXsnIn ；并联了补偿电容器后，则谐波源的输入谐波电抗为：此时谐波电压，注入系统的谐波电流 Un ,I snI n. 即并联电容器使系统的谐波被放大了。如果对应某次谐波有 Xsn-Xcn=0即发生谐波，则其谐波电流、电压都趋于无穷大。为了摆脱这一谐振点，通常在电容器支路串接电抗器， 其感抗值的选择应使在可能产生的任何谐波下， 均使电容器回路的总电抗为感抗而不是容抗，从根本上消除了产生谐波的可能性。（2）装设由电容、电感及电阻组成的单调谐滤波器和高通滤波器单调谐滤波器是针对某个特定次数的谐波而设计的滤波器， 高通滤波器是为了吸收若干较高次谐波的滤波器。 应装设的滤波器类型、 组数及其调谐频率 （滤波次数）可由具体计算决定。如电力机车是大功率单相整流装置， 它有谐波问题， 根据实测资料， 韶山 1 型机车电流的谐波含有率大致如表 1，影响电力机车注入电力系统谐波电流的因素很多，如图 3 所示，接触网是影响因素之一， 图中 Zsn 为电力系统的谐波阻抗，供电臂全长为 L，臂上只有一辆电力机车，位于离变电所 l 处。设接触网单位长度的n 次谐波阻抗、导纳分别为Zn、Yn，则其 n 次谐波特征阻抗 Zcn 和传播常数 n可见一般接触网对机车谐波电流起到放大作用，当机车处于供电臂末端（l L 时）放大作用最大。解决牵引机车的谐波问题，一般方法是在牵引变电所装设 3、5、7 各次滤波器。近年新投运的部分电力机车改用车载分次滤波器的方式，滤除 3、5 次谐波效果很好。（3）增加整流相数高次谐波电流与整流相数密切相关， 即相数增多，高次谐波的最低次数变高，则谐波电流幅值变小。一般可控硅整流装置多为 6 相，为了降低高次谐波电流，可以改用 12 相或 36 相。当采用 12 相整流时，高次谐波电流只约占全电流的 1，危害性大大降低。（4）当两台以上整流变压器由同一段母线供电时，可将整流变压器一次侧绕组分别交替接成 Y 型和形，这就可使 5 次、 7 次谐波相互抵消，而只需考虑 11 次、 13 次谐波的影响，由于频次高，波幅值小，所以危害性减小。4 结论（1）谐波的发生影响整个电力系统的环境，如在通讯中因发生谐波噪声使通话质量下降， 使控制和保护设备发生误动作以及使电力装置与系统过载， 给电力系统正常运行造成危害。更多资料在资料搜索网海量资料下载（2）谐波的管理通常是制定用户公共连接点处的电压谐波含量限制标准，即制定有关标准，采取相应措施，严格控制，净化电力系统环境。（3）在测量谐波时必须注意PT与 CT的精确度，否则造成误差很大，用CT末屏分压测取系统的谐波电压具有准确、方便的优点。在超高压系统谐波电压测试中得到推广运用。
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