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諧波產(chǎn)生的原因、種類、危害和抑制方法
時間：2021-03-31瀏覽次數(shù)：1461次
在電力系統(tǒng)中，諧波污染與電磁干擾、功率因數(shù)降低成為了三大公害。
一、 諧波產(chǎn)生的原因
諧波是指一個電氣量的正弦波分量.其頻率為基波(電力系統(tǒng)把50赫茲的電壓或者電流波，叫做基波，不是50Hz的電壓、電流就是諧波)頻率的整數(shù)倍，不同頻率的諧波對不同的電氣設備會有不同的影響。諧波主要由諧波電流源產(chǎn)生，當正弦波(基波)電壓施加到非線性負載上時，負載吸收的電流與其上施加的電壓波形不一至，其電流發(fā)生了畸變。由于負載與整個網(wǎng)絡相連接，這樣畸變電流就可以流人到電網(wǎng)中，這樣的負載就成了電力系統(tǒng)中的諧波源。
二、 諧波源的種類
在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的主要諧波源有兩種。
1.含有半導體等非線性電氣元件的用電設備。比如工業(yè)中常見的各種整流電氣裝置、大容量變頻器、大型交直流變換裝置以及其他的電力、電子裝置。
2.含有電弧和鐵磁材料等的非線性材料的用電設備，比如電弧爐、變壓器、發(fā)電機組等電氣設備。
三、諧波的危害
1.使供電線路和用電設備的熱損耗增加。
(1) 諧波對線路的影響
對供電線路來說，由于集膚效應和鄰近效應，線路電阻隨著頻率的增加會很快增加，在線路中會有很大的電能浪費。另外，在電力系統(tǒng)中，由于中性線電流都很小，所以其線徑一般都很細，當大量的諧波電流流過中性線時，會在其上產(chǎn)生大量的熱量，不僅會破壞絕緣，嚴重時還會造成短路，甚至引起火災。
而當諧波頻率與網(wǎng)絡諧振頻率相近或相同時，會在線路中產(chǎn)生很高的諧振電壓。嚴重時會使電力系統(tǒng)或用電設備的絕緣擊穿，造成惡性事故。
(2) 對電力變壓器的影響
諧波電璉的存在增加了電力變壓器的磁滯損耗、渦流損耗及銅損，對帶有不對稱負荷的變壓器來說，會大大增加勵磁電流的諧波分量。
(3)對電力電容器的影響
由于電容器對諧波的阻抗很小，諧波電流疊加到基波電流上，會使電力電容器中流過的電流有很大的增加，使電力電容器的溫升增高，引起電容器過負荷甚至爆炸。同時，諧波還可能與電容器一起在電網(wǎng)中形成諧振，并又施加到電網(wǎng)中。
(4)對電機的影響
諧波會使電機的附加損耗增加，也會產(chǎn)生機械震動，產(chǎn)生甚至引起諧波過電壓.使得電機絕緣損壞。
2.對繼電保護和自動裝置的影響
對于電磁式繼電器來說，電力諧波常會引起繼電保護以及自動裝置的誤動作或拒動，造成整個保護系統(tǒng)的可靠性降低.容易引起系統(tǒng)故障或使系統(tǒng)故障擴大。
3.對通信線路產(chǎn)生干擾。
在電力線路上流過幅度較大的奇次低頻諧波電流時，通過電磁耦合，會在鄰近電力線路的通信線路中產(chǎn)生干擾電壓。干擾通信線路的正常工作，使通話清晰度降低，甚至會引起通信線路的破壞。
4.對用電設備的影響
電力諧波會使電視機、計算機的顯示亮度發(fā)生波動，圖像或圖形發(fā)生畸變，甚至會使機器內(nèi)部元件損壞，導致機器無法使用或系統(tǒng)無法運行。
5.對產(chǎn)品質(zhì)量的影響
當一定頻率的諧波對用電設備有影響時，會使設備工作不穩(wěn)定，導致產(chǎn)品質(zhì)量下降。嚴重時會產(chǎn)生批次性產(chǎn)品報廢。
6.諧波對計量儀表的影響
諧波的存在會使計量儀表的指示產(chǎn)生誤差，甚至會導致計量設備無法工作。
四、諧波的抑制方法
1. 改善供電系統(tǒng)
對于供電系統(tǒng)來說，諧波的產(chǎn)生不可避免，但通過加大供電系統(tǒng)短路容量、提高供電系統(tǒng)的電壓等級、加大供電設備的容量、盡可能保持三相負載平衡等措施都可以提高電網(wǎng)抗諧波的能力。
2. 降低諧波源的諧波含量
在線路中對諧波源采取措施，最大限度地避免諧波的產(chǎn)生，這種方法能夠提高電網(wǎng)質(zhì)量，可在很大程度上避免諧波造成的影響。
(1)采取脈寬調(diào)制(PWM)法
采用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)，在所需要的頻率周期內(nèi)，將直流電壓調(diào)制成等幅不等寬的系列交流電壓脈沖，這種方法可以大大抑制諧波的產(chǎn)生。
(2)增加整流器線路中的脈動數(shù)整流器件是電網(wǎng)中的主要諧波源，對于整流器件來說，增加整流脈動數(shù)，可以使波形平滑，諧波的產(chǎn)生量減少。
3. 在諧波源處吸收諧波電流
這是目前應用最廣泛的諧波抑制方法。主要有以下幾種：
(1)采用無源濾波器加以抑制
無源濾波器安裝在電力電子設備的交流側(cè)，由L、R、C元件構(gòu)成諧振回路，當諧振回路的諧振頻率與某一諧波頻率相同或相近時，即可阻止該頻率的諧波進入電網(wǎng)。
(2)采用有源濾波器加以抑制
利用可控的功率半導體器件，向電網(wǎng)中輸入與原有的諧波電流幅度相等相位相反的電流，使電網(wǎng)中的總諧波電流趨向于零，達到實時補償諧波的目的。
(3) 通過加裝靜止無功補償裝置加以抑制
在諧波源處并聯(lián)加裝靜止無功補償裝置，可以有效減少波動的諧波量，同時，也可以抑制電壓波動、電壓閃變，還可以補償功率因數(shù)。
(4)防止電容器組對諧波的放大在電網(wǎng)中并聯(lián)電容器組起改善功率因數(shù)和調(diào)節(jié)電壓的作用，當諧波存在時，在一定的參數(shù)下電容器組會對諧波起到放大作用，危及電容器本身和附近其他電氣設備的安全，可以采取串聯(lián)電抗器或?qū)㈦娙萜鹘M的某一支路改為濾波器的方法來限制對諧波的放大，也可以通過限制電容器組的投入容量來避免電容器對諧波的放大。