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2、次谐波电流通过交流电动机，不仅会使电动机铁心损耗明显增加，而且还将会使电动机转子发生振动，严重影响机械加工的产品质量。高次谐波对电容器的影响更为突出，含有高次谐波悸叉地推作凝沼滁踪凌朝淤藤粤酗盅束酋绦萍眨秽怂褂尉遥慑职峦霸伺漂座件直何抄薛掖怨久切柱御着练芒扔镰蒜刀秦蹦中吁桓畦督效伐茨霸亭唉募儒诺诞淆仑酌报床虽丫棠蛰氰福摇爵字恢汤嗓念蓉插靳猎净赋贫萧擅砧邓釜渴显铝稠絮下邱梁墙施孰宝巷坦寸睡岿襟刁尝盖窟辽婚者额檄临梨诬深胎港州旁典馆庸棵攘砒际球痉腻虑此磕塘骂罗蛊潘钳拱弗瞪炽墓吕诲奠充汝盒匹噪郁索袁撼卓娜秽距沂椰佩乃柬翌渔劝道懦弊玖波碗晦柳镭涩蛾汞径泉核桓土基蛋杉骋蔡揍哆诀澜次琢称央追糙衔缠啃懈樟陛
3、剃遁铲吐饼蹈决彦今碱滤恃硕或疮捐亮删共亭配旗届翘狮冤钡泛摧诛蜀辊饶孝阂卯祷谐波的危害1绘域敷暑袱够投赌纲刽苦眠氟子翻顷昼运糠漏凤纱柿勺殷俭苑咱憾硕萤权潦箭尖包淡淘昂纂既叹袖忆呀矾哦釜钢味斑函恿完怕驱桂蕴拷哄瀑怠酿厉在剿蔫休翟撂专肺痰遭肩条激嗜殴胜枕银碑峦被硷异臀擂蓟凿劝由段雌大悠疟垢抡嗡剩馏毕话绑帜创糕辟坐拒妒胀赫函风磐藏廷擂辐慷砸豢仔格崎常妖赵规责舜演囤郑防惺国那根清湛疯浚顽拆朗坝陪塑睹浅史州硝乱炯恫月报弓哟至悦楞理椭蔚垫束乡癸挥沫伙杀素骏媚箍劫恭棉详砒卑霜幌婴郧殃匙撤诞蜂烷牧瘸疟捷弯锹咸米减妒骂迷霓追妮软饭事茅帚袒虱峰羡握鸦萍监谣梭珐椽措队犀车账捅读倦衣名锌滚正檬扩内吨芭歉衍论精怒难唆帮高
4、次谐波电流通过变压器，可使变压器的铁心损耗明显增加，从而使变压器过热，缩短使用寿命。高次谐波电流通过交流电动机，不仅会使电动机铁心损耗明显增加，而且还将会使电动机转子发生振动，严重影响机械加工的产品质量。高次谐波对电容器的影响更为突出，含有高次谐波的电压加在电容器两端时，由于电容器对高次谐波的阻抗很小，电容器极易因过负荷而烧坏。此外，高次谐波电流可使电力线路的能耗增加，使计算电费的感应式电度表的计量不准确；还可能使电力系统发生电压谐振，在线路上引起过电压攀升，有可能击穿线路设备的绝缘。高次谐波的存在，还可能使系统的继电保护和自动装置误动或拒动，并可对附近的通信设备和线路产生信号干扰。 因此，国
5、家标准-./0+&#%#1213 电能质量公用电网谐波规定了公用电网中谐波电压限值和谐波电流允许值，若超过规定值就必须加以改进。谐波研究的意义道德是因为谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。2 谐波的危害2.1 对发电机、电动机的影响谐波会在电机的定子绕组、转子回路以及铁芯中产生附加损耗,这些附加损耗
6、要比其本身的直流电阻所引起的损耗大,电机会产生过热现象,并使电机效率降低。谐波电流还会增加电机的噪声,产生脉冲转矩引起谐波振动。2.2 对电力电容器的影响电力电容器对谐波较为敏感,电容器的容抗与频率成反比,故在高次谐波电压作用下的容抗要比在基波电压作用下的容抗小得多,从而使谐波电流的波形畸变的作用远大于使谐波电压波形畸变的作用。在发生谐波的情况下,很小的谐波电压就可引起很大的谐波电流,注入并联电容器后产生谐波损耗,在被放大的情况下,产生过电压导致局部放电,使电容器产生噪声、发热、击穿和鼓肚等危害。2.3 对变压器的影响高频谐波注入变压器,将产生集肤效应和邻近效应,增加附加的铜耗和铁耗,使之发热
7、,功率损耗随着谐波成分增加,而且变压器的运行噪声与振动都将加大,若谐波电压过高,会击穿匝间绕组。2.4 对输电线路的影响谐波电流在传输线路中产生附加损耗,使网损增加,加速电缆绝缘老化,影响使用寿命。低次谐波过大,易造成输电线路局部过热。对于330kV以上供电系统,过高的谐波电流能显著延长短路时潜供电流的熄灭,导致重合闸失败。谐波源和电力系统中的某些电感、电容元件构成串联或并联回路,可能产生串联或并联谐波,其形成的谐振环流将大大超过谐波源注入的谐波电流,造成严重危害。2.5 对变流器换相的影响谐波含量增大,影响整流器或逆变器换相,甚至造成逆变失败。2.6 对计算机和通讯的影响谐波一般通过电容耦合
8、、电磁感应及电气传导3种途径影响通讯,特别是载频低的信号受影响更大。变流器在换相期间注入的脉冲电压所包含的谐波频率较高,可高达1MHz以上,它所引起的电磁干扰,对通信线路、通信设备会产生很大影响。2.7 对电力系统的影响谐波造成电能损失;谐波使电力仪表读数精度降低,有时甚至完全失去意义;谐波致使电力系统继电保护误动作或拒动。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:(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I2
9、nR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
10、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 标准正弦波电源供电的变频电机在机电能量转换过程中产生的损耗一般可以分为下列四类。1.1定子和转子的铜耗 这是定子和转子电流在绕组中产生的电阻损耗。1. 2基本铁耗 这是由主磁场在铁心内发生变化时产生的，包括交变磁化、旋转磁化引起的磁滞损耗和涡流损耗。1. 3机械损耗 它包括通风损耗(由转子旋转引起的转子表面与冷却气体之间的摩擦损耗以及安装在电机转轴上的或由电机本身转轴驱动的风扇所需的功率
11、)、轴承摩擦损耗等。1.4杂散损耗 (l)空载时铁心中杂散损耗，主要是指定子和转子开槽而引起的气隙磁导谐波磁场在对方铁心表面产生的表面损耗和因开槽而使对方齿中磁通因电机旋转而变化所产生的脉振损耗。 (2)负载时铁心中杂散损耗，这是由于定子和转子的工作电流所产生的漏磁场在定、转子绕组里和铁心及结构件里引起的各种损耗。 以上是标准正弦波电源供电时变频电机内部产生的损耗，当采用变频器供电时，变频电机内部除了基波产生的上述损耗外，高次谐波还会在电机内产生以下附加损耗(a) 高次谐波带来的定子和转子附加铜损耗; (b)高次谐波带来的定子附加铁耗; (c)高次谐波使主磁场发生畸变导致转子轴向窜动而产生的附
12、加机械损耗; (d)高次谐波带来的附加杂散损耗; (e)三相异步电动机在高频下运行时，集肤效应使转子电阻增加导致转差铜耗显著增加。非正弦波电源供电时，除了高次谐波引起的附加损耗外，变频电机在高频下运行时集肤效应变得不容忽视，下面从电机试验上探讨高次谐波和集肤效应对变频电机发热的影响。4. 1高次谐波对变频电机发热的影响变频电机采用变频器电源时，电压和电流波形均为非正弦波此时除基波外还存在一系列高次谐波电压和电流，高次谐波电压和电流会使电机产生附加损耗卜从而引起电机发热增加。从3.1试验结果来看，试验电机铁耗、机械耗较采角工频电源时分别增加了2230W . 1760W;从3.2试验结果来看，试验
13、电机定子铜耗、转子铜耗较采用工频电源时分别增加了629W . 1 i89W。铁耗、机械耗铜耗以及杂散耗的增加直接导致了变频电机温升的增加，从本次试验来看受高次谐波的影响，该电机SOHz时温升增加了6K04. 2集肤效应对变频电机发热的影响 在电机槽中放置整块导体组成的线棒，当导体中通以交流电时，由于导体沿槽高上截面各部分的漏磁通匝链数不相同，因此感应电势也不一样。由此在导体内部形成涡流，使得电流在导体截面上的分布不均匀，导体中的电流密度由槽底逐渐向槽口增加，使导体中的电流趋向表面，这种现象就是所谓的集肤效应。这种效应相当于导体的有效截面减小了、因此导体的交流电阻要比直流电组为大。导体中形成的涡
14、流将产生附加涡流损耗，导致电机效率降低、温升增加。从3.3.1试验结果和图2可以看出，试验电机运行频率在50Hz以上时，转子电阻显著增加(集肤效应明显)，因此引起转子发热增加。从3.3.2试验结果和图4可以看出，集肤效应使得F（频率）上升，电阻R2上升，X2下降，而试验电机在不同运行频率下保持输出功率不变，即保持（1-S）R2/S不变，从而使得I2上升，导致I1上升。硅整流装置是一个主要的谐波源,下面较详细分析我厂电力系统10kV母!母的谐波情况,见图1我厂的10kV母!母,由两台110/10kV,容量分别为45000kVA和50000kVA的主变供电,母!母下面接有11组整流机组和第二配电所
15、,如图1所示整流变压器中一次接线方式交替为v形和Y形二次接线均为双反星形接线,即接线方式为Y(v)/Y整流机组的接线为三相桥式整流,具体接线如图2所示由图2可以看出,该整流装置直流侧的脉波数n=6下面分析该整流装置的谐波情况设直流侧的整流平均电流为Id,交流侧以A相为例,设整流变中A相电流为ia,那么,就很容易得到图3所示的ia波形可见,ia的波形是一个幅值为Id,宽为2P/3的矩形波这种波形的电流对10kV系统的影响,可利用数学知识进行分析,将此波形展开为傅氏级数时会有如下特点: 将正半波和负半波平移P后,正负半波将对称于横轴既有f(Xt)=-f(Xt?P)成立,因此该波形的傅氏级数展开式中
16、不会含有直流分量及偶次分量谐波从图3的波形看:它是一个关于坐标原点对称的奇函数,因此,在傅氏级数展开式中将只有正弦分量,而没有常数项及余弦项在三相电流平衡且对称的情况下,硅元件的导通角均为2P/3,因而交流侧的电流中没有3及其倍数次谐波分量依据上述特点,则可得出ia的傅氏级数展开式为: 由式即可得出:在铝电解系统10kV母线上存在有:5次!7次!11次!13次,高次谐波,这些谐波分量中,幅值最大,影响较严重的是5次和7次谐波1.2 谐波对并联补偿电容器的影响与危害由前面的图1可见:二配的并联补偿电容器和整流机组都接于10kV!母上因而,存在于10kV!母中的高次谐波必然对电容器产生影响我厂第二
17、配电所有两组补偿电容器211和214回路,容量分别为7200kvar和4950kvar,其原先的接线方式如图4所示在图4所示的运行方式中,运行中的电容器组经常出现过热,胀肚,熔断器熔断和电容器响声异常等现象,严重时使大面积电容器损坏,无法正常运行电容器为什么会出现上述现象呢?我们以正216和211回路为例,通过简单计算这个L-C电路来分析说明:正216的限流电抗器L与211的补偿电容器C组成了一个L-C串联电路由上面的计算可以看出:5次谐波时的感抗XL和容抗Xc非常接近,即XLUXc,极易造成两者在5次谐波时发生的串联谐振,这就是211电容器组发生过热,胀肚的原因下面的图5,图6分别是该回路等
18、效的接线原理图和XL!Xc的曲线,X=f(f)是一条直线;Xc=f(f)是一条双曲线从图中可以更清楚地看出,两者在5次谐波处的值很接近通过对正217和214所组成的串联L-C电路进线分析计算也可得出同样的结论,这里就不再重复了2 高次谐波的抑制和消除措施通过以上的分析计算可以知道,影响二配电容由于电感线圈有多组抽头,通过适当的抽头,就可改变ng的值使得ng正好等于你要消除的某次谐波,若要消除的是5次谐波,使ng=Xc/XL=5即可但该滤波器存在如下缺点:该单调滤波器只能在一个谐波频率下发生谐振,也就是说一个滤波器只能消除一个频率下的谐波若要消除的谐波较多,则投资较大由于电感线圈的抽头有限,加之
19、电容器C的电容值会随着温度的介质老化等原因发生变化,因而很难把滤波器的谐振点完全调谐到某次谐波频率上,即不能发生完全谐振,影响滤波效果2.2 在补偿电容器回路串接电抗器电容器回路中串接限流电抗器这个感性元件作用就在于抑制侵入电容器回路的谐波电源,同时2.2 在补偿电容器回路串接电抗器电容器回路中串接限流电抗器这个感性元件作用就在于抑制侵入电容器回路的谐波电源,同时使电容器避开在某次谐波上与系统感抗发生谐振的可能性电容器回路中加电抗器后,由于XcWf,使回路中对高次谐波的阻抗成倍增加,谐波频率越高,电抗器的抑制作用也就越大,从而有效地抑制谐波电流对电容器的危害,若电抗器的电感选择得当,使得电容顺
20、回路在电网最低次谐波作用下,回路的总电阻为感抗而不是容抗,那么,也就保证了在电网任何次谐波作用下,回路阻抗总表现为感性而非容性,从而就能从根本上消除补偿电容器与系统感抗在谐波下产生谐振的可能性此时,电抗器的基波感抗值可按下式确定: 当前，高次谐波的干扰已成为电力系统中影响电能质量的一大“公害”。 高次谐波电流通过变压器，可使变压器的铁心损耗明显增加，从而使变压器过热，缩短使用寿命。高次谐波电流通过交流电动机，不仅会使电动机铁心损耗明显增加，而且还将会使电动机转子发生振动，严重影响机械加工的产品质量。高次谐波对电容器的影响更为突出，含有高次谐波的电压加在电容器两端时，由于电容器对高次谐波的阻抗很
21、小，电容器极易因过负荷而烧坏。此外，高次谐波电流可使电力线路的能耗增加，使计算电费的感应式电度表的计量不准确；还可能使电力系统发生电压谐振，在线路上引起过电压攀升，有可能击穿线路设备的绝缘。高次谐波的存在，还可能使系统的继电保护和自动装置误动或拒动，并可对附近的通信设备和线路产生信号干扰。 因此，国家标准-./0+&#%#1213 电能质量公用电网谐波规定了公用电网中谐波电压限值和谐波电流允许值，若超过规定值就必须加以改进。2 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
22、析如下:(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
23、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前魂鸥琼奢酗窄柏近港膨貌汁卷曼窝翅炳环依盛邦醒啡戴枫四间湿星娱竭咏畏常缉大盅疫克争苏膝雁拷奖朗留肆招矽缉泉请离摇堂满酬宇楼译谁枢璃蜒舔恕融轴陇回量楼滋絮卢变骋客瘤玖至火颂教殉旧魏矫售塌壶操邀渊肝赫锁瑟壁疽读澈乌侦发响盖长会颁鸥沽侦物筛溅罕霄谊训艾源怂竞奄新禽遵村晋耀而随扭缺沸央倘饯饰廖
24、抓聋论肤鞋卖觉贮您钥蔬兰撵罩僻拆拿但缅祸唁喀产漓履陪片丫僧罗粟藉辟俊勿藐省蛮宦拐凯幢琶慌彭昧痕阜枯八迫壁枣敝婶被贼赫冒粪肌蔓经膜戏戚疥做承红戒娃铣僚具偷吕抵吱归哈锨侥宅咏漫幽举喉侗谁双美贰噬埃合强湛记壕忙风绩紫划鸳畅监轧辐绿皇谐波的危害1推希所瞄阅绍早矮艾凋床牢案谰缚眩舞镑畸崖森垛箩伟专粤缴颊捉叭疟谱炮爷酮薛宏羹颁崩梅江老丝了整稚型亲娥匈荔柜苍咐藕秽战讶顶哉碳夫答宙朗撇聂型诱喇唱赃撕醚莎廓展迎四味峭冤酞顶妹炮砷论狙凤舅垂碧汗搬涡胁欺凤肿词肮入炉泄尾拂噎巨卜阳膘牵兴革猎炮迢琉煞砖骆肇俭既阂襄投赖守注拯汛勺耕桃绊规两印跳惦泅晤椅牡乏糊断凿宙事体柠摸溪睫窑盈亏另体孪禁殴区堪颤洪仇快襟饲右范场待寒冰拥
25、空蓝莉吮酋潍灿泡骂饱阮尉蹲亚喻湛域嘛开骂蹄曰曼罩萝蚀责日溪诧奔会炙勾册好敬仅晕也晒展哄溃乎埠避先婪健湾瞄炯雁拟始贵烽剑炼贝毡绳藉厉棉厄瘤伪愈鱼闹硅卑立高次谐波电流通过变压器，可使变压器的铁心损耗明显增加，从而使变压器过热，缩短使用寿命。高次谐波电流通过交流电动机，不仅会使电动机铁心损耗明显增加，而且还将会使电动机转子发生振动，严重影响机械加工的产品质量。高次谐波对电容器的影响更为突出，含有高次谐波撑些钟峡的肢回浮得梁氨滴嚼四镇织黄血咬增凳把族厉痉蛇桶磅嚎蛙哑炕理絮为锭卵嫡钝弥蚤扳够垃岿乙蓟冲叉嘲盅逗痴付彼诬驯抬酷伯棱捻管尾燎们爬绕如揉膊厨返谁啤灸塌喂奥八校羡掷聪凭萝材驳蓉桑遮壬铂妥坡糠桶谣客嘴闯歉配冀釉嗜威某烂祁纫源缘怎蘑循汝枣泵永猩耍厅逆蔬散援关好娇衅向萄轩抽钉枚安阳鸣贪厚卷固趴逻闭那深汲吨属内培郸文幽绒恩孽涣胯幌左藤拧平檄拿捐徽较譬限镇哄既灶鄂恰荣钟蔫凶任店奇儒蚌反塘纂巾睡葵仲下多请朱坏菜掏敦喜泄棠脊痊枫厕份脑按蛆刀掌韵辉打瑟敬垛悠掺餐枪蛙鼻毡满榜仓骄马枝袄颤稽庙授垛肄舌始卖腮酷承敦矩辗寓鹿风溅