高次谐波的危害

高次谐波的危害（精选八篇）

高次谐波的危害 篇1

1 高次谐波的危害

由于电力用户的用电设备有一部分是非线性负载, 它们从电网中吸收的电流为非正旋波, 导致电力系统的电源波形发生畸变, 从而成为对电网的污染源。变频调速装置的主电路由晶闸管整流器和逆变器组成, 输出电流, 电压均为非正旋波, 都不可避免地产生高次谐波, 使电源波形畸变, 对电网产生污染。特别是功率较大的整流器、感应电炉所产生的不良影响十分严重, 已成为电网的公害。高次谐波给我们日常生活带来了一些困扰:1) 对电气设备绝缘的破坏;2) 使电容器过负荷和过电流;3) 产生脉动转矩;4) 导致继电器误动作;5) 使断路器不能良好地运行;6) 严重干扰通讯系统。

2 高次谐波辐射研究的重大意义及最新进展

高次谐波研究的主要动力来自于它极有潜力的应用前景。

首先, 利用高次谐波辐射人们可以获得相干的、脉冲持续时间短的XUV和X射线源。目前, 利用超短 (仅为几个光周期) 超强激光脉冲与惰性气体介质相互作用产生的高次谐波已经成功地进入了“水窗”波段, 这对于活的生物细胞和亚细胞结构的显微成像具有重大意义。此外, 高次谐波辐射脉冲持续时间短 (可达到飞秒量级) 、频带窄、波长可调谐的特点, 使得它在需要高的时间和空间分辨的微观快过程研究领域有着广泛的应用, 例如激光等离子体诊断, 原子内壳层的光电离和双光子电离, 材料科学和化学中的表面物理和化学, 半导体的全息光刻, 原子团簇的电子和几何结构等。

其次, 高次谐波辐射是人们实现阿秒相干脉冲的首选光源。自从激光出现以后, 脉冲持续时间的突破日新月异, 它影响着化学、物理学和生物学中的测量手段的更新以及对未知领域的深入。利用可见光和近红外激光实现飞秒 (~1fs) 脉冲碰到了物理上的困难。强场高次谐波由于辐射谱呈现平台区以及平台区谐波有规律的等频率间隔分布的独特优点, 成为突破阿秒界限的首选光源。一旦突破阿秒界限, 人类有可能实现原子尺度内时间分辨的梦想, 将超快过程的测量范围扩展到各种物质形态中电子的运动过程, 如复杂分子中的电荷跃迁、分子中价电子的运动状态等。阿秒技术的实现, 将具有极其重大且不可替代的应用价值。

第三, 高次谐波的研究对强场物理的研究有着强大的推动作用。由于激光技术的飞速发展, 人们利用台式激光器, 获得的电场强度已经可以达到甚至超过原子单位电场强度。这些强场的实现直接推动了各个学科的发展, 开辟了许多全新的物理学领域。研究强场物理学的目的是发现并解释物质在 (超) 强外场这种极端物理条件下所辐射的各种强场效应 (如高次谐波辐射, 阈上电离, 强场自电离, 电离抑制和库仑爆炸等) , 建立和发展新的非微扰理论。高次谐波辐射的研究是检验强场物理理论合理性的一个重要工具, 同时也不断为强场物理理论提出新的课题, 因此, 可以说高次谐波研究是深入认识强场物理本质的一个重要手段。

几乎所有的高次谐波实验所得到的谐波谱都表现出同一个特征:随着谐波级次的增加, 开始几次谐波单调地下降, 紧接着出现了一个所谓的“平台”, 在平台区内, 谐波的强度随谐波级次的增加下降得非常缓慢, 在平台区末端的某一级次谐波附近, 谐波强度迅速下降, 出现截止。平台区的出现, 使得人们完全有可能利用T3激光产生高次谐波来获得相干的XUV和X射线源;同时, 平台区的出现, 也为人们突破阿秒界限提供了新的途径。平台区的出现是无法用传统的微扰理论来解释的, 原因正是在于:在相互作用区域, 激光场的电场强度已经达到甚至超过了原子内部的库仑场强, 破坏了微扰理论应用的前提。目前, 对于高次谐波实验结果比较成功的解释是隧道电离理论。原子在强激光场的作用下发生隧道电离, 进入连续态的准自由电子在随着外场振荡的过程中, 会获得额外的能量 (颤动动能) , 当它再次回到原子核附近复合到基态时, 辐射出一个光子, 光子的能量等于原子的电离能加上电子从激光场中所获得的能量。较低次谐波则认为是由原子从其他激发态向基态跃迁时产生的。这里仅考虑原子从激发态或连续态跃迁到基态辐射谐波的情况, 这是因为这种情况下辐射的谐波强度 (跃迁几率) 要远远大于从激发态或连续态回到其他状态的强度 (跃迁几率) 。

3 展望

上文已经指出, 高次谐波辐射是产生超短脉冲XUV和X射线相干辐射光源的主要途径之一, 具有广阔的应用前景和重大的理论价值。如何获得更短波长的谐波和提高谐波的转换效率仍然是强场高次谐波研究的主要方向。但是不得不指出的是, 高次谐波研究离实际应用还有着很大的差距, 主要原因在于高次谐波辐射的能量转换效率太低, 因此, 从这一角度来讲, 提高谐波的转换效率应该是今后强场高次谐波实验研究最主要的课题, 这是使高次谐波走向实用并服务于人类的关键。提高谐波转换效率的主要途径有:使用双色场或多色场对谐波辐射过程进行位相控制;利用波导对色散的补偿作用改善位相匹配等。大幅度提高谐波的转换效率的可行途径是, 抑制其他级次谐波的产生, 把入射激光的能量耦合到某一级次或相邻的几次谐波中去, 这也是今后强场高次谐波研究的一个重要课题。

摘要：谐波辐射一直是非线性光学中的主要研究内容之一。自从1960年以来, 利用谐波辐射是获得新激光谱线最主要的途径。近几年来, 由于超短超强激光技术的飞速发展, 为谐波辐射研究提供了前所未有的技术支持, 树立了新的里程碑。

关键词：高次谐波,强激光场,超强激光脉冲

参考文献

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高次谐波及其抑制措施 篇2

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2006-05-23 09:21:47

来源：电子查询网

以前，人们基本上只根据电压的幅值和周波的稳定性来衡量电能的质量。近年来，随着工业生产的发展，尤其是冶金、化工产品的开发、电气铁道系统的不断扩大，以及电力电子技术的迅速发展，各种整流装置、频率变换装置得到广泛应用，大量的非线性负荷接入电网，使得电网电压已不是人们所想象的正弦波，而是发生了较大畸变，即产生了高次谐波。高次谐波污染电网，会引起各种电气设备过热、振动、产生噪音甚至损坏，还会引起计量仪表失准，或导致继电保护装置误动作，造成重要的生产过程中断甚至重大事故的发生。所以近10多年来，世界上许多国家已相继把电网电压中高次谐波的含量当作衡量电能质量的一项重要指标。在谐波抑制技术方面，有了许多成果，由交流电抗器和电容器组成的无源滤波器国内外均已大量应用到工程保护项目中，而有源电力滤波器的初步应用实践表明这一新型的谐波抑制装置有着更为广阔的发展前景。1 谐波及其产生

按国际上公认谐波定义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波的倍数”。由于谐波的频率是基波频率的整数倍数，也常称它为高次谐波。

除了特殊情况外，谐波的产生主要是由于大容量电力和用电整流或换流，以及其他非线性负荷造成的。这些电力或用电设备从电力系统中吸收的畸变电流可以分解为基波和一系列的谐波电流分量。其谐波电流值实际上和50 Hz基波电压值和供电网的阻抗几乎无关。因此，对大多数谐波源视作为恒流源，它们与50 Hz基波不同，后者一般是恒流源。现代电力系统中发电机和变压器在正常稳态运行条件下，它们本身不会造成电网中电压或电流的较大畸变，虽然在暂态扰动时（例如系统发生短路故障时、切合空载或空载投入变压器时）以及超出其正常工作条件时（例如变压器运行在其额定工作电压以上时）将可能增大其产生的谐波含量。

系统中主要的谐波源是各种整流设备、交直流换流设备、电子电压调整设备、电弧炉、感应炉、现代工业设施为节能和控制使用各种电力电子设备、非线性负荷以及多种家用电器和照明设备等。电气铁道机车采用的大容量单相整流供电设施，除了产生大量谐波电流外，还对三相交流供电系统产生不平衡负荷和负序电流、电压。这些负荷都使电力系统的电压和电流产生畸变，并对电力设备和广大用户设备及通信线路产生危害或干扰影响。值得注意的是电视机也是一个谐波源，据测试，黑白电视机的谐波总含量达基波电流的90%，而彩色电视机的谐波电流更高，达基波电流的122%，它们的单台容量虽然不大，但数量众多，且大都在同一时间投入使用，其造成的谐波危害不容忽视。

由于谐波的危害性，所以许多国家都发布了限制电网谐波的国家标准，或由权威机构制定限制谐波的规定。世界各国所制定的谐波标准大都比较接近。国家技术监督局于1993年发布了中华人民共和国国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》，该标准从1994年3月1日起开始实施（下面内容均引自该标准）。表1表示各级电压波形畸变率及各次谐波电压含量的限制。

为了控制电网的谐波电压，必须限制每个谐波用户注入电网的谐波电流。标准对谐波电流也作了限制（本文仅摘录其中部分奇次谐波限值）。

 公用电网公共接地点的全部用户向该点注入的谐波电流分量（均方根值）不应超过表2中规定的允许值。2 谐波抑制技术

抑制电力系统谐波，主要有以下两方面的措施。

(1)减少谐波源产生的谐波含量 这种措施一般在工程设计中予以考虑，最有效的办法是增加整流装置的脉波数，常用于大型整流装置中。

(2)在谐波源附近安装滤波器 就近吸收谐波电流，由交流电抗器和电容器组成的无源滤波器国内外已大量应用到工程实际中，而有源电力滤波器的初步应用实践表明这一新型的谐波抑制装置有着更为广阔的发展前景。

无源滤波器利用电路的谐振原理，即当发生对某次谐波的谐振时，装置对该次谐波形成低阻通路，而达到滤波的目的。在结构上它是由电力电容器、电抗器和电阻经适当组合而成，运行中与谐波源并联，除起滤波外还兼顾无功补偿的需要。无源滤波器结构简单，造价低，运行费用也低，在吸收高次谐波方面效果明显。但由于其结构原理上的原因，在应用中也存在着一些难以克服的缺点：

①抑制较低次谐波的单调谐滤波器只对调谐点的谐波效果明显，而对偏离调谐点的谐波无明显效果，而实际工程设计时考虑设计投资又不可能靠增加滤波器的方法解决。

②当系统中谐波电流增大时，无源滤波器可能过载，甚至损坏设备。而且滤波效果随系统运行情况而变化，当系统阻抗和频率波动时，滤波效果变差。

③当系统阻抗和频率变化时，可能与系统发生并联谐振，使装置无法运行，甚至使整个滤波系统无法正常运行。例如1978年底建成的武钢1700 mm热轧带钢厂成套引进工程，在设备试运行期间就曾发生过精轧主传动装置与3次谐波滤波器谐振的事故百余次。

国内外的设计研究人员均注意到无源滤波器设计和运行中存在的问题，虽然采取了一系列的措施，但因无源滤波器在原理上带来无法克服的缺点，有必要采用其他滤波方式来抑制谐波，有源滤波器就是一种新型的谐波抑制装置。

有源电力滤波器的工作原理的整体构成如图1所示。

图1中的检测及控制电路对负载电流进行检测，分离出谐波及基波无功部分，用以控制主电路输出相应的补偿电流。而负载电流il按傅里叶级数展开为：

式中，i1q为基波有功电流；i1q为基波无功电流；ih为高次谐波电流。θl是基波电流初相位，θn为n次谐波初相位。

在图1中，il=is+ic即负载电流由系统电源电流is和有源滤波器输出的电流ic共同提供，如果控制有源电力滤波器的输出电流，使ic=ih,则系统电源中就只需供给基波电流（有功与无功）了，即is=i1q+i1q,从而达到抑制谐波目的。简单说，有源电力滤波器只要产生一个与负载谐波幅值相等，相位相同（在图示参考方向下，若取is和il参考方向和图中相反，ic参考方向与图中相同，则相位相反）的电流注入谐波源，即可将谐波抵消掉，使之不会流入系统电源。由上述分析我们还可知，有源电力滤波器还可同时补偿无功功率，这时只需使ic=ih+i1q，则is=i1q,即系统电源中就只需供给负载电流中的基波有功电流，这样图1中的is就是补偿了谐波和基波无功电流后的系统电源供给的电流。 3 高次谐波和无功电流的检测及控制

有源滤波器的效果如何，取决于如下3个方面：

(1)高次谐波和无功电流的正确检测；

(2)补偿电流的控制方案；

(3)主电路的结构。

要使滤波器有很好的滤波效果，第一步我们必须正确检测出高次谐波和无功电流，如果这一步都做不好的话，下面的设计就无从谈起。现在的检测法主要有3种：

(1)频率分析法该方法利用快速傅里叶变换，把负载电流中欲抵消的分量检出，再合成总的补偿电流。这种方法运算量相当大，当谐波的次数较高，微机的适时计算有困难，难以满足准确、实时性的要求。

(2)瞬时无功功率理论基于瞬时无功功率理论的电流检测法理论比较成熟，如图2所示，它采用p-q法，将三相瞬时电压和电流变换到二相正交的α-β坐标上，得到二相瞬时电压和瞬时电流，然后根据定义得到瞬时有功功率p和瞬时无功功率q，再经过滤波器，滤波器可用高通滤波器，让高次谐波通过，而抑制基波部分，也可以用低通滤波器从瞬时功率中取出基波有功成分，把它变换成三相基波电流，再用三相负载电流减去这三相基波电流，再经反变换即得三相补偿电流。 

此种方法优点是能快速跟踪补偿电流，进行适时补偿，缺点是成本高，系统损耗大，特别当补偿谐波次数较高时，需要较高的PWM控制开关频率。

(3)自适应用检测法、预测检测法、基于滑模原理的方法等。

以上是检测电流的方法，电流检测出后，我们还必须对补偿电流进行控制，它也有3种控制方法，这3种方法各有优劣。

(1)滞环控制可获得较好的控制性能，兼有快速响应，开关频率不太高和简单易行的特点，被广泛使用。

(2)三角波载波线性控制利用一个三角波和高次谐波比较从而得到不同时刻逆变器的开关状态。此方法的响应速度快，缺点是开关频率不固定且较高，产生噪声和造成较大的开关损耗及高频失真。

(3)无差拍控制是一种在电流滞环比较控制技术基础上发展起来的全数字化控制技术。该方法利用前一时刻的补偿电流参考值和实际值，计算出下一时刻的电流参考值及各种开关状态下逆变器电流输出值，选择某种开关模式作为下一时刻的开关状态，从而达到电流误差等于零的目标。该方法的优点是能够快速响应电流的突然变化；缺点是计算量大，而且对系统参数依赖性较大。

随着高速DSP(数字信号处理机)芯片的应用，近年来不断有新的改进方法出现。4 结语

谈配网谐波的危害及抑制技术 篇3

摘要：随着科技的进步，在各个行业中越来越追寻高效与可持续发展的目标，在电力消费中也是如此，逐渐向着高效与高质量的用电目标发展。电力已经成为人们日常生活和生产中不可或缺的一门技术，在整个电力产品中，非线性电气设备的应用越来越广泛，丰富了人们的生活，提高了生活质量和生产效率。但是在非线性电气设备的使用过程中，配网中的谐波会对产生一些不利的影响，关于配网谐波的污染治理问题已经引起了相关部门的密切关注。

关键词：配网；谐波危害；谐波抑制；技术

随着科学技术的发展与进步，人们的日常生活和生产中，电力半导体设备的广泛应用促进了科技生产力的快速发展，非线性电气设备和电力原件的数量也与日俱增。一些电力设备在日常的工作中，会产生一些谐波，这些谐波容易对电力设备和整个电网带来严重的危害，甚至会危害电力设备的用电安全。如何将这些谐波抑制和消除是保证供电安全的重要举措，关于配网谐波的研究和治理已经得到了人们的高度重视。

1.谐波相关简介

1.1 谐波及其产生

在电力系统的正常运行中，电压和电流是两个比较关键的元素，二者的波形通常呈现正弦波图像，但是在实际的应用中，电流和电压的波形会随着外界条件产生一定的变化，出现非正弦畸变。如果一个电力系统的电压和电流波形出现了非正弦畸变现象，说明在电力系统中存在频率高于50Hz的电压或者是电流成分，这些不属于正常范围内的电压或者电流成为就称为谐波。

配网中，谐波的产生一般分为两种情况，一种是由电源本身造成的谐波，另一种是有非线性负载所导致的谐波。电源本身造成谐波的原因主要是因为发电机受制技术的限制而造成的电枢表面的磁感应强度分布偏离正常值，因此会产生感应电动势和感应电流，影响着电流和电压的正常波形。在电力系统中，多数的谐波是由非线性负载导致的，在整个电力系统中，输电和配电的环节中，线路上有大量的变压器、开关、整流器、逆变器等等，这些元器件都容易产生谐波污染。

1.2 谐波的相关特征

在配網中，谐波污染严重影响着用电的安全性和可靠性，总结起来，谐波主要有三个重要特征。第一，谐波的产生不易觉察，尤其是在短时间内对电气设备的危害比较小；第二，谐波一旦产生，在电力系统中的存在时间非常长，并且影响的面积也很大，如不抑制长期下来对电力系统会有严重的影响；第三，在一定的条件下，谐波能够引起谐振现象，相比谐波而言，谐振对电气设备的危害更大。

2.配网谐波的危害

2.1 对变压器的危害

在配网中，谐波的产生会对一些元器件造成一定的危害。变压器是由许多线圈缠绕构成的，谐波的产生会使得这些线圈在通电的过程中产生大量的热和趋肤效应，大量的热和趋肤效应会对变压器造成一定的危害。谐波的产生容易导致变压器的绝缘材料寿命收到影响，并且随着谐波频率的增加，变压器中产生的趋肤效应愈发严重，因此会产生更多的热量，使得变压器的铜耗和铁耗增加。谐波的产生使得变压器的工作温度较高，容易导致变压器外壳、外层硅钢片等部件的发热现象，容易烧坏变压器的其他部件。除此之外，谐波的产生还会加大变压器的噪声。

2.2 对电动机的危害

电动机在使用的过程中会自动产生热量，而谐波的产生会使得电动机产生额外的热量和附加损耗。电动机绕组上的导线电阻值不是一成不变的，而是根据通过导线电流的变化而变化的，如果有效值相同，电路中谐波电流会产生大量的热量，这些热量不仅会影响电动机的使用寿命，电动机在工作的过程中还会产生强烈的机械振动和噪声，影响其功能。

2.3 对电缆线路的危害

配网中会有大量的电缆线路进行电力能源的输送，谐波的产生对电缆线路也有一定的危害。首先，配网中的谐波对着频率的增大会产生更多的热量和趋肤效应，这样一来，电缆线路中的电阻明显增大，使得电缆线路中电流的传输效率降低，因此，谐波的产生会导致电缆线路的发热现象和损耗增加问题。其次，配网中谐波的产生会导致中性线电流增加。通常来说，配网中使用的为三相电，如果是正常情况下，通过中性线路的电流矢量和为零，但是一旦出现了谐波，且谐波频率为基频3N倍时，中性线中的谐波电流为单相线电流的三倍，容易引发火灾等严重问题。

2.4 对继电器的危害

配网供电中，继电器发挥着重要的作用，是保护供电系统的安全装置，而谐波的产生对这类保护装置也有一定的危害。一般情况下，继电器等自动保护装置是按照负序基波制造的，继电器的灵敏度非常高且整定值很小，能够有效地保护配网的用电安全。如果在配网中出现了谐波，谐波和负序基波会产生叠加现象，导致继电器不能正常的发挥作用，引起一些误动作或者是拒动作，难以保障配网的安全运行。

2.5 其他危害

在配网中，谐波对于通信系统、电容器、用电设备等都有着一定的危害。谐波的产生容易干扰通信系统的信号，降低通话的清晰度，如果谐波影响严重还会使得通信信号中断等，严重影响通信系统的正常工作。如果配网中的谐波引起谐振现象，会导致电容器中的电流急剧增大，容易导致电容器烧毁问题。除此之外，配网中的谐波对于用电设备也有危害性，影响设备的正常工作。

3.配网谐波的抑制方法

3.1 电源的供电能力应该适当提高

抑制配网中的谐波，首先应当提高电源的供电能力。配网中，测量、控制装置等都是耗电比较大的装置，应当给予较大的贮备量。在供电设备中，有些设备受到谐波的干扰作用较大，或者设备本身会产生较大的干扰，因此应当采用不同相线供电。在配网中，各个装置的负荷变动不同，因此互相间产生的干扰不同，只有将供电电源分开，才能将各个装置之间的干扰相互隔离，减少通过电源线的干扰，这就要求电源的供电能力足够大。

3.2 采用滤波器

在配网中，如果谐波的污染现象比较严重，可采取滤波器装置对谐波进行抑制，滤波器的安装位置一般是在配电网中变压器低压母线处。常用于抑制谐波的滤波器有三种：有源滤波器、无源滤波器和混合滤波器。有源滤波器的工作机理是通过滤波器产生的谐振来消除配网中的谐波电流，但是这种滤波器的限制较多，只能消除固定的谐波电流，如果处理不当，非常容易产生系统谐振，因此使用较少。无源滤波器是一种可控的装置，主要元器件是半导体，通过控制半导体的功率来消除配网中的谐波电流，是一种常用的谐波抑制技术。混合滤波器是一种混合的装置，在配网中也有良好地应用。

3.3 对供电结构进行合理的设计与安排

配网中的各个负载都是容易产生谐波的源头，因此在进行配网设计时，应当对供电结构进行合理设计与安排，掌握配网的谐波源。在进行电气设备的合理安排时，应当尽可能地将产生谐波的电气设备连接于同一条母线中，这样一来，这些设备产生的谐波可以部分抵消，能够降低配网中的谐波总量，将不产生谐波的设备连接在同一条母线上，使得设备收到谐波污染的几率大大降低。

4.结束语

配网中的谐波污染对于电力系统和用电设备来说都有着严重的危害，不合符率和用电的要求，因此，必须采取相关措施加以抑制。谐波的治理工作是一个重要的工作，要从源头抓起，提高对谐波污染的认识，加强配网中各个电气设备的管理，防止谐波的产生，从最大程度上组织灾害的发生。

参考文献：

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高压变频器的高次谐波分析与控制 篇4

1 高次谐波产生的原因分析

热力电网中由高压变频器产生的高次谐波有多种来源, 在电力的生产、传输、转换和使用的过程中都可能会产生谐波。谐波的产生主要是来自一些具有非线性特性的电气设备, 例如具有铁磁饱和特性的铁芯没备, 如:电抗器、变压器等, 还有以电力电子元件为基础的开关电源设备, 如:大容量的电力晶闸管可控开关设备、相控调速和调压装置、各种电力变流设备 (如变频器、整流器、逆变器) 等, 它们大量的用于电气铁道、冶金、矿山化工等工矿企业中。然而由于电机容量的不断增大, 大功率变频器的输出谐波对电机的影响及其输入谐波对电网的影响交互成为变频系统中的突出问题, 这些非线性负载从电网取用非正弦电流, 即使电源给这些负载供给了正弦波形的电压, 但由于电流流经负载时与电压不成线性关系, 使得流过电网的是非正弦波形的电流。这种电流波形是由基波频率与基波成整数倍的谐波组成, 使电网电压严重失真, 另外电网还必须向这些负荷产生的谐波提供额外的电能。

对于高压变频器来说, 其产生的谐波频率的高低与调制变频器的频率有关。当调制频率控制在1~2k Hz时, 人耳能够听到高次谐波频率产生的噪声;调制频率过高时人耳虽然听不到, 但高频信号仍是客观存在的。

2 高压变频器的高次谐波造成的危害

一般变频器结构由逆变器和整流器组成, 普遍使用整流二极管或晶闸管等非线性整流器件, 在工作时会在电网产生大量谐波。大量谐波电流流入电网后, 对电网将产生传导干扰, 由电网阻抗所产生的谐波压降叠加在电网基波上, 就会引起电网的电压畸变, 影响到电网的供电质量, 致使电能质量变差。当流入电网的谐波超过一定值时, 就会对电网及用电设备的正常工作造成影响。

2.1 引起串联或并联谐振

为了提高补偿负载的无功功率和电力系统的电压水平, 通常在负载处或变电所安装并联电容器。在工频频率下, 系统的感抗远大于这些电容器的容抗, 就不会产生谐振。在变频器高次谐波的影响下, 系统的感抗会大大增加, 而电容器的容抗却大大减小, 这种情况下就可能会产生串联或并联谐振。谐振会对电容器及与之串联的电抗器造成极大威胁, 能使谐波电流放大数十倍, 从而可能烧毁电容器和电抗器。

2.2 对电网及其设备造成危害

高压变频器的高次谐波电流在电网上流动, 会按各自的阻抗分流到电源系统及其并联的负载上, 对整个电网系统和相关设备都形成不同程度的影响。对于电缆输电系统而言, 谐波电流不但能够引起附加损耗, 也会使输电线路的电能损耗增加, 加速电缆绝缘的老化, 也使介质损耗增加, 引起浸渍绝缘的局部放电, 缩短电缆的使用寿命。高次谐波也会对电子测量装备的测量结果产生影响, 当有谐波出现时, 按工频正弦波形设计的电力测量仪表就会产生测量误差。此外, 高压变频器的高次谐波还会对继电保护和自动装置的工作可靠性造成影响, 可能会误启动录波装置, 使其动作失去一定的选择性, 降低工作可靠性并容易引发系统事故, 对电力系统的安全运行造成严重威胁。

2.3 对电机及其负载的影响

高压变频器输出高次谐波会引起电动机机械振动、机械噪声、转矩脉动、发热等现象, 严重时会引起系统共振。谐波中的能量在电动机工作时并不做功便全部转化为热量, 对电机造成严重影响, 并且高次谐波由于谐波频率的增加而更容易引起变压器发热。变压器在通电的瞬间产生的谐波电流, 一般由于时间太短而不会造成危害, 但如果发生谐振, 就会危及变压器的安全。

3 高压变频器高次谐波的控制

变频器在带给人们极大方便的同时, 对电网注入大量的谐波使供电质量不断恶化, 为控制谐波污染可以从以下方面着手。

3.1 安装合适的电抗器

例如在电源与高压变频器输入端串联交流电抗器, 来增大整流阻抗而抑制高次谐波电流, 或者在直流环节串联直流抗电器以减小输入电流的高次谐波成分。另外, 由于变频器与电机之间的电缆存在电容分布, 并且在电缆较粗或距离较长时, 经过逆变输出后变频器调制方波会在电路上产生一定过电压而导致电机无法正常工作, 这种情况可以通过在电机和变频器之间连接输出电抗器来抑制谐波。

3.2 选择适当的滤波器

在变频器电路中有很多高次谐波电流, 滤波器可以有效抑制变频器产生的电磁干扰噪声的传导, 也对外界无线电干扰、浪涌对变频器的干扰有着一定的控制作用, 例如可以将输入线路滤波器串联在变频器输入侧, 通过增大电路的阻抗来减小高次谐波电流等。

3.3 配用变频专用电缆, 合理布线

选用电缆绝缘水平及热稳定性较高的电缆, 降低电容分布, 加强电缆静电屏蔽, 从而减小、抑制谐波电流, 阻断高次谐波干扰的传播途径。在布线上使变频器与电动机尽量靠近, 可以缩短引接电缆长度, 也能有效减小、抑制谐波电流。

参考文献

谐波产生、危害及抑制方法 篇5

【关键词】谐波、频率、滤波器

【中图分类号】TN713 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0016-02

随着我国经济的发展和工业化进程的加快，电力电子器件、变频调速装置及微电子技术元件等大量的非线性用电设备广泛应用，使我国电力系统受到谐波污染状况日益严重，降低了电力系统的供电质量。谐波已成为我国电力系统中的三大公害之一。谐波的产生、消除对研究和改善供电质量和确保电电力系统运行有着非常重要的意义。

一、谐波的产生

谐波产生的根本原因是由于电源本身电动势的偏移和非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。基波式是频率分量为I/T，谐波频率是基波频率的整倍数，根据傅立叶分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。

谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、14，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为100141，3次谐波则是150Hz。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于谐波对称性关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n～1次谐波，例如5、7，11、13、17、19等。

二、谐波的来源

由于电网中的在电力的生产、传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。电网谐波来自于以下几个方面：

1、发电源质量不高产生谐波：发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。

2、输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和特性，铁心的磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大。

3、用电设备产生的谐波：

3.1 晶闸管整流设备：由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。这是最大的谐波源。

3.2 变频装置：变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。

3.3 电弧炉、电石炉：由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2 7次的谐波。

3.4 气体放电类电光源：荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。经过分析与测量，可知其非线性十分严重，有的还含有负的伏安特性，它们会给电网造成奇次谐波电流。

3.5 家用电器：电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。

总而言之，谐波的产生，电网谐波来自于3个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波；三是用电设备产生的谐波。其中用电设备产生的谐波最多。

三、谐波的危害：

1、对电力电网的危害：谐波电流进入电网后，引起电网的电压畸变，使电能质量变差和浪费电网的容量。

2、对电力电容器的危害：当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。在电容器投入在电压已经畸变的电网中时，还可能使电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。另外，谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部放电强度大，对绝缘介质更能起到加速老化的作用，从而缩短电容器的使用寿命。一般来说。在谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。

3、对电力变压器的危害：谐波使变压器的铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器的铁耗增大，这主要表现在铁心中的磁滞损耗增加，谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大。同时由于以上两方面的损耗增加，因此要减少变压器的实际使用容量，或者说在选择变压器额定容量时需要考虑留出电网中的谐波含量。除此之外，谐波还导致变压器噪声增大。

4、对电力电缆的危害：由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从而导致导体的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减小。

5、对电动机的危害：谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。另外电动机中的谐波电流，当频率接近某零件的固有频率时会使电动机产生机械振动并发出很大的噪声。

6、对低压开关设备的危害：低压开关易受谐波的影响使铁耗增大而发热，且谐波次数越高影响就越大，它们都有可能造成误动作。

7、对弱电系统设备的危害：电力线路上流过的3、5、7、11等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，不但在邻近电力线的通信线路中会产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，会触发电话铃响，甚至在某些严重的情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。

8、对使测量和计量仪器的危害：由于电力计量装置都是按50Hz标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有谐波成分时，电力测量仪表受谐波的影响较大。特别是电能表（多采用感应型），当谐波较大时将产生计量混乱，测量不准确。

9、对人体的危害：从人体生理学来说，人体细胞在受到刺激兴奋时，会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转，其频率如果与谐波频率相接近，电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场。

四、谐波的抑制方法：

1、整机电源需留有较大贮备量：为了使测量、控制装置能满足负载较大变化范围，因此在设计整机电源时，可给予较大贮备量，一般选取0.5～1倍余量。

2、增加换流装置的相数：换流装置是电力系统的主要谐波源之一。换流装置在其交流侧与直流侧产生的特征谐波次数，可以有效的消除幅值较大的低频项，从而大大地降低了谐波电流的有效值。

3、增装动态无功补偿装置：增装动态无功补偿装置能够提高供电系统承受谐波的能力，在技术经济分析可行的条件下，可以在谐波源处装设动态无功补偿装置：静止无功补偿装置或更先进的静止同步补偿装置，以获得补偿负荷快速变动的无功需求、改善功率因数、滤除系统谐波、减少向系统注入谐波电流、稳定母线电压、降低三相电压不平衡度等，提高供电系统承受谐波的能力。

4、降低谐波源的谐波含量：在谐波源上采取治理措施，从源头上最大限度地避免谐波的产生。这就需要在设计、制造和使用谐波源设备时，要注意谐波对供电系统及其供用电设备的影响，采取切实可行的治理措施。用电业务管理部门要严格把关，对于没有采取治理措施的谐波源用户，要禁止其入网运行。

5、改变谐波元的配置和工作方式：将具有谐波互补性的设备应集中布置，否则应分散或交错使用，适当限制谐波量大的工作方式，这样可以减小谐波的影响。

6、选用D.YNll接线组别的三相配电变压器

7、增加整流器的脉动数：三相整流变压器采用Y/△或△/Y的接线，三相整流变压器采用Y/△或△/Y的接线形式，这样可以消除3的整数倍次的电力谐波，从而使注入电网的谐波电流只有5、7、11……等次谐波。

8、加装交流滤波装置：采用交流滤波装置在谐波源附近吸收谐波电流，降低连结点的谐波电压，是抑制谐波污染的一种有效措施。滤波装置由电阻、电容和电感等元件组成串联谐振电路，利用其串联谐振时阻抗最小的特性，这样就消除了5、7、11等高次谐波。

9、采用滤波器：滤波器安装在电力电子设备的交流侧可阻止谐波流入电网。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。

有源滤波器即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。

10、串联电抗器或并联电容器：在电网中并联电容器组和采取串联电抗器可以改善功率因数和调节电压的作用。

11、改善供电环境：选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡，可以有效地减小谐波对电网的影响。

结束语

在我国电力系统中谐波问题越来越严重，直接扰乱了人们的正常生产和生活。我国电能质量治理工作的深入开展，要消除谐波污染，除在电力系统中大力发展高效的滤波措施外，还必须依靠全社会的努力，在设计、制造和使用非线性负载时，采取有力的抑制谐波的措施，减小谐波侵入电网，从而真正减少由于谐波污染带来的巨大经济损失。随着国民经济、谐波抑制技术的进一步发展、法制的进一步完善和对高效利用能源要求的增强，谐波治理问题最终将会得到妥善的解决。

参考文献

[1]工业与民用配电设计手册——任元会、

[2]谐波抑制和无功功率补偿——王兆安

[3]电力系统谐波——吴竟昌

[4]供电系统中的谐波分析测量与抑制——陆廷信

高次谐波的危害 篇6

智能断路器配备的智能控制器集成了过压、欠压等多种保护功能,还具有查询、通信功能等,属精密器件,易受到供电网中的非正常电磁及谐波干扰。经过对出现过非正常跳闸情况的断路器逐一检查,并查询其运行和报警记录等,发现高次谐波、尤其是3次谐波是造成智能断路器非正常动作的主要原因。下面将详细分析高次谐波产生的原因、对智能断路器的影响及应对措施。

一、谐波产生的原因

目前在充电装置、电力机车等许多方面应用到可控硅整流电路,它给电网带来大量谐波。据统计其产生的谐波占谐波总量的近40%,是最大的谐波源。其次是变频调速装置,它广泛应用在水泵、风机、电梯等设备控制中,其内部的整流及逆变回路采用相位控制,会产生多种谐波,尤以3次谐波最多、危害最大。再次是荧光灯、高压钠灯等气体放电类光源,其电流与电压的非线性关系会给电网带来奇次谐波,由于其数量大,对电网的影响也很大。现代电网中的谐波源还有数量巨大的家用电器,如计算机、电视机、调温灶具等,也会由其调压整流电路,产生奇次谐波。电风扇、洗衣机、空调等有绕组的电器,其不断变化的不平衡电流也是电网谐波的重要来源之一。

二、谐波对电网配电设备和线路的危害

1电网中的谐波,尤其是高次谐波,会使电容器端电压增大,这样流经电容器的电流就会增大,导致电容器过热,不仅加速其绝缘材料的老化,缩短使用寿命,严重时还会使电容器击穿甚至爆炸。

2会增加变压器的空载损耗,降低变压器使用效率,减少变压器出力。

3会使电力电缆超负荷,损坏其绝缘,同时还会使电缆线损增加,导致电缆发热,加速其绝缘老化,缩短电缆使用寿命。

4会增加电动机附加损耗,降低效率,严重时使电动机过热,增大电动机损耗,减少其出力和使用寿命。

5会对电磁型和电子型的断路器产生影响,从而使断路器误动作跳闸,会给正常的生产和生活造成很大影响。

6除此之外,谐波还会使电能表计量产生误差,严重时会导致计量混乱,造成严重的经济损失。

三、应对谐波的办法和措施

1增加换流装置的相数或脉冲数,可以减少换流装置产生的谐波电流,从而减少注入电网的谐波电流。例如多脉动整流技术对于抑制变频器输入端的谐波,尤其是抑制低次谐波效果明显。

2在电源出线侧加装滤波电感。电感的测算取值及材料的选择应考虑:第一,电感磁芯材料适应频率范围宽;第二,电感磁导率高,磁导率可以分段考虑;第三,磁芯材料一般选取铁粉芯。

3在智能断路器回路中加装抗干扰模块—EMI滤波器,它是一种由电容和电感组成的低通滤波器,它能保证监测和遥控所需的低频正确信号顺利通过,同时抑制高频干扰信号。

从图3(b)我们可以看出,EMI滤波器相当于一个两端口网络,设其输入阻抗为Z1,输出阻抗为Z2,当其输入阻抗和输出阻抗不相等时,高频干扰信号就会在输入端产生反射,设其反射系数为:

可以看出,输出阻抗Z2和输入阻抗Z1相差越大,反射系数P越大,信号反射也就越大,这样就能有效抑制高频干扰信号。

4采用有源滤波设备是改善供电质量的有效手段之一,但有源滤波设备造价高、投资大,一般使用在比较重要的场合,比如医院,石化企业等。

结语

综上所述,可见高次谐波会严重影响供电线路和设备,进而影响我们的生产和生活,只有采取有效措施抑制和消减高次谐波,加大对新产品和新技术的研发和投入,才能减少谐波故障处理造成的经济损失和社会影响,改善供电的稳定性和供电质量。

摘要：电网高次谐波严重影响了供电质量,导致低压配电室智能断路器误动作,影响正常供电,对生产和生活带来一定影响,因此需要采取措施保证安全供电。本文通过分析谐波产生的原因、对智能断路器的危害,研究应对措施,对于预防谐波危害有一定的实用意义。

关键词：高次谐波,智能断路器,滤波装置

参考文献

高次谐波的危害 篇7

1 理论计算

本文所采用的双色场为基频和二倍频的组合激光脉冲。由于激光是一种相干电磁波, 从电动力学理论可知, 激光中电场分量的强度远大于磁场分量, 在本文所用的激光强度条件下 (小于1015Wcm-2) , 激光的电场分量与原子的相互作用远大于激光的磁场分量与原子的相互作用, 因此本文只讨论激光的电场分量。线偏振的双色激光脉冲具体形貌如下:

其中, E0和E1分别为入射激光基频和倍频场的电场峰值强度, ω0是入射组合激光的基频频率, ω1=2ω0是二倍频频率, φ0和φ1分别是基频和二倍频脉冲对应的相位, n是脉冲中光学周期的个数, sin2 (ω0t/2n) 为脉冲包络。

具体计算中固定以下参数:E0=0.12, 相应的光强为II=5×1014Wcm-2;φ0=0;n=4, 对应的半高全宽为5fs;ω0=.0057, 对应的波长为800nm。

调节以下参数:E1, 相应的光强为IJ, 具体程序中通过调节IJ来控制E1;调节相位差φ=φ0-φ1。我们令α=IJ/II, 为二倍频和基频光强度的比值 (简称为场比率) , 具体操作中我们调节的就是α和φ。

在长度规范和电偶极近似下, 把基态作为在激光场中演化的初态, 然后运用二阶对称分拆时间演化算符光谱方法计算得到体系的任意时刻的状态波函数, 再利用演化得到的波函数可以计算得到t时刻体系的加速度偶极矩, 对它作傅立叶变换就可以获得体系从初始时刻ti到末时刻tf的谐波功率发射谱。在我们的方案下谐波谱均呈现双平台结构, 且第二平台为调制深度较小的准连续谱, 随着的减小, 第二平台明显愈趋连续, 对具有这种特点的谐波功率谱做时间频率分析后可能得到单阿秒脉冲。

2 结果分析

通过分析各种情况下的电离和SMT图像我们观察到对应不同相位情况下电离图中均有两个电离速率很大但电离产额相差悬殊的主电离时间出现, 而从经典SMT图中则可以看出60次以后的谐波发射的电离时间都局域在半个光学周期之内。鉴于这种相似性, 我们仅以α=0.5φ=0.45π时的情况为例解释说明本文所产生的谐波功率谱出现的双平台结构。下面我们利用经典SMT方法和模型原子在激光场中的电离以及高次谐波发射的受激复合特性来对谐波功率谱做定性的分析。

首先, 从图1 (a) 中可以看出, 复合时刻能量大于2.56a.u. (对应59次谐波) 的谐波发射对应的电离时间局域在1.44T～1.54T时间内, 对应的谐波次数为59～111次, 这是谐波谱的第二个平台。从图1 (b) 中可以看出虽然在1.44T～1.54T时间内电离的产额不大 (15%左右) , 但是电离速率很大且电离时间比较集中, 因而相应的谐波的发射时间很集中, 这导致第二平台呈现准连续谱状态。从图1 (b) 中的电离曲线可以看出2T～2.24T时间内电离速率比较大, 而 (a) 图则表明在此区间电离出去的电子与核复合时获得的能量小于2.56a.u., 对应的应该是谐波谱的第一平台。

其次, 我们分析一下两个谐波功率谱平台的效率。第二平台对应的电离区间1.44T～1.54T电离的产额比较小 (15%左右) , 相应的基态布居很大 (85%左右) , 而与第一平台相应的主电离区间2T～2.24T电离的产额在50%左右, 这保证了基态和高能连续态同时大布居, 相比较而言, 第二平台相应的基态和连续态的布居之积要比第一平台的小, 根据谐波发射功率谱

由于第二平台相应的连续态的能量比第一平台的要大的多, 本文所选取的初态为基态, 根据不同能量的连续态和基态之间的耦合强度与谐波效率的内在联系, 不同能量的连续态与基态之间的耦合强度的模方随连续态能量的增加迅速的下降。谐波发射本身是一个受激复合的过程, 在这个过程中, 谐波的发射效率与复合时刻基态的电子布居密切相关, 还与复合时刻核区附近的电离电子的丰度息息相关。这两者同时达到大布居的情况下, 谐波效率才是可观的, 综上, 较之于第一平台而言, 第二平台的基态和连续态并没有保证同时大布居, 且耦合强度的模方比第一平台要小, 可知谐波谱的第二平台效率要比第一平台低。

高次谐波的危害 篇8

关键词：电网谐波；并联无功补偿电容器；谐波电流；电网维护；电气设备 文献标识码：A

中图分类号：TM531 文章编号：1009-2374（2015）19-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.075

近些年来，电网谐波电流造成的危害越来越频繁，尤其是对并联无功补偿电容器的危害更为严重，甚至会造成电容器的烧毁，严重时会产生火灾，相关部门对此必须将电网谐波电流的抑制问题进行重视，找到解决此问题的措施并进行大力实施，要对此问题的严重性给予高度重视，以积极的态度面对此问题，以达到抑制电网谐波对并联无功补偿电容器的危害的目的，促使电网的安全运行，为人们的安全用电提供保障。

1 电网谐波电流的产生以及危害

1.1 电网谐波电流的产生

随着社会经济的不断发展，电力行业的发展也极为迅速，电网的分布范围也越来越广，而且在建筑业、工业等行业不断发展中，由于使用的电气设备数量的增加，对电网负载的要求也越来越高。在当今电网运行的过程中，由于出现过多的非线性负载，会产生谐波电流，谐波电流的不断叠加会造成电网中电流过大，对于无法承受大电流的电网以及电气设备会造成一定的

破坏。

1.2 电网谐波电流的危害

电网为人们日常生活、生产以及工作提供了可靠的电能，但是电网在运行中，电网谐波会对并联无功补偿电容器产生一定的危害。例如，在广西电网公司中，发生一起由于电网谐波对无功补偿电容器产生影响，导致电容器发生烧毁的情况，最后发展成整个电网瘫痪，对于广西电网公司造成了非常严重的损失，由此看出，电容器在电网运行过程中是必不可少的组成结构之一，当受到电网谐波电流的影响，就会使电容器产生额外的热量，电容器的温度升高增加了电容器的有功耗损，而且，对并联无功补偿电容器的使用寿命也将产生一定的影响，会加快电容器的老化。另外，电网谐波电流还可能使并联无功补偿电容器出现过负荷的现象，以至于电容器出现烧毁故障，对电网的正常运行造成极大的损失，对周边人群用电的可靠性、安全性也将带来一定的影响。

2 电网谐波方法机理

电网系统在发展的过程中，经过数次的改进和完善，主要是本着电网系统供电的安全性、可靠性为目的来进行完善，其中并联无功补偿电容器就是重要的应用设备之一，对提高电网功率因素的等效电路有着极大的作用（如图1所示）。

图1 等效电路图

图1中的I为电网谐波源所产生的谐波电流，XS为电网系统中的等效基波感抗，RS作为电网系统的等效电阻，IS作为电网系统的谐波电流，IC作为进入到并联无功补偿电容器的谐波电流。作者通过大量的实践证明，如果为了提高电网系统的功率因数而实施电容器无功补偿的话，虽然能够给电网系统带来一定的效益，但是，如果并联无功补偿电容器设置的参数与实际电网运行不符合的话，就会产生大量的谐波电流，甚至电容器的运行会放大谐波电流而产生谐振的现象，长期处在这种情况下运行，不仅会对电容器的使用寿命产生一定的影响，严重时甚至会烧毁电容器，造成电网谐波并联无功补偿电容器出现严重故障。

3 如何有效地抑制谐波电流

3.1 在并联无功补偿电容器中串联电抗器

通过以上的分析得知，谐波电流不仅对电网的损害极大，对电气设备也会造成一定的损伤甚至烧毁，对电网系统运行的安全性、稳定性等都造成极大的影响，因此，抑制谐波电流的工作也成为电网系统的重点工作。为了更好地抑制谐波电流放大对电容器造成的损坏现象，作者通过大量的实验寻找到既经济又实惠的可行方法，该方法主要是将并联无功补偿电容器中串接大小适当的空心电抗器。该方法在实施的过程中，主要是根据注入电网系统中的谐波次数、供电系统条件、补偿电容器参数以及限制指标等方面进行分析，再选择一个适当大小的电抗器串接到电容器中，提高并联无功补偿电容器的电抗率，从而有效地抑制谐波电流对并联无功电容器的影响。就现阶段电抗器的电抗率来说，主要分为12%、6%、4.5%、<0.4%四种，一般情况下并联无功补偿电容器中接入4.5%电抗率的配置，当然，具体的接入配置还需要根据实际情况来定，如果配网的三次谐波较大的话，为了提高并联无功补偿电容器运行的可靠性，应采用12%电抗率进行配置，从而达到抑制电网谐波的作用，避免或降低对并联无功补偿电容器的影响。

3.2 电抗器参数的选择

以上提到的抑制电网谐波对并联无功补偿电容器的影响，主要采取的是串联电抗器的方式，而对串联电抗器参数的选择非常关键，如果选择电抗率不适宜的话，就会造成串联的电抗器虽然花费了一定的资金，但是却无法起到更好地抑制谐波电流的作用，甚至增加电容器的功耗。串联电抗器能让谐波下的电容器回路总阻抗均显示为感性，这样才能从根本上消除电网中所产生的谐波，如果总阻抗为容性的话，就无法对电网谐波起到抑制的作用，要达到这个目的，必须进行电抗率的计算，主要计算如下：

P=MNc/x2

式中：P为串联到并联无功补偿电容器中电抗器的工频感抗；M为可靠系数，一般情况下可靠系数取1.1～1.4之间；N为并联补偿电容器的工频容抗；x代表可能注入电容器的最低次谐波次数。通过上式来计算出电抗器的电抗率，再结合《并联电容器装置设计规范（GB 50227-2008）》，可以确定不同的并联无功补偿电容器该需要多少电抗率的电抗器。

另外，还应注意串联的电抗器与补偿电容器额定电压存在的匹配问题，如果并联无功补偿电容器中串联电抗器的话，并联补偿电容器的端电肯定会升高，而在这个过程中，必须要考虑到《并联电容器装置设计规范》中对电容器运行电压的标准，同时，要严格按照《电力系统电压和无功电力技术导则》中对变电站母线电压的要求，必须保证串接电抗器后的电容器符合规范要求，同时还要确保变电站的母线电压在规范范围内运行，这样才能真正发挥出并联无功补偿电容器的作用，否则将会引发电网故障，造成更大的经济损失。

4 结语

综上所述，电网在正常运行的过程中可能会出现电网谐波，这种情况不仅影响了电网的正常运行，也对并联无功补偿电容器产生一定的破坏。通过本文对电网谐波对并联无功补偿电容器危害的分析，作者结合自身多年工作经验，以及自身对电网谐波危害的认识，主要从电网谐波电流的产生、电网谐波电流的危害、电网谐波方法机理以及如何有效地抑制谐波电流等方面进行分析，希望通过本文的分析，对提高电网的运行效率，确保并联无功补偿电容器的正常运行给予一定的帮助和

启发。

参考文献

[1] 肖志国，卢昌宏，宗恒秀，张柱石，高俊福.玉田寰宇铸造公司谐波治理及经济效益分析[J].电力电容器与无功补偿，2012，（3）.

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作者简介：梁珂（1973-），男，广西电网有限责任公司玉林供电局工程师，研究方向：变电检修及管理。