谐波污染对电网有哪些具体影响？ 谐波污染对电网的影响主要表现在： （1）造成电网的功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、线路和设备过热灯，特别是三次谐波会产生非常打的中性线电流，使得配电变压器的零线电流甚至超过相线电流值，造成设备的不安全运行。谐波对电网的安全性、稳定性、可靠性的影响还表现在可能引起电网发生谐振、使正常的供电中断、事故扩大、电网解裂灯。 （2）引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电压互感器灯设备损坏；造成变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，引起电力变压器、电力电缆、电动机等设备发热，电容器损坏，并加速绝缘材料的老化；造成断路器电弧熄灭时间的延长，影响断路器的开断容器；造成电子元器件的继电保护或自动装置误动作；影响电子仪表和通信系统的正常工作，降低通信质量；增大附加磁场的干扰等。 谐波对电力电容器有哪些影响？ 当配电系统非线性用电负荷比重较大，并联电容器组投入时，一方面由于电容器组的谐波阻抗小，注入电容器组的谐波电流打，使电容器过负荷而严重影响其使用寿命，另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时，引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而导致损坏。因此，电压谐波和电流谐波超标，都会使电容器的工作电流增大和出现异常，例如，对于常用自愈式并联电容器，其允许过电流倍数是1.3倍额定电流，当电容器的电流超过这一限制时，将会造成电容器的损坏增加、发热异常、绝缘加速老化而导致使用寿命降低，甚至造成损坏事故。同时，谐波使工频正弦波形发生畸变，产生锯齿状尖顶波，易在绝缘介质中引发局部放电，长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化、自愈性能下降，而容易导致电容器损坏。 按照电力系统谐波管理规定，电网中任何一点电压正弦波的畸变率（歌词谐波电压有效值的均方根与基波电压有效值的百分比），均不得超过表2－5规定。 表2－5 电网电压正弦波形畸变极限值 用户供电电压（kV）总电压正弦波形畸变率极限值各奇、偶次谐波电压正弦波形畸变率极限之（％） 0.38 5 4 2 6或10 4 3 1.75 35或63 3 2 1 110 1.5 1 0.5 谐波对电力变压器有哪些影响？ （1）谐波电流使变压器的铜耗增加，引起局部过热，振动，噪声增大，绕组附加发热等。（2）谐波电压引起的附加损耗使变压器的磁滞及涡流损耗增加，当系统运行电压偏高或三相不对称时，励磁电流中的谐波分量增加，绝缘材料承受的电气应力
(1) 电力电容器 根据IEC标准规定一般电容器最大电流只允许35％的超载。实际运转时由于谐波的影响常发生严重过载。电容器阻抗随频率的增加而减少，故产生谐波时，电容器即成为一陷流点流人大量电流，导致过热、增加介电质的应力，甚至损坏电力电容器。当电容器与线路阻抗达到共振条件时，会发生振动短路、过电流及产生噪声。 (2) 同步发电机 变频器产生的高次谐波电流在同步发电机的激磁绕组中会产生感应电流，引起损耗增加，可能导致电机过热、绝缘降低、寿命缩短等[2>。 (3) 变压器 电流谐波将增加变压器铜损，电压谐波将增加铁损，综合效果是使变压器温度上升，影响其绝缘能力，并造成容量裕度减小。谐波也可能引起变压器绕组及线间电容之间共振，及引起铁心磁通饱和而产生噪声。 (4) 电动机 谐波会引起电动机附加发热，导致电动机额外温升，电动机往往要降额使用。如果输入电动机的波形失真，会增加其重复峰值电压，影响电动机的绝缘。(5) 电力电子设备 电力电子设备在多种场合是产生谐波的谐波源，但他自身也很容易感受谐波失真而误动作。这种设备靠着电压的过零点或电压波形来控制或操作，若电压有谐波成分时，零点移动、波形改变，造成许多误动作。 (6) 保护继电器 由于高次谐波的影响，可能引起继电器过电压、产生绝缘损坏、振动引起的机械破坏等等。对于以有效值为基准而动作的继电器，高次谐波的存在使得继电器在接近额定值处也有误动作的可能。 (7) 指示电气仪表 电能表等计量仪表会因谐波而造成感应转盘产生额外的电磁转矩，引起误差，降低精确度。20％的5次谐波将产生10％-15％的误差。过大的谐波电流，也很容易使仪器里的线圈损。
高压变频器输出谐波对电动机的影响 时间:2012-10-05 10:51来源:未知 作者:360期刊网 点击: 107 次 目前、髙压变频器没有统一的电路拓扑结构，由于变频器对电动机的影响主要取决于变频器逆变电路的结构和特性。因而，不同电路拓扑结构的变频器对电动机的影响也是不同的。 输出谐波对电动机的影响主要有谐波引起电动机附加发热、导致电动机额外温升，电动机要降容使用，由于输出波形失真，增加电动机的重复峰值电压，影响电动机绝缘；同时，谐波还会引起电动机转矩脉动。噪声增加。高次谐波引起的损耗增加主要表现在定子铜损耗、转子铜损耗、铁损耗以及附加损耗的增加。其中影响最为显着的是转子铜损耗，因为电动机转子是以接近基波频率旋转速度旋转的，因此对于髙次谐波电压来说，转子总是在转差率接近1 的状态下旋转，所以转子铜损耗较大，而且在这种情况下，除了直流电阻引起的铜损耗外，还必须考虑由于肌肤效应所产生的实际阻抗增加而引起的铜损耗。 普通的电流源型变频器输出电流波形和输入电流波形极为相似，都是120 度的方波，含有较大的谐波成分，总谐波电流可以达到307。左右。为了降低输出谐波，也有采用输出12脉动方案或设置输出滤波器，输出波形会有很大的改善，但系统的成本和复杂性也会大大的增加。输出滤波器换相式电流型变频器固有的滤波器可以起到一定的滤波作用，所以速度较高时，电动机电流波形有所改善。 三电平变频器与普通的电平变频器相比，由于输出相电压电平数增加，毎个电平幅值相对下降，提髙了输出电压谐波消除算法的自由度，在相同开关频率的前提下，可使输出波形质量比二电平变频器有较大的提高，但输出因谐波使电压波形失真仍达297。电动机电流谐波失真达177。必须采用专用的电动机，如果采用普通电动机，必须设置输出滤波器。 基波旋转磁动势和6倍频率的转子谐波电流共同作用，产生6倍频的脉动转矩， 所以6脉动输出电流源型变频器含有较大的6倍频率脉动转矩。电流源型变频器采用12脉动多重化后，输出电流波形有较大改善，由于5次和7次谐波基本抵消，6倍频率脉动转矩大大降低，剰下的主要为12倍频率的脉动转矩，总的转矩脉动明显降低。脉动转矩在低速时对电动机转速的影响尤为明显。对三相电动机而言，由于60± 1次谐波存在，产生的电磁转矩为。 电动机的转速脉动有以下规律：转速脉动频率分别为电动机基波角频率10.611 倍，其幅值与变频器输出的基波角频率03 或频率0成反比，即输出频率（或电动机转速）越低，转速波动越大，也就是说，电动机在低速运行情况下，为了使转速波动量维持在同一水平，对输出谐波抑制的要求更髙。转速脉动幅值与变频器输出的谐波次数0成反比，即低次谐波所引起的转速脉动比高次谐波的影响更大。所以，要使电动机的转速脉动较小，首先要消除或抑制变频器输出的低次谐波， 将输出谐波往高频推移，不失为减少转速脉动的有效办法。三电平变频器在不采用输出滤波器时，也会产生较大的转矩脉动， 采用输出滤波器后，转矩脉动可大大降低。 由于高速电力电子器件的使用，变频器输出电压变化率对电动机绝缘产生的影响越来越严重。取决于两个方面：一是电压跳变台阶的幅值，它与变频器的电压等级和主电路结构有密切的关系，二是逆变器功率器件的开关速度，开关速度
电厂发电机的谐波危害分析与测试 发表时间：2017-03-09T15:51:09.617Z 来源：《电力设备》2017年第1期作者：丁超孟庆铭张晓彤 [导读] 本文重点针对谐波的危害进行分析，并研究一下我国谐波的监测。 一、谐波产生的原因 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。谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备（整流器、逆变器、变频器）、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式家用电器中。 二、谐波的危害 1、增加了发、输、供和用电设备的附加损耗 发电机出现谐波会使设备过热，降低设备的效率和利用率。由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应的作用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗，使导体的发热严重。 2、影响继电保护和自动装置的工作和可靠性 谐波对电力系统中以负序（基波）量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些按负序（基波）量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上再叠加上谐波的干扰（如电气化铁道、电弧炉等谐波源还是负序源）则会引起发电机负序电流保护误动（若误动引起跳闸，则后果严重）、变电站主变的复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动，母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动，严重威胁电力系统的安全运行。 3、使测量和计量仪器的指示和计量不准确 由于电力计量装置都是按50Hz的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，会影响感应式电能表的正常工作。在有谐波源的情况下，谐波源用户处的电能表记录了该用户吸收的基波电能并扣除一小部分谐波电能，从而谐波源虽然污染了电网，却反而少交电费；而与此同时，在线性负荷用户处，电能表记录的是该用户吸收的基波电能及部分的谐波电能，这部分谐波电能不但使线性负荷性能变坏，而且还要多交电费。电子式电能表更不利于供电部门而有利于非线性负荷用户。 4、干扰通信系统的工作 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，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，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，触发电话铃响，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。另外高压直流（HVDC）换流站换相过程中产生的电磁噪声（3-10kHz）会干扰电力载波通信的正常工作，并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置动作失误，影响电网运行的安全。 5、对用电设备的影响 谐波会使电视机、计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，并使机内的元件出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误。对于带有启动用的镇流器和提高功率因数用的电容器的荧光灯及汞灯来说，会因为在一定参数的配合下，形成某次谐波频率下的谐振，使镇流器或电容器因过热而损坏。对于采用晶闸管的变速装置，谐波可能使晶闸管误动作，或使控制回路误触发。 三、谐波的测试与监测 1、谐波的实验室测试 我们可以利用示波器来记录发电机端线电压和三相电流，其波形如下： 实验可知，当发电机带整流负载时，受负载非线性工作特性的影响，发电机的机端线电压和三相电流的波形都发生了严重的畸变，含有大量的谐波。而且发电机伴随着震动现象，这是受谐波电磁转矩的影响，另外发电机的定子和转子发热严重。 2、我国的谐波监测发展 我国为加强对谐波的监测，管理及治理，于1994年正式颁布了GB/T14549-93国家标准《电能质量--公用电网谐波》。为了配合国家电力公司《电网电能质量技术监督管理规定》和国家《公用电网谐波标准》的执行，各企业生产了许多电能质量监测仪等系列产品。这些产品可测量三相电压、三相电流的谐波、序分量、电压变动和闪变、电压偏差、功率因数、有功、无功、频率、暂态电压等参数，谐波可测量63次，仪器实时监测定时记录，记录结果可以存盘并打印，为用户提供丰富、完整的实测记录资料。产品广泛应用于变电站、风电场、钢铁企业及电气化铁路，产品通过相关认证，完全能够满足电网运行要求，实现对电网安全保驾护航。 谐波分析是信号处理的一种基本手段。在电力系统的谐波分析中，主要采用各种谐波分析仪分析电网电压、电流信号的谐波，该类仪表的谐波分析次数一般在40次以下。对于变频器而言，其谐波分布与电网不同，电网谐波主要为低次谐波，而变频器的谐波主要为集中在载波频率整数倍附近的高次谐波，一般的谐波分析设备只能分析50次以下的谐波，不能测量变频器输出的高次谐波。对于PWM波，当载波频率固定时，谐波的频率范围相对固定，而所需分析的谐波次数，与基波频率密切相关，基波频率越低，需要分析的谐波次数越高。一般宜采用宽频带的，运算能力较强、存储容量较大的变频功率分析仪，根据需要，其谐波分析的次数可达数百甚至数千次。例如，当载波频率为2kHz，基波频率为50Hz时，其40次左右的谐波含量最大；当基波频率为5Hz时，其400次左右的谐波含量最大，需要分析的谐波次数
电力系统中的所有电气设备都有额定工作电压和频率。电气设备在其额定电压和频率下工作时，其综合经济效果最好。例如感应电动机，若电压偏高，虽然转矩增大，但电流也增大，温度增高，将使电动机绝缘严重受损，缩短使用寿命；若电压偏低，则转矩将按电压二次方减少，而在负荷转矩要求一定的情况下，绕组电流必然增大，并使电动机绝缘受损，缩短使用寿命；若电源频率偏高或偏低，也将严重影响电动机的转矩和使用寿命。我国采用的供电频率(简称"工频”)为50Hz，频率偏差范围一般规定为±0．5Hz。又如热辐射光源，若电压偏高，其使用寿命将大大缩短；若电压偏低，则光源照度将明显变暗，严重影响工作效率和人的视力健康。可见电网电压波动将影响电气设备的正常工作和使用寿命。因此，电压、频率和供电连续可靠，是表征电能质量的基本指标。 2 影响供电电压频率稳定的因素 2．1高次谐波产生和造成的危害 高次谐波是指一个非正弦波按傅立叶级数分解后所含的频率为基波频率整数倍的所有谐波分量，而基波频率就是50Hz。高次谐波简称“谐波”。电力系统中的发电机发出的电压，一般可认为是50Hz的正弦波。但由于系统中有各种非线性元件存在，因而在系统中和用户处的线路中出现了高次谐波，使电压或电流波形发生一定程度的畸变。 系统中产生高次谐波的非线性元件很多，例如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯等气体放电灯及交流电动机、电焊机变压器和感应电炉等．都要产生高次谐波电流，最为严重的是大型硅整流设备和大型电弧炉，它们产生的高次谐波电流最为突出，是造成电力系统中谐波干扰的最主要的“谐波源”。 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GB／T 14549-93《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。 2．2高次谐波的抑制 抑制高次谐波，宜采取下列措施： (1) 大容量的非线性负荷由短路容量较大的电网供电：电网的短路容量越大，它承受非线性负荷的能力越强。
交-交变频交流励磁电机谐波的解析分析 吴志敢贺益康 摘要研究交-交变频器供电励磁的发电、电动系统的谐波问题，给出多种结构和工作模式交-交变频器输出谐波的解析表达；根据交流励磁电机谐波正序、负序电路模型，导出交流励磁电机空载及并网运行时电网谐波和电机谐波转矩的分析方法。通过计算实例分析和比较了几种系统的谐波特性。 关键词：交-交变频器交流励磁谐波 An Analytical Study of the Harmonics in the AC Excited Machines fed by the Cycloconverter Wu Zhigan He Yikang (Zhejiang University 310027 China) Abstract The harmonic issue in the AC excited machines (ACEM)fed by the cycloconverter was studied.Based on the firstly presented analytical expressions of outputs generated by the various type cycloconverters operated in different modes and the positive,negative sequence harmonic equivalent circuits of ACEM,the analysis method of harmonic voltage,current as well as torque in the no load or networked ACEM was derived.The harmonic nature of various schemes were also analyzed and compared. Keywords:Cycloconverter AC excitation Harmonics 1 引言 交流励磁电机结构上是一台绕线式异步电机，转子绕组采用三相低频交流电励磁［1，2］。改变励磁电压的幅值、频率和相位即可实现对电机运行的有效调节，用作发电机可实现变速恒频发电，独立调节有功和无功功率；用作电动机可实现变频起动和功率因数控制。此项技术对于抽水蓄能发电和变落差、多泥沙水系变速发电及大中型异步电机进相运行等场合意义重大，应用前景十分广阔。但由于中大型交流励磁电机转子一般外接交-交变频器，其输出电压富含谐波，将在发电机定子侧产生大量空载谐波电压，导致并网困难，并网后大量的谐波电流污染电网；也增加电机损耗，产生各类脉振转矩，导致电机产生噪声与振动。因此研究交流励磁电机的电力谐波问题是此项新型发电技术实用化的关键。 交流励磁电机输出电力谐波问题已引起国内研究的注意，文献［3］对此作了很好的分析，但是仅讨论6脉波交-交变频器供电励磁情况，对谐波转矩的计
关于削弱齿谐波 齿谐波产生的原因： 电枢铁心表面开有槽，尤其大型电机几乎都是开口槽，使得气隙磁通的波形会受到电枢齿槽的影响（齿下气隙较小，磁导大；而槽口处气隙较大，磁导小），齿谐波就是因为在转子不同的位置磁路磁阻不同产生的。 在齿槽电机的谐波中，次数为2mq+-1的谐波有这样一个特点：其短距系数和分布系数与基波的短距系数和分布系数相同，这就是说采用短距和分布绕组并不能削弱这些谐波的含量比，因为是与基波同等程度的削弱。 证明如下： 基波短距系数Kd1=sin(y1/τ*π/2) 2mq+-1次谐波的短距系数： Kd(2mq+-1)=sin[(2mq+-1)* y1/τ*π/2]=sin(mqy1π+- y1/τ*π/2)=+-sin(y1/τ*π/2) =+-Kd1 基波分布系数Kp1=sin(qα/2)/(q*sin(α/2) 2mq+-1次谐波的分布系数： Kp(2mq+-1)=sin((2m+-1) qα/2)/(q*sin((2m+-1) α/2) =sin((2m+-1) *π/2/m)/[q*sin[(2m+-1)* π/(2mq)] =sin(q*π+- qα/2)/(q*sin(π+-α/2) =+-Kp1
2mq+-1次谐波就是一阶齿谐波 2mqν+-1是ν阶齿谐波。 阶数越高，影响越小。 削弱齿谐波的方法： 1、对谐波来讲，次数越高，其幅值越小，对电机的影响也就 越小，对2mqν+-1齿谐波，对电机影响最大的是一阶齿谐波2mq+-1，由此可见，增大m或q都可以提高谐波的次数，因此可以削弱齿谐波。 2、减小气隙磁导的变化。措施有半闭口槽、闭口槽，磁性槽 楔。 也可以增大磁路的磁阻，例如增大气隙，这样可减小齿槽引起磁导变化所占的百分比。 采用闭口槽可以参照小伺服电机的结构，定子是拼装式，采用极距为一的分数槽绕组，把绕组绕在齿上，然后再拼装起来，如图所示： 3、采用分数槽绕组
电力系统谐波对电气设备的影响 发表时间：2018-10-11T17:17:37.547Z 来源：《防护工程》2018年第11期作者：李华志[导读] 它能够破坏电力质量，影响电气设备的的正常运转，特别是对变压器、电容器和电机造成重要影响。对谐波的产生及其对电气设备的影响进行分析，并且探讨相应的应对方法。李华志 山东省德州市夏津县夏津县热电有限公司山东德州 253200摘要：谐波是在非线性阻抗特性的电力设备供电过程中产生的，它能够破坏电力质量，影响电气设备的的正常运转，特别是对变压器、电容器和电机造成重要影响。对谐波的产生及其对电气设备的影响进行分析，并且探讨相应的应对方法。关键词：电力系统；谐波；电气设备；影响引言 谐波主要是指频率为基波频率整数倍的正弦波分量，或者说电力系统的波形发生了不同程度的畸变，这种变异的波形就是谐波。电气设备本身具有非线性阻抗特性，这种特性使得电流与加载电压不成线性关系，电流波形在受到高次谐波反馈作用下发生畸变，使得电力质量受到影响，同时危害到了电气设备的运行，这种特性的存在是谐波产生的根本原因。 1 谐波对电气设备的影响与危害 谐波对电力系统的危害是一种谐波污染,对各种电气设备都有不同程度的影响和危害,主要表现为:引起过负荷和发热,增加介质应力和过电压,干扰和危害保护控制设备的性能和正常工作。 1.1对同步发电机的影响 流入电机定子绕组的谐波电流所产生的旋转磁场在转子绕组、转子极靴、槽楔等部位感应出谐波电流,集肤效应使这些部位易受到损害。定子绕组中的谐波电流同样也有集肤效应,使定子绕组出现很大的谐波涡流和漏磁,从而严重发热。此外当发电机中谐波电流的频率接近定子零部件的故有振荡频率时,可能引发发电机的剧烈振动。 1.2对感应电动机的影响 由于转子都是用硅钢片叠装成的,并有鼠笼绕组来承载感应电流,故承受谐波能力较强,只有定子绕组绝缘易受谐波影响。在额定负荷下,当存在较大谐波电流时,电动机磁饱和使电机的漏抗、励磁阻抗和负序阻抗下降。此外,励磁电流的铜损和负序电流损耗也将上升。这使得谐波所引起的感应电动机附加损耗和发热增加,要比单纯由谐波本身引起的损耗和发热更大。 1.3对变压器的影响 正常情况下,很小的励磁电流谐波分量和历时很短的合闸励磁涌流中的谐波电流不会对变压器本身构成危害,但在谐振条件下则会对变压器造成损害。当直流电流、低频电流或地磁感应电流流入变压器绕组时,变压器发生严重磁饱和,使励磁电流及其中的谐波电流大增,危害设备本身和电网的安全运行。谐波电流除引起变压器绕组附加损耗外,还会引起变压器外壳、外层硅钢片和某些紧固件发热,并有可能引起局部的严重过热。谐波还能使变压器噪声增大。 1.4电气设备在谐波作用下不正常升温，附加损耗过大 虽然谐波电流量与基波电流相比具有较大的差距，但是谐波的存在会使得设备集肤效应加剧，有效电阻在感知集肤效应的过程中，电阻值也会增长。对于一些特殊设备，还会产生较大的涡流损耗和磁滞损耗，比如带有铁心的电气设备。波形畸变到一定程度形成较大幅度的尖顶波时会使得局部放电强度加剧，在这种高消耗的情况下，很容易降低电气设备的使用寿命。 1.5继电保护装置拒动、误动 继电保护装置是保证电网安全运行的重要设备，其工作时的电压电流是以正弦工频的特性设计的，而其安装位置又非常接近谐波源，使继电器的动作特性，极易受到谐波干扰而影响其灵敏性，造成拒动或误动，引发中断生产及安全事故。其影响大小与继电器类型及工作原理相关。 当供电线路出现接地短路时，短路电流中较大的谐波分量，使整流型继电器因取样值偏小发生拒动现象。而整流型距离保护装置的振荡闭锁发生误动作，是因系统电流中的三相不对称谐波，使负序滤波器产生较大的谐波输出，造成整流后的直流脉动很大，使继电保护装置发生误动。当采用电磁型电流继电器进行短路保护时，流入继电器的谐波电流使电磁转矩增加而发生误动作。谐波电压对电磁型电压继电器的总阻抗影响较大，谐波电压使过压继电器误动，欠压继电器拒动。 1.6 谐波对通讯系统的影响 通讯线路与供电线路平行或间距较小时，使电网中的谐波在电磁感应的作用下，耦合到通讯线路内造成干扰，使信息失真甚至丢失，严重时将威胁通讯设备的正常工作及人身安全。 2 谐波的治理方法 2.1 在谐波源处吸收谐波电流。 （1）无源滤波器 无源滤波器是采用R、L、C元件构成的谐振电路，安装在电气设备的交流侧，利用LC串并联谐振的特点，对某次谐波形成低阻抗通路，达到抑制谐波的作用，其滤波效果受系统参数影响大，并有放大某一次数谐波的缺点。 （2）有源滤波器。 采用电子振荡电路，向电网注入与谐波大小相等相位相反的电流，使电网中的总谐波电流为零。这种补偿方法易控制响应快，能实现对多次谐波的补偿抑制，不受系统参数影响，能自动跟踪谐波变化，具有极强的自适应功能。 （3）加装静止无功补偿装置 谐波源产生的谐波会使供电系统的电压出现不平衡现象，影响供电的质量。采用静止无功补偿装置，能有效稳定供电电压。静止型动态无功补偿装置与无源滤波器并联，既能满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。 2.2降低非线性设备的谐波含量
电能质量对电动机经济运行的影响及改善措施 2006年04月04日来源：不详作者：未知访问次数：83 Tags：电能质量电动机经济运行 【发表评论】【打印此文】【收藏此文】 感应电动机是工农业生产中应用最广泛的一种电动机。根据统计，在电网的总负载 中动力负载约占59%而感应电动机则占总动力负载的85%电力系统中感应电动机的励磁 与涡流消耗无功占系统无功负载的80%左右。由此可见，感应电动机在电力系统中占有重 要地位因而电动机能否经济运行，直接影响着电网的社会效益，电能质量对电动机经济运行 有很大影响。 1电动机对电能质量的要求 电能质量可用频率，电压质量，供电可靠性和电网电压正弦波形畸变率来表征。电动机对 电能质量的要求是 (1) 额定频率时电压偏差小于正负5% (2) 在额定电压时频率偏差小于正负1% (3) 电压正弦波形畸变率小于正负5% (4) 对三相电压平衡度要求电压的负序分量与正序分量之比在长期运行时小于正负 1%。在短时运行时小于正负1.5%，对于零序电压分量，不得超过正序电压分量的1%。 电能质量取决于电力系统供电质量，但电能质量与供电部门对用户用电管理也有直接关系。如用户大量采用并投入单相负荷，则三相间电压对称性就要变差。此外由于生产技术 的发展，用户大量使用非线性设备，如硅整流设备、电弧炉、轧钢及交流调压装置等投 入电网。会向电网注入高次谐波电流，给电网造成污染，导致电网波形畸变，电网三相 电压不平衡及波形畸变会增加损耗，影响电网经济运行。 目前电网电力生产基建与改造以及用户的供电系统都注意配备无功补偿设备，和采 用有载调压变压器。且考虑了电源可靠性，由于加强了系统负荷平衡的调度电网频率基本稳定。因而电能质量有很大提高，但对于系统的电压来说，由于白天高负荷时无功不足， 夜间轻负荷时无功过剩，造成系统白天电压偏低夜间，电压偏高，有些供电区由于系统 一次电压偏高。变压器额定参数不当，分接头调压范围窄，导致配电电压高于标准值。 其次大量非线性设备投入电网运行，使得电网高次谐波含量大大增加，所以当前电能质量 问题主要是电压质量与高次谐波的影响。 2电压质量对电动机运行的影响 电动机在轻负荷下为节电一般采用降压运行如把接改为Y接运行电机在高于额定电压下运行时由于铁芯饱和无功励磁电流增大导致电网功率因数降低损耗增大铁芯发热 并使电机寿命缩短故经济效益差反之电动机在低于额定负荷下运行时转矩等特性下降 电流增大导致电机发热出力降低同样也不经济电压平衡度也是电压质量标准之一不
谐波对建筑电气的危害 智能建筑的谐波主要来自两方面：一是大量非线性负荷形成的谐波源，例如计算机系统、开关电源、电子式荧光整流器等导致配电系统的电压、电流发生畸变，产生谐波。二是公用电网本身具有一定的谐波含量和配电变压器作为谐波源产生的谐波，由公用电网侧传输至配电系统。 恶劣的谐波环境将会对智能建筑中用电设备和系统造成巨大的危害，主要表现在以下几个方面： 1由于设备自身产生的接地电流在设备和真实地之间产生一个电压降，因此，容易使电脑死机;高次谐波会在中性线上叠加，中性线电流能够在建筑物金属结构上任意流动，从而产生不受控制的磁场，即引发计算机屏幕的频闪现象；由于开关、短路以及负载变化而引起的短时间电压变化将会引起灯光频闪，过度的频闪将会使人体不舒服;严重的谐波畸变会引起在一个正弦周波内的额外过零点，影响测试设备，干扰程序控制装置的同步性，导致控制装置死机。 2 智能建筑中线缆密布，系统设备繁多，微电子装备复杂，且防护能力弱，高次谐波治理将会使智能化系统设备产生误码、错码、误动作，使信号系统受到污染、产生噪声，甚至连通话质量都不能保证。
随着低电压信号在IT设备中使用的增加，比特错误率也随之提高，甚至可以高到使整个网络瘫痪。 3 在谐波电压作用下，电容器会产生额外的功率损耗，加快绝缘介质的老化。更为严重的是，大量谐波电流很可能引发电容器和系统其他元件之间的并联谐振或串联谐振，造成电容器超载而损坏；使与电容器连接的配电回路中所有线路、设备因电压闪变、超压、过负荷而损坏。 4 配电回路的谐波治理电流含量高会使断路器遮断能力降低。这是因为畸变电流过零点时，电弧电流随时间的变化要比工频正弦电流大，电弧电压的恢复要迅速得多，使电弧容易重燃，导致误跳闸或在该跳闸的时候根本不跳。剩余电流可能会达到使剩余电流保护装置动作的设定值。事实表明，空气电磁断路器不能遮断其分断能力范围内波形畸变率超过50%的故障电流，而且还会导致断路器损坏。 5 电压谐波会导致感应电动机的额外损耗。高次谐波治理导致的扭矩脉动在联轴器和轴承处会产生磨损和裂纹。由于电机速度是固定的，谐波中储藏的能量就以额外的热量形式散发了，导致设备过早老化。
电流谐波对电机转矩的影响 对于采用正弦控制的三相永磁同步电机来说，理论上电机输入电流和电压应该是理想的正弦波，但是在实际的工程应用中电机电流与电压波形都是近似于正弦波，其中含有大量的高次谐波分量。实际上绕组采用星型连接的三相永磁同步电机对谐波有一定的抑制效果，三次以及三的倍数次谐波在电机绕组对称的情况下由中性点是可以完全抵消掉，由此，可以避免三次及三的倍数次谐波对电机的影响，但是诸如五次、七次、十一次以及十三次等高次谐波在电机绕组中是确实存在的，这些电流中的高次谐波对电机性能会有一定的影响。 引起电机电流谐波的原因很多，主要包括：永磁磁链的畸变、电机转速变化、电机定子齿槽、电机控制方式以及由电机控制器输出造成的电流畸变等。对于控制器来说，功率器件的开关频率对电机谐波的产生有着极其重要的影响，比如对于一款极对数为6，最高转速为9000rpm的电机来说，最高转速下电机频率为150Hz，电流频率为900Hz，而控制器中IGBT 的开关频率最高为10K，MOSFET的开关频率最高为100K。在电机转速为9000rpm时一个电流周期内的IGBT开关次数为11次，其一个周期内开关次数为100次与11次的电流波形如图1所示，从图1可以看出，开关次数为11次的电流波形的谐波是十分明显的。 图1电流波形 由控制器元器件开关频率造成的谐波影响在电机不同转速下是不一样的，对比电机转速从1000rpm到9000rpm对应的一个电流周期内控制器开关次数如表1所示。 表1转速&开关次数 转速（rpm）100020003000400050006000700080009000 开关次数1005033252016141211
交流电机的谐波问题
参考书籍 l[1] 肖湘宇主编，电能质量分析与控制，中国电力出版社，2004 l[2]George J. Wakileh著，徐政译，电力系统谐波－基本原理、分析方法和滤波器设计，机械工业出版社，2003 l[3] 许实章著，新型电机绕组－理论与设计，机械工业出版社，2001 l[4] 李发海，朱东起编著，电机学（第三版），科学出版社，2002 l[5] 汤蕴璆，史乃编著，电机学，机械工业出版社，2001 l[6] 汤蕴璆，张亦黄，范瑜编著，交流电动机动态分析，机械工业出版社，2004 l[7] 朱耀忠等，电机与电力拖动，北京航空航天大学出版社，2005 l[8] 李永东主编，交流电机数字控制系统，机械工业出版社，2002
阅读参考书籍后的作业 l 1 谐波的基本概念（[1]: p164-201, [2]: p4~35） A。基波与谐波的定义，谐波计算方法，谐波评价指标 l 2 变压器中的谐波 B。铁心饱和时单相变压器的励磁电流（[4]: p15-16）三相变压器空载运行的电动势（[4]: p54-56） l 3 电机中的谐波 由于电机自身磁势、磁路以及与电机相连的电源和负载的非线性特性，实际电机中总会存在各种各样的谐波。这些谐波会影响电机的正常运行，有必要对它们产生的机理、特点及其对电机影响的情况进行介绍。
阅读参考书籍后的作业 3.1 电机中的空间谐波 电机的空间谐波是由于电机内部磁势和磁阻在空间上分布不均匀而引起的谐波磁场，例如：凸极同步电机的主极磁场、齿谐波磁场等都含有丰富的空间谐波。电机的空间谐波磁场具有相同的机械角频率但极距却各不相同。 C。凸极同步电机的主极磁场（[5]: p124-125）电机中的齿谐波磁场（[5]: p125-126） 3.2 电机中的时间谐波 l电机的时间谐波是由连接于电机绕组的电压或负载中的非线性特性在电机内部产生的谐波电压和电流，例如：变频器供电的感应电动机或通过HVDC输送电力的同步发电机中就含有丰富的时间谐波。由时间谐波电压或电流产生的电机磁场具有相同的极距与极对数但频率却各不相同。 D。时间谐波源（[2]: p37-65）变频器供电的感应电动机（[6]: p229-249）
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 电网中高次谐波的危害及抑制措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-1002-24 电网中高次谐波的危害及抑制措施 (正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 引言 随着电力电子器件及微电子技术的迅速发展，大量的非线性用电设备广泛应用于冶金、钢铁、能源、交通、化工等工业领域，如电解装置、电气机车、轧钢机械和高频设备等接入电力网，是电网的谐波污染状况日益严重，降低了系统的电能质量。 1. 谐波产生的原因 电力网中的谐波有多种来源，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。 在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、
交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压、电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。 接入低压电力系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的谐波和变化的谐波两大类。稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不随时间变化，如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波，这类设备对电网来说表现为恒定的负载。由激光打印机、复印机、微波
谐波的产生及危害 电力谐波对电力网（用户）危害是十分严重的，它是一种电力污染，一种人们看不见、嗅不到、摸不着的污染。所以往往不被人们注意。对于电力系统，谐波是个很要命的问题！ 1.谐波的危害的产生主要表现在 当电网中的电压或电流波形非理想的正弦波时，即说明其中含有频率高于50Hz的电压或电流成分，我们将频率高于50Hz的电流或电压成分称之为谐波。当谐波频率为工频频率的整数倍时，我们将其称之为整数次谐波，这类谐波通常用次数来表示。例如：将频率为工频频率5倍（250Hz）的谐波称之为5次谐波，将频率为工频频率7倍（350Hz）的谐波称之为7次谐波，依此类推。当谐波频率不是工频频率的整数倍时，我们将其称之为分数谐波。这类谐波通常直接使用谐波频率来表示。例如：频率为1627Hz的谐波。 2.谐波产生的原因多种多样。比较常见的有两类 第一类是由于非线性负荷而产生谐波，例如可控硅整流器、开关电源等，这一类负荷产生的谐波频率均为工频频率的整数倍。例如三相六脉波整流器所产生的主要是5次和7次谐波，而三相12脉波整流器所产生的主要是11次和13次谐波。 第二类是由于逆变负荷而产生谐波，例如中频炉、变频器，这一类负荷不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2倍的分数谐波。例如：使用三相六脉波整流器而工作频率为820Hz的中频炉则不仅产生5次和7次谐波，还产生频率为1640Hz的分数谐波。
谐波在电网诞生的同时就是存在的，因为发电机和变压器都会产生少量的谐波。但是由于产生大量谐波的电气设备不断增加，并且电网中大量使用的并联电容器所造成的谐波放大，使得谐波的影响越来越严重，从而逐渐引起人们的重视。 当电网中的谐波电流较大，以至于电压波形也产生畸变时，我们将其称之为电网被污染。电网的污染程度用电压波形畸变率来表示，简称THDu。按照国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》的规定：10KV电网的THDu应小于4%，400V电网的THDu应小于5%。谐波与无功电流不同。无功电流只影响电网的电压，并增加供电系统的铜损，通常不会影响用户，也不会影响计量精度。而谐波的影响可以用“无孔不入”来形容。在电网被污染的情况下，所有电网中的设备与负荷均会受到影响。谐波与无功还有一点不同：无功电流在没有补偿的情况下会一直传送到发电机，而谐波电流通常全部被电网中的设备与负荷吸收掉。 3.谐波造成的危害大致列举如下 ①. 由于谐波的频率较高，使导线的集肤效应加重，因此铜损急剧增加。同时变压器铁心由于不能适应急剧变化的磁通而导致铁损急剧增加。 ②. 谐波会影响表计的计量精度。从原理上进行分析：谐波源将其吸收的一部分电网电能转变为谐波发送到电网中去，因此电能表会将谐波能量当作发电来进行计算，从而导致计量误差。对于机械式电能表还会由于高频率谐波所产生的高频涡流阻力而变慢。因为在高次谐
什么是谐波？谐波的危害 一、谐波 1. 何为谐波？ 在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。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，即电路中有谐波产生。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)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、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，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，由于对称关系，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，变频器主要产生5、7次谐波。 “谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。 到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波
电动机产生的感性无功能量及谐波对电力系统的危害 感性无功能量是由供电系统供给的总有功电能（视在功率）通过电动机在转化成为机械能的过成中伴随着交变磁场产生的，无功电能就是由电网供给的有功电能转化而来的，其量值为：1Kvar/1KW。三相异步电动机工作运行时，它同时亦是系统中的“谐波源”(电动机产生的多次谐波)，“感性无功源”。 那么这些无法被电动机利用的无功能量及谐波能量，在整个系统中起了什么作用呢？对整个系统都产生了哪些影响呢？在我具体阐述之前，首先解释两个名词:“涡流效应”和“激肤效应”： “涡流效应”，闭合铁磁体（如矽钢片）处于交变磁场中，交变的磁通量在铁磁体中，形成涡电流。很像水的旋涡,所以称做涡流。“涡流效应”在铁磁体中产生的的涡电流很大，使铁磁体温升，电流的热效应可以使铁（或金属）的温度达到很高的，甚至是铁（或金属）的熔点，使铁熔化。由此可见“涡流效应”不但会白白损耗电能,使用电设备效率降低,而且会造成用电器(如变压器铁芯)发热,严重时将影响设备正常运行。 “激肤效应”，交流电通过导体时,导体内部产生交感磁场，形成涡流，使导体内电流密度升高,对于原电场驱动的有效电流来说，导体内部阻抗很高，原电场驱动的电流只能从导体表面流过。使导体表面电流密度也加大,这种现象称为“激肤效应”，产生“激肤效应”的
原因是由于感抗的作用,导体内部比表面具有更大的电感L,因此对交流电的阻碍作用大,使得电流密集于导体表面。“激肤效应”使得导体的有效横截面减小,因而导体对交流电的有效电阻比对直流电的电阻大。 交流电的频率越高, “激肤效应”越显著（谐波能量本身就是一种表现为高频脉冲电流的能量），频率高到一定程度,可以认为电流完全从导体表面流过，使原来的导体实质上成了一个空芯导管，因此在高频交流电路中,必须考虑“激肤效应”的影响。 “涡流效应”和“激肤效应”是同时作用于导体和线路的一种现象的两种电效应，“涡流效应”表现为导体内电流密度升高，使导体温升。“激肤效应”则是由于“涡流效应”引起的原电场驱动的电流只能从导体表面流过，使导体表面电流密度升高，使导体温升。显然导体内外的电力密度都很高，造成温升加剧，电能损耗加剧。 我们了解过了：电动机的“本证特性”， 电—磁转换是电动机定子的功能，“定子”是电网终端的感性负载，它在完成电磁转换的同时，必然产生既定量的无功电能回馈给电网。 电动机转子受定子旋转磁场的牵引而运转，将磁场能量转化为转轴的扭矩，因此可以认为：磁场能量转化为机械能是通过转子来实现的。带绕组的转子以相对均匀的角速度在一个按规律交变的定子旋转磁场中运行，在转子绕组中产生一个（混频）交变电场并形成按转子