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电力系统谐波的危害及测量方法 随着电力电子技术的发展及其广泛应用，电力电子装置带来的谐 波问题对电力系统安全运行构成的潜在威胁日趋严重，谐波污染已被 认为是电网的一大公害，引起世界各国的高度重视，它涉及电力电子 技术、电力系统、电气自动化技术、理论电工等领域。其中谐波测量 是谐波问题中的一个重要分支。本文根据国内外有关资料，对各种谐 波测量方法进行了综述。 根据测量原理的不同，谐波测量方法可以分成以下几类：基于傅立叶 变换理论、基于瞬时无功功率理论、基于神经网络理论和基于小波变 1. 换理论。 谐波的危害谐波是电网的一大公害，因此对电力系统谐 波问题的研究越来越引起人们的重视。 1.1 对供配电线路的危害 (1)影响线路的稳定运 。供配电系统中的电力线路与电力变压器，一 般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护， 使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但对于电磁式继电器与感 应式继电器，谐波含量高时，易使继电保护误动作，因而在谐波影响 下不能全面有效地起到保护作用。晶体管断电器虽然具有许多优点， 但由于采用了整流取样电路，容易受谐波影响，产生误动或拒动。因 此，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。 (2)影响电网的质量。电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形 发生畸变。如民用配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算 机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中 次谐波的含量较多，可3 达40%;三相配电线路中，相线上 的整数倍谐波在中性线上会叠加，3 使中性线的电流值可能超过相线上的电流。另外，相同频率的谐波电 压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网 电压，浪费电网的容量。 1.2 对电力设备的危害 (1)对电容器的危害。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，使电容器保护测控装置损耗功率 增加。对于膜纸复合介质电容器，允许有谐波时的损耗功率为无谐波 1.38 ; 时损耗功率的 倍对于全膜电容器，允许有谐波时的损耗功率为 无谐波时的1.43 倍。如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就 会使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，使电容器异常发 热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入 在电压已经畸变的电网中时，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 绝缘介质能起到加速老化的作用，从而缩短电容器的使用寿命。一般 10% 1/2 来说，电压每升高 ，电容器的寿命就会缩短 左右。再者，在 谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。 (2)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，这主要表现在铁芯中的磁滞损耗增加， 谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大。由于以上两方面的损 耗增加，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，需要考虑电网中的谐波含量的影响。除此之外，谐波还导致变压 器噪声增大，变压器综合保护装置的振动噪声主要是由于铁芯的磁滞 伸缩引起的。随着谐波次数的增加，振动频率在1KHz 左右的成分使 混杂噪声增加，有时还发出金属声。 (3)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 面积越大集肤效应越明显，从而导致导体的，阻抗增大，使得电缆的 允许通过电流减小。另外，电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系 统串联，提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联，在一定 数值的电感与电容下可能发生谐振。 (4)对用电设备的危害。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，电动机差动保护中的谐波电 流，当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发 出很大的噪声。 (5)影响电力测量的准确性。目前采用的电力测量仪表中有磁电型和 感应型，它们受谐波的影响较大。特别是电能表 多采用感应型 ，当(