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谐波的危害及其检测、治理方式浅析 　　【摘 要】电网中电气设备的正常工作还会受到谐波的各种影响，并导致继电保护装置发生误动作，严重时电气设备还会遭受损坏，同时，输电线路和电气设备还会产生附加损耗，导致电力系统输配电效率大大降低。 　　【关键词】谐波；检测；治理 　　1 谐波的危害 　　谐波作为电网负载的副产品，对电力网络有较多的不利影响，谐波的危害主要有以下几个方面： 　　1）对补偿设备的不利影响 　　补偿电容器与其他设备之间存在并联关系，在谐波电流的作用下，二者之间往往会发生并联谐振，产生过电压和过电流，造成熔丝熔断或者电容器损毁。另外，谐波会使电容器的功率损耗增大，长期作用会大大降低设备绝缘性能，进而危害设备安全运行。 　　2）对电缆的影响 　　由于谐波电压的存在，必定会增加电缆的介质损耗，这对电力电缆的绝缘而言是非常不利的因素，会降低绝缘质量，进而造成运行中单相接地故障明显增多，严重影响生产的顺利进行；另外，当导线的直径比较大时，集肤效应会比较明显，谐波电流流经导线时使谐波频率下的电阻增大，进而使谐波产生的附加损耗增大并引起无功功率增大，降低了功率因数，进一步增大了损耗，降低了供电效率。 　　3）对断路器的不利影响 　　由于断路器的阻断能力是按照正常的工频电压电流设计的，当谐波较多时，会严重影响断路器磁吹线圈正常工作，大大降低断路器的阻断能力，严重威胁系统的安全运行。 　　4）谐波可增大供电系统发生谐振的几率 　　用户端母线汇集了大量的谐波源，除此之外还连接有电缆、变压器、电容器以及电动机等众多负载，由于这些设备运行中的状态时随时发生变化的，随之而来的是有时可能会满足谐振发生的条件，增加了发生谐振的几率，当谐振发生时，将会造成电力系统电压陡增形成过电压，使继电保护装置误动作而发生跳闸，严重时会造成击穿绝缘造成接地事故的发生。 　　5）对变压器的影响 　　谐波电压增大了变压器的磁滞损耗和涡流损耗，绝缘材料所承受的电气应力变大，铜耗对变压器来说是一种比较严重的损害，谐波电流增大了这种损害，对换流变压器更为严重，这是由于装在交流侧的交流滤波器对谐波起不到抑制作用，谐波电流能够流过换流变压器。 　　6）使计量装置产生误差 　　50赫兹工频正弦波形，是我国电能计量装置设计的标准，在正常条件下可以正确的计量，但是由于电力系统有很多的电力设备会产生谐波，谐波会干扰电能表的正常工作，这种干扰对于感应式、电子式电能表来说更加明显。当谐波通过电表时，真正使电能表有效工作的电能是基波电能与部分谐波电能的差，这就使电能表的记录出现误差。除了电能表之外，其它感应系电表都会受此影响。 　　2 谐波检测方法 　　谐波治理的前提是对谐波的有效检测，即快速性与准确度，谐波治理效果的好坏与此密切相关。所以，选择合理的谐波检测方法是有效进行谐波治理的首要条件，目前常用的谐波检测方法主要有以下几种： 　　1）傅里叶变换算法 　　对信号进行快速的傅立叶变换，从中剔除基波分量然后对其余的分量进行反变换，得到的时域信号便是谐波电流信号。 　　2）FBD检测法 　　这种检测方法的特点是把电路中各相负载视作串联的等效电导，而且这些电导消耗了电路中的所有功率，然后根据这些等效电导与电流的关系测算出补偿电流的大小，这种方法的优点是可以把复杂的系统简单化，便于分析计算，实用性强。 　　3）同步测定法 　　具体又分为等电流法、等电阻法和等功率法，即：按一定规则将补偿分量补偿到三相中去，补偿后，使每相的电流、电阻或功率相等。该方法的关键在于算出系统的平均功率，并使之平均分配于三相之中。使用该方法补偿后，电流与电压相位一致且都为正弦波，这样也就使谐波分量基本被消除。另外，该方法的特点是还可以帮助提高功率因数，进而减少了损耗，提高了供电质量和效率。 　　4）瞬时无功功率法 　　根据三相变换为两相的理论，首先，对三相电压和电流进行变换，使其变成两相的正交系统， 然后推算出有功功率与无功功率的瞬时值。低通滤波后的直流分量经变换即可得到两相的基波电流，然后再进行反变换，两相还原为三相便得到基波电流，最后电流总量中将其减掉，结果便是谐波电流分量。 　　3 谐波治理技术 　　从预防及治理的角度来分，谐波治理技术主要有两种，一种侧重预防，一种侧重治理。 　　3.1 主动谐波治理技术 　　主要有利用高功率因数变流器、使变流装置增加相数或脉冲数、应用脉宽调制技术等几种方式。 　　1）高功率因数变流器 　　由于四象限变流器、矩阵式变换器等设备的技术特点，比如不需要中间直流储能环节、具有优良的输入电流波形和输出电压波形等诸多优点，它们进行变流时产生的谐波比较少，利用这些高功率因数变流设备可明显的从源头减少谐波的产生。 　　2）使变