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农村电网的谐波管理 [摘 要 礼经电器] 电力系统谐波是重要的电能质量指标之一。当电力系统中谐波含量 达到一定程度时 将对电力设备带来严重危害 影响电力系统的正常 运行。本文讲述了电力谐波的概念 对电网中谐波的来源和危害进行 了简要分析，提出了治理谐波的方法及管理措施。 [关键词 电网 谐波 管理] 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。 我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响 以及如何将不良影响减 少到最小。 1 谐波的概念 在理想的供电系统中 电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件 电( 阻、电感及电容 的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比) 流过的电流是正弦波。在实际的电力系统运行中 含在许多非线性负 荷 当电流流过与所加正弦电压不呈线性关系的负荷时 电流要产生 畸变 形成非正弦波电流。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦 波加上许多谐波频率的正弦波。 供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解 除 了得到与电网基波频率相同的分量 还得到一系列大于电网基波频率 的分量，这部分电量称为谐波。谐波是一种干扰量，使电网受到 污“ ” n=fn/f1 染 。谐波频率与基波频率的比值 （ ）称为谐波次数。谐波频 率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐 波则为150Hz。因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波…… 可能直到第三十次谐波组成。谐波源是指向公用电网注入谐波电流或 在公用电网中产生谐波电压的电气设备。 谐波电流朝谐波阻抗小的方向流动。高一级电压谐波阻抗比低压谐波 阻抗小，所以谐波电流向上一级电压等级系统流动。 2 谐波的产生 电力网络的每个环节 包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波 其中产生谐波最多的是用电环节。 (1) 发电源产生谐波： 发电机是由三相绕组组成的 从理论上讲 发电机三相绕组必须完全 对称 发电机内的铁心也必须完全均匀一致 才不致造成谐波的产生 但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制 发电机总会产生少量的 谐波。 (2) 输配电系统产生谐波： 输电和配电系统中存在大量的电力变压器。因变压器内铁心饱和 磁 化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸 多因素 致使磁化电流呈尖顶形 内含大量奇次谐波。变压器铁心饱 和度越高 其工作点偏离线性就越远 产生的谐波电流就越大 严重 5% 时三次谐波电流可达额定电流的 。 (3) 用电设备产生的谐波： 用电环节谐波源更多 晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以 及家用电器 都能产生一定量的谐波。 晶闸管整流技术在电力机车、 充电装置、开关电源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理 从电 网吸收的是半周正弦波 而留给电网剩下的半周正弦波 这种半周正 弦波分解后能产生大量的谐波。有统计表明 整流设备所产生的谐波 占整个谐波的近40%，是最大的谐波源。 - - 变频原理常用于水泵、风机等设备中 变频一般分为两类：交直 交 变频器和交 交变频器。前者将- 380V/50Hz工频电源经三相桥式可控 硅整流 变成直流电压信号 滤波后由大功率晶体开关元件逆变成可 变频率的交流信号。后者将固定频率的交流电直接转换成相数一致但 频率可调的交流电。两者均采用相位控制技术 所以在变换后会产生 含复杂成分整次或分次 的谐波。因变频装置一般具有较大功率 所( ) 以也会对电网造成严重的谐波污染。 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 2-7 线圈而注入电网。其中主要是 次的谐波，平均可达基波的 8%-20%，最大可达45%。 充气电光源和家用电器更是常见的谐波源 如荧光灯、高压汞灯、高 压钠灯与金属卤化物灯应用气体放电原理发光 其伏安特性具有明显