广东立胜电力工程有限公司
【摘 要】在电力系统中，谐波对电力设备有着非常重要的影响，尤其是在电能的质量方面，假如质量问题不过关，在严重的情况下甚至会造成重大事故。本文结合谐波的产生和治理，对谐波产生的原因、危害、处理方法等进行了论述。
【关键词】谐波；电力设备；影响；处理
引言
谐波可以说无处不在，它存在于我们生活的各个角落中，比如在电力设备中，而电力又是人们生活和社会生产的一种主要能源形式。随着电力设备的广泛使用，电能也得到了更加充分的利用。但是，电力电子设备带来的谐波问题对电力系统的稳定及安全也产生了很多潜在的威胁，可以说谐波的存在影响着整个电力环境。
1 谐波的产生
电流和电压在干净理想的电力系统中都是以纯粹的正弦波存在的。但是也有一种情况，它施加的电压和流过的电流成正比，那就是只含有线性元件的单一电路。因此，当所加电压为正弦时，那么它流过的电流也是正弦的。还有一种非正弦电流，它的形成是由于电流流过与所加电压不成线性关系的负荷。
对于非线性设备，它的特点就是两端的电压和流过的电流之间的关系是非线性的。由于谐波的出现，电流波形也会发生形变。在一般情况下，电力设备提供的电压是一个正弦波的电压，但是对于非线性负荷用户产生的负荷电流是非正弦的。对于那些形变的电流通过配电变压器等设备流入系统，并且在系统中运行，那么它所经过的各种元件就会产生降压情况，和基波电压叠加在一起，进而使各点的电压波产生不同程度的形变。最后，关于电力设备的谐波一般来自于三个方面，第一，用电设备产生的谐波；第二，发电源质量不高产生的谐波；第三，输配电力系统产生的谐波。
2 谐波对电力设备产生的影响
2.1对电容器的影响
对电容器组来说，偏低的谐波电压是引起较大谐波电流的可能性原因。介质电场强度的增加是由于谐波电压以正比于其幅值电压而产生的，进而使设备的寿命缩短，但是形变的波形峰值超过电压，就会直接损害电容器和电缆的介质绝缘。高次谐波放大的原因是由于电容器的存在，可以把谐波放大好几倍，有时甚至可以放大10几倍，所以我们不仅要考虑被电容器放大的谐波对电力设备安全的影响，还要考虑谐波对电容器的影响。
2.2对变压器的影响
谐波会增大变压器中的铁损，主要体现在铁芯上的有关磁滞损耗的增加，其次，如果磁滞损耗非常大，谐波让电压中产生的波形就会变得非常差。谐波还会让有关变压器的铜损增大，主要包括导体中类似漩涡的涡流损耗与导体外面因漏磁引起的散乱损耗、电阻损耗都会变多。由于上面两个例子的损耗都是增加的，所以要减少有关变压器的真实使用容量，也可以选择变压器用额定的容量来考虑留出电力设备中的谐波含量。除去以上两种情况之外，谐波还会把变压器的噪声增大。对于三相变压器来说，连结方式是影响三相变压器对高次谐波响应状况的重要因素，三相电流间的任何一个不平衡结果都会让星点电气移位，从而导致相线对中线的电压不相等。针对三相电流与单相电流的整流电路有图1所示
2.3对感应电动机的影响
谐波的形变也会增大电动机的损耗，这个和变压器中的道理是一样的。谐波对异步电动机的影响，主要体现在使电动机的附加损耗增加，从而降低效率，当出现严重情况时电动机会产生发热的现象。在电动机中负序谐波会产生负序旋转的磁场，形成和电动机旋转不同方向的转矩，发挥制动作用，从而使电动机的出力大大的减少。其他方面，对于在电动机中产生的一些谐波电流，当它的频率和某个零件的固有频率相似时还会使电动机产生机械振动，从而发出巨大的噪声。
2.4 中线导线的过热
在三相系统中，中线上的电流为零是由于每个相线对星形接法的中荷相等。对于三相负荷不均衡时，只有把均衡值去掉以后的电流流入中线才可以使三相负荷均衡。安装者可以利用这一优点把中线导线的容量减少一半。对于中线电流而言，它可以很容易地接近三相电流的两倍之多，进而来流过截面减少一半的中线导线。因有关中间线的截面的二分之一就是每相导线的截面，所以想要实现这个情况也可以用无芯电缆来实现。
2.5谐波对继电保护和自动控制装置造成的影响
对于一些衰减时间较长的暂态过程，谐波对继电保护和自动控制装置产生干扰和造成拒动。不同制造厂生产的相同形式的继电器对同样的形变反应不同，各种类型继电器在波形形变下也不尽相同。改变电流的谐波分量与基波分量间的相角，明显地改变继电器的反应。其中影响继电器的性能还和双输入继电器各输入量中谐波间的相角关系有关。
3 减少谐波的处理方法
3.1就近安装滤波器，就近吸收谐波电流
在谐波源附近就近吸收谐波电流，这是一种特别常见的控制谐波的方法，根据自己的电压等级各谐波用户可以灵活地采用谐波源的大小。
3.2加强谐波管理，执行国家的相关标准
针对这一标准，只有经过试验验证并且符合这个限制要求的设备才可以接入到配电系统中，用来限制这些设备注入配电系统的总体水平。针对那些刚刚申请的用电客户，要加强对相关资料的审查和验证，对于那些不合格的用户，要采取相关的技术措施责令限期内改正，用来限制谐波源的产生；对于那些已用电客户如果有可能产生谐波源，谐波电流的检查工作也要定期加强，假如发现问题，要责令用户限期内改正。
3.3降低低压回路阻抗
经常采用增加导线截面的方法来降低低压回路阻抗，从而使供电半径减少，中性线截面增大。然而伴随着社会的不断发展，被广泛使用到生活中的一种方法是民用电的多种谐波源负荷，其中不能满足谐波治理要求的就是中性线的谐波电流。
3.4装设动态无功补偿装置
在技术和经济条件允许的情况下，可以把动态无功补偿装置安装在谐波源处，更先进的静止同步补偿装置或静止无功补偿装置，可以获得补偿负荷快速的无功需求，把功率因数改善，系统谐波滤除，稳定母线电压，减少向系统注入谐波电流，把三相电压的不平衡度降低等，提高供电系统在谐波的承受能力。
3.5加装无源滤波器
一般情况下把无源滤波器安装在谐波源或变电所，在谐波源或变电所处装设无源滤波器，采用单调谐滤波器对低次谐波采用单调谐对低次谐的方式，可以设共同的高通滤波器在高次谐波方面。通常它是由电力电容器、电阻器和空心电抗器适当组合而成，把一些固定频率的谐波短路，运行时与谐波源并联。它的优点就是投资设备少，结构简单，运行费用低，运行可靠性高。
4结束语
综上所述，了解谐波的产生和对电气设备的影响以及应对处理方法，为我们减小谐波对人们的生活、生产带来的不利影响提供了合理的依据。最后我们不难知道在电力设备中，谐波治理的最终目的就是降低谐波污染，给人们提供更高的生活质量。所以，我们应该特别重视谐波对电力设备的危害，根据不同的情况积极采取合理的应对措施，争取把谐波污染降到最低。
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论文作者:苏炳荣
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/8
标签：谐波论文; 电流论文; 电压论文; 电力设备论文; 电容器论文; 滤波器论文; 中线论文; 《低碳地产》2016年13期论文;