交流電源系統(tǒng)中的電流諧波產(chǎn)生原因及危害分析2012/4/191概述電流諧波產(chǎn)生原因電流諧波危害分析電流諧波抑制技術(shù)2012/4/192概述

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展以及電力市場的開放，電能質(zhì)量問題越來越引起廣泛關(guān)注。由于各種非線性負(fù)載(諧波源)應(yīng)用普及，產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)的污染日益嚴(yán)重。因此，諧波及其抑制技術(shù)己成為國內(nèi)外廣泛關(guān)注的課題。2012/4/193電流諧波電流諧波(HarmonicCurrent)：將非正弦周期性電流函數(shù)按傅立葉級數(shù)展開時(shí)，其頻率為原周期電流頻率整數(shù)倍的各正弦分量的統(tǒng)稱。頻率等于原周期電流頻率k倍的諧波電流稱為k次諧波電流?？傊C波畸變率(TotalHarmonicDistortion,THD):全部諧波含量均方根值與基波均方根值之比，以百分?jǐn)?shù)表示。2012/4/194電流諧波產(chǎn)生原因電源本身質(zhì)量不高產(chǎn)生的諧波發(fā)電機(jī)是產(chǎn)生電能的裝置，由于三相繞組在制作上很難做到絕對對稱，鐵心也很難做到均勻一致和其他一些原因，致使電源多少會產(chǎn)生一些諧波輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波，由于變壓器鐵心的飽和，磁化曲線的非線性，使得磁化電流呈尖頂波形，含有奇次諧波。其大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和程度有關(guān)。2012/4/195電流諧波產(chǎn)生原因具有非線性特性的電氣設(shè)備當(dāng)正弦電壓加在非線性負(fù)載兩端時(shí)，流經(jīng)非線性負(fù)載的電流波形不為正弦波，產(chǎn)生了大量的諧波。非線性負(fù)載是導(dǎo)致交流電源系統(tǒng)中產(chǎn)生電流諧波的主要原因！2012/4/196線性與非線性負(fù)載

非線性負(fù)載（Non-linearload):負(fù)載阻抗參數(shù)（Z）不總為恒定常數(shù)，隨諸如電壓或者時(shí)間等其他參數(shù)而變化的那種負(fù)載。

線性負(fù)載（Linearload):當(dāng)施加可變正弦電壓時(shí)，其負(fù)載阻抗參數(shù)恒定的那種負(fù)載。2012/4/197非線性負(fù)載開關(guān)電源等中的整流設(shè)備

整流設(shè)備，尤其是帶感性負(fù)載的整流設(shè)備所帶來的諧波污染嚴(yán)重困擾電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行變頻設(shè)備

變頻器的輸入電流呈尖峰狀，諧波成分負(fù)載，不僅含有整數(shù)次諧波，還含有分?jǐn)?shù)次諧波電弧爐、電石爐

電爐的三相電機(jī)很難同時(shí)接觸到高低不平的爐料，導(dǎo)致三相負(fù)載不平衡，產(chǎn)生諧波電流，主要是2-7次諧波家用電器2012/4/198單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載導(dǎo)通角α=30°2012/4/199單相橋式全控整流電路輸入電壓Uac和輸入電流Iac波形2012/4/1910單相橋式全控整流電路輸入電流Iac波形頻譜分析（FFT）2012/4/1911諧波電流的危害對供配電線路的危害影響線路的穩(wěn)定的運(yùn)行供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器一般采用電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器或晶體管繼電器予以檢測保護(hù)，使得在故障情況下保證線路與設(shè)備的安全。這些繼電保護(hù)裝置容易受諧波影響，產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，嚴(yán)重威脅供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運(yùn)行影響電網(wǎng)的質(zhì)量電力系統(tǒng)中的諧波能使電網(wǎng)電壓的波形發(fā)生畸變。另外，相同頻率的諧波電壓和諧波電流要產(chǎn)生同次頻率的有功功率和無功功率，從而降低電網(wǎng)電壓，浪費(fèi)電網(wǎng)的容量。2012/4/1912諧波電流的危害對電力設(shè)備的危害對電力電容器的危害當(dāng)電網(wǎng)存在諧波時(shí)，補(bǔ)償電容和電感有可能發(fā)生諧振，其回路中產(chǎn)生的過電壓或過電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于供電電壓或電流，使電容器出現(xiàn)過電流與過負(fù)荷，溫度增高，壽命減少。在諧波嚴(yán)重的情況下，還會使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。對電力變壓器的危害諧波會使變壓器的銅損和鐵損增加，變壓器的實(shí)際容量減少。同時(shí)，諧波還會使變壓器噪聲增大。對電力電纜的危害諧波次數(shù)升高，頻率上升，電纜導(dǎo)體集膚效應(yīng)明顯，導(dǎo)致導(dǎo)體的交流電阻增大，使電纜的允許通過電流減小。2012/4/1913諧波電流的危害對用電設(shè)備的危害對電動(dòng)機(jī)的危害諧波對于異步電動(dòng)機(jī)的影響，主要是增加電動(dòng)機(jī)的附加損耗，降低效率，嚴(yán)重時(shí)使電動(dòng)機(jī)過熱。另外，電動(dòng)機(jī)的諧波電流頻率接近某零件的固定頻率時(shí)，會使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。對低壓開關(guān)設(shè)備的危害諧波會使配電用斷路器和漏電斷路器產(chǎn)生誤動(dòng)作。對弱電系統(tǒng)設(shè)備的干擾對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信、有線電視、防報(bào)警與樓宇自動(dòng)化等弱電設(shè)備，電力系統(tǒng)中的諧波通過電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)與傳導(dǎo)方式耦合到這些系統(tǒng)中，產(chǎn)生干擾2012/4/1914諧波電流的危害對人體和電力測量準(zhǔn)確性的影響目前采用的電力測量儀表中有磁電型和感應(yīng)型，它們受諧波的影響較大。特別是電能表(多采用感應(yīng)型)，當(dāng)諧波較大時(shí)將產(chǎn)生計(jì)量混亂，測量不準(zhǔn)確。從人體生理學(xué)來說，人體細(xì)胞在受到刺激興奮時(shí)，會在細(xì)胞膜靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生快速電波動(dòng)或可逆翻轉(zhuǎn)，其頻率如果與諧波頻率相接近，電網(wǎng)諧波的電磁輻射就會直接影響人的腦磁場與心磁場。2012/4/1915電流諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)Thepermissionofharmoniccurrentincommonconnection2012/4/1916電流諧波抑制技術(shù)主動(dòng)型諧波抑制技術(shù)

對接入電網(wǎng)的設(shè)備本身進(jìn)行改進(jìn)，限制其產(chǎn)生的諧波含量或者不產(chǎn)生諧波。小功率電力裝置：功率因數(shù)校正（PowerFactorCorrect,PFC)

電路；大功率電力裝置：多繞組變壓器的多脈沖整流或?qū)⒍嗝}沖整流與移相結(jié)合的準(zhǔn)多脈沖整流。缺點(diǎn)：成本高,效率低。同時(shí)在采用脈寬調(diào)制技術(shù)的電力電子系統(tǒng)中，還會產(chǎn)生高次諧波，需要抑制高次諧波。2012/4/1917電流諧波抑制