電力系統(tǒng)諧波源及其危害分析綜述1諧波概述電力系統(tǒng)在理想情況下，為用戶提供的是正弦波電壓，其表達(dá)式為：(1.1)式中：——系統(tǒng)正弦電壓有效值；——電壓初始相角；——系統(tǒng)角頻率。當(dāng)一個(gè)線性電路被施加一個(gè)正弦電壓時(shí)，該線性單元的電壓和它所經(jīng)過的電流都是一個(gè)相同頻率的正弦波；但是，如果對(duì)一個(gè)非線性電路施加一個(gè)正弦波，則會(huì)使電流波形發(fā)生失真，呈現(xiàn)出非正弦波。波形的畸變主要是因?yàn)樵陔娐分挟a(chǎn)生了諧波電流和諧波電壓。對(duì)于周期為的非正弦波電壓，可以將其分解成以下幾種傅里葉級(jí)數(shù)。（1.2）式中，，，其中=1,2,3…在等效（4‐2）的傅里葉級(jí)數(shù)中，等頻的成分被稱作基本波，而頻率等于基頻（大于1的整數(shù)）的成分被稱作諧波，即次諧波。以上公式是用一個(gè)例子來舉例，對(duì)于電流只要把方程式中的換成就可以了。次諧波電流含有率的計(jì)算公式為：(1.3)式中：——第次諧波電流有效值；——基波電流有效值。電流諧波總畸變率的定義為：(1.4)式中：為總諧波電流有效值。.2電力系統(tǒng)諧波源及其危害諧波電源是指電源中的一種裝置和負(fù)載，它會(huì)引起電網(wǎng)中的正弦波信號(hào)失真，從而引起較大的諧波。所有的非線性器件和負(fù)載都會(huì)對(duì)正弦波產(chǎn)生失真，所以我們把它叫做“諧波源”。電網(wǎng)中的非線性器件和負(fù)載在接收電網(wǎng)的電能的過程中，將其部分的基本波能轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的諧波，從而使電網(wǎng)產(chǎn)生大量的諧波。它會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓波動(dòng)產(chǎn)生扭曲，從而導(dǎo)致電網(wǎng)的電能質(zhì)量降低，并且在長時(shí)間的使用中會(huì)對(duì)電網(wǎng)的供電設(shè)施產(chǎn)生損害。對(duì)系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)的操作造成了一大批負(fù)面的后果。在功率電子器件尚未廣泛應(yīng)用之前，變壓器是諧波的重要來源。隨著電力電子學(xué)的飛速發(fā)展，以及各類變流器的廣泛使用，導(dǎo)致電網(wǎng)中存在的諧波源越來越多。尤其是最近幾年發(fā)展起來的新型發(fā)電設(shè)備，如光伏、變速風(fēng)力發(fā)電等，都會(huì)將諧波輸入到電網(wǎng)中，從而導(dǎo)致電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降，所以在新的發(fā)電設(shè)備接入電網(wǎng)時(shí)，必須要從諧波角度來判斷是否滿足并網(wǎng)要求。電網(wǎng)的諧波會(huì)給電網(wǎng)中各類裝置的正常工作帶來一系列負(fù)面的后果，比如增大了變壓器、電機(jī)的損失和熱量，降低了電機(jī)的壽命。加速變壓器的絕緣磨損；在功率體系中，可以使得電容與其它感應(yīng)元素構(gòu)成共振回路；此外，由于電網(wǎng)中的共振，會(huì)造成開關(guān)容量下降，從而造成逆變器的持續(xù)切換故障，從而影響到電能測量設(shè)備的精度。會(huì)造成繼電器、自動(dòng)設(shè)備的錯(cuò)誤動(dòng)作和拒絕動(dòng)作等。1.1.3多諧波源的疊加方法電網(wǎng)工作狀況及其各裝置的參數(shù)比較困難，而諧波的出現(xiàn)則與這些參量相關(guān)。它所引起的諧波也具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，這就給諧波治理帶來了很大的難度。電網(wǎng)中某個(gè)特定時(shí)刻的諧波，實(shí)際上是由整個(gè)電網(wǎng)內(nèi)的諧波電流在這一位置上的累加，也就是說，通過這一點(diǎn)的各諧波源的諧波電流矢量和。由于多個(gè)諧波的聯(lián)合作用，使得電網(wǎng)的相位與電網(wǎng)的參數(shù)、相位以及各個(gè)諧波源的狀況有關(guān)，使得多個(gè)諧波聯(lián)合的諧波電流狀況難以精確測量。不能精確地測量出相位。由于多臺(tái)裝置的諧波成分不能簡單地疊加，因此需要采用諧波疊加的方法。（1）國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中給出了兩個(gè)諧波源疊加計(jì)算的公式：（1.5）式中：——所有諧波源第h次諧波電流合成的電流幅值；、——第i、j個(gè)諧波源發(fā)出的h次諧波電流幅值。式（1.5）中系數(shù)與諧波電流的次數(shù)有關(guān)其取值如表1.1所示：表1.1系數(shù)取值表3579111313偶次1.6281.2780.71600.1780.08200在計(jì)算兩次或更多次諧波時(shí)，通常先將兩次諧波相加，再加入第三次諧波。直至被疊加在一次諧波電流中。國際IEC標(biāo)準(zhǔn)國際上遵循IEC61000-3-6給出了諧波電流的一般求和公式：（1.6）式中：為合成系數(shù)，它的取值與諧波次數(shù)有關(guān)，如表1.2所示。表1.2系數(shù)選取表諧波次數(shù)值<515≤≤101.4>102風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)，可以采用IEC61400-21中給出的計(jì)算方法：