淺談電網(wǎng)諧波的危害

　　你知道諧波對(duì)電網(wǎng)的危害有多大嗎?隨著諧波對(duì)電網(wǎng)的污染日趨嚴(yán)重，人們對(duì)電網(wǎng)諧波的關(guān)注度也越來(lái)越高，諧波的治理也勢(shì)在必行，本文將對(duì)電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的原因、諧波的危害等進(jìn)行分析。

　　一、諧波的基本概念

　　供電系統(tǒng)諧波的定義是對(duì)周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1) 稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時(shí)也存在非整數(shù)倍諧波，稱為非諧波(Non-harmonics)或分?jǐn)?shù)諧波。

　　對(duì)于我國(guó)使用的50Hz電源來(lái)說(shuō)基波為50Hz，3次諧波為150Hz，5次諧波為250Hz，以此類推。

　　基波疊加5次和7次諧波示意圖

　　二、電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的原因

　　高次諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力系統(tǒng)中某些設(shè)備和負(fù)荷的非線性特性，即所加的電壓與產(chǎn)生的電流不成線性(正比)關(guān)系而造成的波形畸變。

　　電網(wǎng)諧波來(lái)自于三個(gè)方面：

　　(1)發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波;

　　由于發(fā)電機(jī)制造工藝的問(wèn)題，致使電樞表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布稍稍偏離正弦波，因此，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也會(huì)稍稍偏離正弦電動(dòng)勢(shì)，即所產(chǎn)生的電流稍偏離正弦電流。當(dāng)然，幾個(gè)這樣的電源并網(wǎng)時(shí)，總電源的電流也將偏離正弦波。發(fā)電機(jī)發(fā)出諧波電勢(shì)的同時(shí)也會(huì)有諧波電勢(shì)產(chǎn)生，其諧波電勢(shì)取決于發(fā)電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)和工作狀況，基本上與外接阻抗無(wú)關(guān)。故可視為諧波恒壓源，但其值很小。

　　(2)輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波;

　　供電系統(tǒng)本身存在的非線性元件是諧波的又一來(lái)源。這些非線性元件主要有變壓器激磁支路、交直流換流站的可控硅控制元件、可控硅控制的電容器、電抗器組等。

　　(3)用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波。

　　由于用電設(shè)備的非線性，導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生。當(dāng)電流流經(jīng)線性負(fù)載時(shí)，負(fù)載上電流與施加電壓呈線性關(guān)系;而電流流經(jīng)非線性負(fù)載時(shí)，則負(fù)載上電流為非正弦電波，即產(chǎn)生了諧波。常見(jiàn)的非線性負(fù)載如：整流器、開(kāi)關(guān)電源、變頻調(diào)速器、電子計(jì)算機(jī)、UPS、熒光燈、微波爐、電視機(jī)等。

　　三、諧波對(duì)電網(wǎng)的危害

　　1)系統(tǒng)角度，諧波會(huì)導(dǎo)致一些不正?，F(xiàn)象：一是超高壓長(zhǎng)線上，諧波電流若較大，潛供電弧熄滅會(huì)被延緩，單相重合閘可能會(huì)失敗，擴(kuò)大事故，消弧線圈接地的系統(tǒng)中同樣存在這個(gè)問(wèn)題;二是諧波分量較大的時(shí)候，可能引起保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，如零序三次諧波過(guò)大，可能引起接地保護(hù)誤動(dòng);三是計(jì)量和測(cè)量誤差，尤其對(duì)過(guò)零檢測(cè)相位的表計(jì)來(lái)說(shuō)，更為嚴(yán)重。

　　2)諧波引起設(shè)備的附加損耗，降低效率。尤其是對(duì)電容器組的影響，隨著頻率的提高，其介質(zhì)損耗會(huì)明顯增加;對(duì)輸電線路來(lái)說(shuō)，由于諧波頻率高和趨膚效應(yīng)的原因，線路電阻會(huì)增加，因而引起附件線損;同時(shí)變壓器和電機(jī)等，都會(huì)引起一定附加的銅耗和鐵損，產(chǎn)生局部過(guò)熱。

　　3)加速絕緣老化，很大縮短設(shè)備壽命。諧波作用下，絕緣老化物理過(guò)程明顯加劇，對(duì)電纜，電容器等危害很大。

　　4)可能產(chǎn)生局部的串聯(lián)或并聯(lián)諧振，并放大諧波水平。從而導(dǎo)致諧波支路中的設(shè)備因過(guò)電壓或過(guò)電流而損壞。

　　5)諧波對(duì)通信系統(tǒng)的干擾。若諧波頻率接近載波頻率，電力線載波通信和遠(yuǎn)動(dòng)裝置信號(hào)傳輸會(huì)被一定程度干擾，此外通過(guò)電磁、靜電和傳導(dǎo)耦合途徑，也會(huì)對(duì)平行敷設(shè)的通信線路產(chǎn)生干擾。

　　四、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)諧波的要求

　　1、諧波電壓限值《電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549-93公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)

　　2、注入公用鏈接到的諧波電流允許值

　　五、總結(jié)

　　上述可以看到，電網(wǎng)諧波帶來(lái)的危害巨大，甚至?xí)?lái)嚴(yán)重的電網(wǎng)事故，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)注入電網(wǎng)的電壓、電流諧波含量也有嚴(yán)格要求，因此，對(duì)電網(wǎng)諧波的治理勢(shì)在必行。廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司自主研發(fā)的電能質(zhì)量分析儀能夠監(jiān)測(cè)電壓電流不平衡度/諧波含量分析(奇偶次諧波畸形變率分析)，通過(guò)測(cè)量諧波含量，進(jìn)行有效的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，提前治理整頓，減少電網(wǎng)諧波帶來(lái)的危害，提高企業(yè)設(shè)備的供電質(zhì)量，提高設(shè)備進(jìn)行的可靠性，減少因設(shè)備誤動(dòng)作而造成的經(jīng)濟(jì)損失。