电力系统的谐波

《电力系统的谐波》电气工程与自动化1.什么是谐波？特性？分类？2.含有谐波的电量的电气参数如何计算？3.衡量谐波含量的参数有哪些？定义？4.电力系统常见的谐波源有哪些？5.谐波的危害是什么？治理方法有哪些？理想的交流电压和交流电流波形应是单一频率的正弦波，而实际电力系统中由于负荷的非线性常会使电压和电流波形产生畸变而偏离正弦，出现各种谐波分量。谐波的含量是衡量电能质量的重要指标之一。那么什么是谐波呢？谐波(harmonicwave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。奇次谐波:额定频率为基波频率奇数倍的谐波，被称为“奇次谐波”，如3、5、7次谐波；偶次谐波:额定频率为基波频率偶数倍的谐波，被称为“偶次谐波”，如2、4、6、8次谐波。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等。变频器主要产生5、7次谐波；分量谐波:频率为基波非整数倍的分量称为间谐波，有时候也将低于基波的间谐波称为次谐波,次谐波可看成直流与工频之间的间谐波。电气参数计算有效值：U=1T0Tuu(t)=n=1i(t)=n=1w1=2πI=AA=

1由于：11T0T4I=I12同理：U=U12谐波电压含量UH=谐波电流含量IH=电压总谐波畸变率THDU=电流总谐波畸变率THDI=第n次谐波电压含有率HRU第n次谐波电流含有率HRI含有谐波时电力系统的平均有功功率为P=1含有谐波的视在功率S=n=1含有谐波时的功率因数cosφ=PS=与谐波有关的参数定义1、阻抗阻抗是在特定频率下配电系统某一点产生的电阻。阻抗取决于变压器和连在系统上的用电设备，以及所采用导体的截面积和长度。2、阻抗系数阻抗系数是AF（载波）阻抗相对于50Hz（基波）阻抗的比率。3、谐振在配电系统里的设备，与它们存在的电容(电缆，补偿电容器等)和电感(变压器，电抗线圈等)形成共振电路。后者能够被系统谐波激励而成为谐振。配电系统谐波的一个原因是变压器铁芯非线性磁化的特性。在这种情况下主要的谐波是3次的；它在全部导体内与单相分量具有相同的长度，因而在星形点上不能消除。4、谐振频率每个电感和电容的连接形成一个具有特定共振频率的谐振电路。一个网络有几个电感和治理方法目前常用的谐波治理的方法无外乎有三种，无源滤波、有源滤波、无功补偿。1、减少非线性用电设备与电源间的电气距离。也就是减少系统阻抗，换句话说就是提高供电电压等级。2、谐波的隔离。非线性用电设备产生的谐波，它不仅直接影响到本级电网，而且经过变压器后，还会影响到上几级电网。如何把这些非线性用电设备产生的谐波不影响或少影响其他几级电网，这也是谐波治理的一个基本方法。3、安装滤波器。目前对变电所侧和用户侧谐波治理的方法，多采用安装滤波器来减少谐波分量。滤波器分为有源滤波器和无源滤波器