谐波电流

第1篇：谐波电流

浅谈抑制小电流接地系统三次谐波的方法

【摘要】小电流接地系统指的是中性点不接地或者经消弧线圈的一项接地系统，一旦发生单相接地的时候，线电压会始终保持着平衡对称，因此工程规定范围内其可以继续运行一小时至两小时的时间，可是因为在这个情况下非故障相对地电压会升高至少1.5倍，对整个系统的稳定运行造成严重影响，所以其能够让故障扩大两倍或者变成多点接地式的短路故障设施，因此其需要在有效的时间内以有效的方式选出最合适的接地故障线路，以有效的防止事故的个、扩大化。文中分析了小电流接地系统中抑制三次谐波出现的方法。

【方法】三次谐波;小电流;接地系统

0.引言

现代化技术不断发展的过程中，各种高耗能企业电石厂、水泥厂、碳化硅、钢铁厂、化工厂等不断兴起，输电距离越来越长，输电所使用的电缆——架空导线等等越来越多。如果在实际工作过程中不能够将工业园区中对系统三次諧波的抗干扰方式进行解决，无法良好抑制三次谐波会对系统造成严重影响。需要特别注意的是，在所有的非线性设备产生的谐波之中，有大量的三次谐波存在。而三次谐波的存在，会造成中线过载、过热以及发生电磁干扰，对供电电压的波形和绝缘层造成破坏，对功率因数造成降低性影响，甚至缩短电器设备的连续使用寿命。

1.小电流接地系统谐波分析

1.1出现谐波的原因

电力系统出现谐波的主要原因包含了两个方面的因素，一个是电力电子技术发展的过程中，系统之中部分系统使用的是硅整流设备与换流逆变设备，所有这些设备都是在非线性模式下的变拓扑负荷模式，会在整个系统之中出现大量的谐波;另外一个因素是存有铁心的较大容量变压器的励磁电流当中存在较大的高次谐波分量[1]。

1.2主次谐波分量

因为电流形有正负半波的相似性，因此实际开展的傅立叶级数的情况下，偶次数项为零，但是奇数项谐波又分成了3、5、7次等。就三次谐波为例分析，其实际上属于零序性谐波，一旦当变压器使用Y接法的时候，便会对三次谐波造成限制性干扰影响，而在使用△接法的时候，零序性谐波电流会在三角形体积内做流串而不进入到整个运行体系之中。5次和7次谐波均为负序性电流，因此其在路线运行过程在中注入进整个运行体系之中，因此其能够被当成是选线的基本参照数据。零序性电流之中除却基波之外，5次和7次谐波用作基波值当成是基数，其占据的百分比数据分别是I05=2%～8%，I07=1%～5%。

2.抑制三次谐波出现的方法

当下抑制小电流接地系统3.次谐波的方式主要有四种，分别是并联型滤波器、串联型滤波器、有源型滤波器以及曲折接线变压器等等

2.1并联型无源滤波器

这种滤波设备属于一种由一组或者好几组单调写滤波器一同构成，单调谐波器借助RLC电路串联谐振工作原理而连在一起，而对于三次谐波的抑制，一般选择使用单调谐滤波器，如果没能将电阻的因素纳入考虑范围，在三次谐波最小化阻抗的情况下，出现的滤波效果最好。在理论上分析，3XL=XC/3，也就是XL=XC/9=11.11%XC。为了保证绝对的可靠性，一般情况下其取值在11.11%以上[2]。

2.2串联型

串联型无源滤波器的组成是电容器并联电抗器，之后其串联在供电系统当中的中性线上专门对三次谐波做抑制。三次谐波的滤波器借助并联谐振的工作原理，使其对150Hz的谐波组成较高的阻抗的一种并联型谐波，并用来防止单相非线性负荷而造成的电流源性质的三次谐波使其流通于中性线之上，造成大量的三次谐波被隔绝。另外在此过程中，因为50Hz的工频电流而组成了较低的阻抗型串联谐振，同时借助三相不平衡负荷而造成的负序工频电流在中性线以及串接滤波器当中进行无阻碍性连接。在滤波器当中的电抗器和电容器的参数其能够被看成是彼此的谐振关系以及串联的滤波器之间的顺利沟通。在滤波器当中的电抗器和电容器参数则能够视作彼此的谐振关系和流经通过谐振回路的电流进行详细确定[3]。

2.3曲折接线变压器抑制零序谐波原理

曲折线变压器属于一种由三相绕组经过特殊方式而连接成的变压器，基本工作原理可参见下图。在小电流接地系统之中，电压的互感器一次侧中性点经过消谐器或者是地变器接地之后，造成互感器励磁回路的零序阻断力加大，对励磁电流体系之中的三次谐波成群成份的连接在一起，进而造成了副边感应电势之中的3次零序谐波电压出现骤然变大的情况。一般在这种情形下测试的三次谐波电压都不是在一次性测情况下而产生的。

曲折变压器原理下的接线图

在低压配电体系之中，零序性谐波的电流幅值大小与其初始相位基本相同，上图中的变压器变比设置数值为1：1，也就是原、副边的绕组匝数基本相同，这种情况下能够在之前的边中所输入进的电流和副边感应到的电流基本保持一致，依照曲折变压器的连接方式可以计算得出其接线方式是：

(1)

同时因为变压器的变比是1：1，因此可以计算得出：

(2)

因此，也就有 (3)

从上式中可以看出，，流入曲折变压器之前的电流幅值基本相同，相位类似，因此其对零序性谐波属于阻抗值较低的通路。所以以此原理分析，把曲折变压器并联入系统之中，让零序性谐波在经过曲折变压器而不是中性线的时候，能够发挥着零序性谐波的作用。

3.结语

低压配网之中的零序性谐波情况逐渐严重的情况下，传统的谐波抑制方式获得效果不甚理想，曲折接线变压器便为抑制零序性谐波提供了一种较为理想的方式。本次研究中提出的三种方式中，并联型无源滤波器在理想状态下有较好的谐波抑制效果，可是其谐波抑制效果和系统的阻抗型之间存在较大关系，另外在实际使用过程中的谐波抑制效果也不甚突出。第二种串联型无源滤波器其会在中性线中造成较大的三次谐波电压出现，对系统的电压造成干扰，以致于阻碍系统的正常安全。另外借助曲线接线变压器的方式对三次谐波做抑制，需要选择铜芯或者铁芯的变压器，这样能够在实际工作过程中获得较好的谐波抑制作用。

【参考文献】

[1]盛怡. 基于支持向量机的小电流接地系统故障选线研究[D].兰州交通大学，2013.

[2]孙延国. 油井配电网小电流接地系统单相接地故障研究[D].东北石油大学，2013.

[3]陈帆. 小电流接地系统单相接地暂态零序量分析与选线方法研究[D].郑州大学，2011.

姓名：冯洋

单位：国网宁夏电力公司中卫供电公司

省份：宁夏回族自治区

邮编：755000

地址：宁夏银川市西夏区丽子园南街物华兴洲苑8号楼一单元801室

联系人：杨百万

联系电话：15595204472

作者：冯洋

第2篇：变电站电子设备谐波产生原因及对电流保护的影响

摘 要：当今社会，科技不断发展，人们的生活水平也不断提高，因此，供电和配电系统的电能质量也越来越受人们关注，所以，必须提高供、配电系统电能质量，由于电子电力设备具有反应快速的动作特性，而且这种特性可以提高系统运行的可靠性，所以，大量的电力电子设备不断在供、配电系统中得到使用。然而，凡事有利有弊，虽然这些电力电子设备带来了高质量的供电和配电，但是他们也造成了各种危害，比如说造成了系统的运行隐患，更甚者，继电保护的可靠动作也受到了很大程度的危害。

关键词：电力电子设备;配电系统;电流保护;故障;谐波

引言

配电系统相当于一种枢纽，在发电系统、输电系统和用电负荷之间起联络作用，因此，不能轻易改变配电系统，万一配电系统被改变，那么，整个配电系统的正常运行都会受到影响，所以，即使要改变配电系统，它也必须以配电系统的正常运行为前提。在这些装置的构成方面，电力电子器件是主要元素，它可以控制单元和整流逆变单元，同时它的动作特性反应快速，为整个系统的可靠性提供了一定的保障。但是，这些电力电子设备仍然存在问题，仍然需要不断改进和提高。

1.电力电子设备的应用及谐波的产生

电能质量的优劣关乎电力系统的状态理想与否，人们对电能质量的衡量主要有两种方式，一种是用规定的电压水平衡量，另一種是使用频率的指标来评价电能质量。非线性负荷的电力电子设备会对实际的电力系统产生很大的影响，有时电压电流波形的畸变就是由其造成的，当发生这种现象时，系统中的各种电力设备就无法正常运行，用户和通讯线路的信号传输也会遭到破坏，这也就意味着整個电路遭到很大破坏。

1.1晶闸管整流设备

晶闸管整流应用在社会各方面都得到了广泛的应用，比如无功补偿装置、动态电压恢复器及电力机车等方面，由于应用过于广泛，所以它就给电网造成了大量的谐波。晶闸管整流装置之所以会造成大量的谐波，就是因为它常采用移相控制，缺角的正弦波从电网中吸收，另一部分就会留下，而大量的谐波就存在于留下的缺角正弦波中。

1.2变频装置、电弧炉、电石炉

变频装置之所以有很复杂的谐波成分，是因为它采用了相位控制，它的复杂性体现在它不仅有整数次谐波，而且还含有分数次谐波，同时，它对电网造成的谐波随着变频调速的发展逐渐增多。直流电弧炉采用的是整流器馈电，它最突出的特点就是经济高效，所以，它在工矿企业中使用频繁，而且钢铁冶炼企业对其更是重视，鉴于以上诸多原因，它被列入电力电子设备的行列。

2.电力电子设备引起的谐波的影响

2.1 电力电子设备引起的谐波对配电系统的影响

一般情况下，并联电容器连在负载母线上有诸多好处，其中之一就是可以将负荷的无功功率补偿出来，以此提高系统的功率因数。此外，对于系统谐波的滤除主要是由专门的滤波器实现的，这种滤波器主要由电容器和电抗器组成。他们之所以可以滤波，是因为在工频频率下，系统的感抗小于这些电容器的容抗，几乎没有谐振产生。不过，在谐波频率方面，如果系统感抗大幅度增加，但是容抗大幅度减小的话，谐振也是会出现的。

2.1.1在电力系统中，高次谐波的传递会造成很大的破坏，它会损耗很多能量，各种电网原件也会产生谐波损耗，比如铜损问题的出现，另外，设备在运行过程中会发热甚至过热，机器噪音会扰民，这些负面影响出现后整个工作的效率也会降低。同时，机械还会出现损伤和热耗问题，这种问题的出现主要是由旋转设备产生反方向转矩而造成的，高次谐波的负序分量是导致这种后果最大的可能性。

2.1.2谐波还会有事故威胁，如果谐波引起并联谐振和串联谐振，那么谐波就会被无限制的放大，谐波放大之后，就会很容易发生危险事故。

2.1.3电力系统中的各种自动装置、继电保护装置以及电子仪表的设计运行频率为基波频率，这也是谐波为什么会损害这些装置的原因，同时，如果这些设备在基波频率下的电压或电流的动作为整定值，那么，一旦系统有谐波存在，谐波就会导致种种装置产生错误指令，甚至出现失灵现象。

2.2 电力电子设备引起的谐波对继电保护的影响

为了保证系统的安全和人身安全，加装继电保护是很有必要的，不光电力系统需要，配电系统也是如此。因此，继电保护必须很有效力，它要对电力系统的各种现象进行区分并解决，对于异常现象要及时反馈，分析出发生故障的元件和部分，尽最大可能寻找可测参量的“差异”，将这些可测参量的“差异”提取出来，然后并利用提取结果实现对非正常运行状态的快速“区分”。不同的配电系统具有不同的继电保护设备，因为要根据各种各样的系统具体问题具体分析，不同的类型、不同的安装地点，当然就会有不同程度的谐波影响，其中可能引起继电保护误动、拒动的情况也有诸多方面。

3.有谐波电流下电流保护的实现

3.1电流保护的配合及基本应用

反应与电流升高而动作的保护有电流速断保护、限时电流断速和定时限过电流保护。按照不同的原则来选择启动电流是它们之间最主要的区别。速断、限时速断、过电流保护分别按照躲开本线路末端的最大短路电流、躲开下级各相邻元件电流速断保护的最大动作范围、躲开本元件最大负荷电流来整定的。

3.2区分故障电流和谐波电流的基本思路

一般，各种类型的电流保护都属于量度式继电保护装置，基于对各电气量在系统正常运行和故障运行的两种不同运行状态下存在的差别进行分析完成其整定值的设置，这种方法没有考虑不正常运行状态的运行特性，因此经常配合使用频率测试仪以区分故障电流和不正常运行状态时的电流。

4.结论

谐波，是任何一种电网都会产生的，但只有当谐波的含量达到了某一程度，尤其是当在谐波频率下发生了谐振时，将流入系统中的谐波电流放大几倍甚至十几倍，才会影响电网中各种设备的正常运行。谐波谐振、谐波放大的现象随着越来越多的电力电子设备应用于配电系统中而产生，其给配电系统带来许多不良的影响，尤其是对继电保护的影响;另外，在配电系统中的任何一种“改变”，都会在一定程度上改变系统的阻抗结构，从而引起电压、电流及等效阻抗的变化。因此相关技术领域人员需要投入更多的关注。

参考文献

[1]周雪松，徐晓宁，马幼捷等.配电系统电压稳定性概念的分析[J].天津理工大学学报，2006，22(2)：27-30.

[2]余贻鑫，李国庆，戴宏伟.电力系统电压稳定性的基本理论与方法(一)[J].电力系统自动化，1996，20(6)：61-65.

[3]张明，毕鹏翔，刘健.配电系统电压稳定性的研究[J].电力建设，2002，23(10)：41-43.

[4]金燕云，罗毅，涂光瑜.配电系统电压跌落问题的研究[J].继电器，2003，31(10)：56-62.

作者：王中明 王丽丽 于海礁 于志勇 任东博 杜金财 周维宇

第3篇：变电站电子设备谐波产生原因及对电流保护的影响研究

【摘要】随着科技的发展，人们对供、配电系统电能质量要求越来越高，为了达到此目的，各种各样的电力电子设备应用于供、配电系统中，其快速反应的动作特性使系运行的可靠性得到提高。但是，这些电力电子设备在保证高质量的供、配电的同时，也给系统带来了不可忽视的运行隐患，尤其影响继电保护的可靠动作。

【关键词】电力电子设备;配电系统;电流保护;故障;谐波

引言

随着科技的发展，人们对供、配电系统电能质量要求越来越高。配电系统是发电系统、输电系统同用电负荷之间的联络枢纽，因此，对配电系统所采取的任何一种“改变”都应该以不同影响配电系统的正常运行前提。目前常采用诸如故障限流器、动态电压恢复器、无功补偿器等装置来达到提高电能质量的目的。这些装置的控制单元和整流逆变单元主要由电力电子器件构成，其快速反应的动作特性使系统运行的可靠性得到提高。但是，这些电力电子设备在保证高质量的供、配电的同时，也给系统带来了不可忽视的运行隐患，如对继电保护正常运行的影响等。

1.电力电子设备的应用及谐波的产生

在一个理想的电力系统中，人们除了用规定的电压水平对电能质量进行衡量以外，也常使用频率的指标来评价电能质量。电力电子设备作为非线性负荷的一种，应用在实际的电力系统中，会使电压电流的波形发生畸变，从而严重影响系统中各种电力设备的正常运行以及用户和通讯线路的信号传输。近年来电网中的谐波含量日益严重，而电力电子设备也被视为电力系统的最重要的谐波源[1]。

(1)晶闸管整流设备

由于晶闸管整流在无功补偿装置、动态电压恢复器及电力机车等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。晶闸管整流装置常采用移相控制，由于它从电网中吸收的是缺角的正弦波，且给电网留下的是另一部分缺角的正弦波，因此在留下的缺角正弦波中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉冲整流器，变压器一次侧及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器，则还会含有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源[2]。

(2)变频装置

变频装置由于采用了相位控制，谐波成分很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，且随着变频调速的发展对电网造成的谐波也越来越多。

(3)电弧炉、电石炉

直流电弧炉以其经济、高效的特点，越来越受到工矿企业，尤其是钢铁冶炼企业的青睐，由于其采用整流器馈电，故也被列入电力电子设备的行列。注入电网的谐波电流主要是 27次谐波，平均可达基波的8%～20%，最大可达 45%。

(4)无功补偿装置及动态电压恢复器中的变压器

变压器和饱和电抗器产生的高次谐波是铁芯饱和造成的，一般产生的是三次和五次谐波电压畸变，数量最多的是三次谐波。

2.电力电子设备引起的谐波的影响

2.1 电力电子设备引起的谐波对配电系统的影响

通常，为了补偿负荷的无功功率，提高系统的功率因数，常在负载连接的母线上装有并联电容器。此外，为了滤除系统谐波，也会装设由电容器和电抗器组成的滤波器。在工频频率下，这些电容器的容抗比系统的感抗大的多，不会产生谐振[3]。但对于谐波频率而言，系统感抗大大增加而容抗大大减小，就可能产生谐振。

这种谐振会使谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别对电容器和与之串联的的电抗器形成很大的威胁，常常使电容器和电抗器烧毁。

一般，电力电子设备引起的谐波对配电系统主要有以下几个方面的影响[4]：

(1)谐波对一次电气设备的影响高次谐波在电力系统中传递，将使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗，引起铜损和铁损增大、设备过热、产生噪音、降低设备工作效率。另外，高次谐波的负序分量有可能使旋转设备产生反方向的转矩，造成机械损伤和热耗。而且，当电压含有高次谐波时，还使得电气设备的耐压下降，介质损耗增加，充电电流增大，绝缘老化，寿命缩短，从而引起各种故障;

(2)谐波会引起并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使危害大大增加，甚至引起严重的事故;

(3)谐波对系统中的各种自动装置、继电保护装置及电子仪表造成的影响严重由于大多数的自动装置、继电保护装置及电子仪表的设计运行频率为基波频率，且其动作整定值也是基于基波频率下的电压或电流值，因此，当系统中由谐波存在时，常常会导致自动装置、继电保护装置产生误动、拒动，使电子仪表失灵;

(4)谐波还可能会对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪音，降低通信质量，重者则会导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

2.2 电力电子设备引起的谐波对继电保护的影响[5]

无论是电力系统，还是配电系统，加装继电保护的目的都是为了保证系统的安全运行，因此继电保护必须具备“区分”电力系统的正常、不正常工作和故障运行状态的能力，即在系统各种运行状态下及时“甄别”出发生故障和出现异常的元件，寻找可测参量的“差异”，提取并利用这些可测参量的“差異”，实现对三种运行状态的快速“区分”。配电系统中运行的继电保护因保护类型的不同及安装地点的不同所受谐波的影响也不同，其中可能引起继电保护误动、拒动的情况主要有以下几个方面[6]：

A.在电气距离上接近大的谐波源;

B.保护装置的安装地点具备谐波严重放大或接近于谐波谐振条件，例如安装地点具有并联电容器等;

C.保护装置的动作整定值很小，尤其是对于接在差流回路、零序电路或负序电路上的继电保护装置，其整定值通常只有相电流或相电压的百分之几;

D.继电保护装置中所选用的元件或动作原理对谐波的敏感度高，尤其是反映电压、电流的瞬时值、有效值变化的过量型继电保护;

E.系统中有不平衡负荷或涌流的基波负序电流，并且和谐波电流同时存在时，继电保护无法正确、可靠动作。

通常系统中的谐波会改变继电保护，尤其是量度式继电保护的性能，引起误动作或拒动作。不同类型的继电保护的工作原理不同和设计性能不同，则谐波对其的影响也有较大的差别。电磁型继电保护的动作是由其电流有效值的平方决定的，对频率的不同并不敏感。一般在谐波含量小于10%时，对电磁型继电保护的影响并不大。对于铁心用软铁材料制成的电磁型继电保护，谐波含量小于40%时，其动作误差不大于10%。但在动态情况下可能会有很大影响，如投入空载变压器时会产生谐波含量很高的励磁涌流，会造成继电保护误动作而使开关跳闸。感应型继电保护对谐波也不敏感。这种继电保护的圆盘或圆筒在磁场作用下都将产生感应电流，该电流和空间中另一磁场相互作用产生转矩，推动圆盘或圆筒转动。无谐波时转动很平稳，有谐波时则会有抖动。因为转动部分的惯性较大，轻微的抖动并不会影响其误动作。

整流型继电保护的种类很多，原理各不相同，有的受谐波的影响较为严重。如反映瞬时值的电流继电保护由全波整流后的脉冲电压来控制其动作，就很容易受到谐波的影响。增量型继电保护中由于有LC并联谐振电路和电阻组成的四臂电桥，电桥平衡是按50Hz电流考虑的，因此也容易受到谐波的影响。但是微机保护的整定仍然是基于传统的傅式算法，其整定值也会因为系统中存在不同程度的谐波而受到影响。

并且系统的运行工况复杂，在整定时不可能对每一种情况都考虑的很周密，因此，其受谐波的影响也是不可避免的。

3.有谐波电流下电流保护的实现

3.1 电流保护的配合及基本应用

电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护都是反应与电流升高而动作的保护。它们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择启动电流。速断是按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定;限时速断是按照躲开下级各相邻元件电流速断保护的最大动作范围来整定;而过电流保护则是按照躲开本元件最大负荷电流来整定。

由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此为保证迅速而有选择地切除障碍，常将电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护组合在一起，构成阶段式电流保护。具体应用时，可以只采用速断保护加过电流保护，或限时速断保护加过电流保护，也可以三者同时采用。

3.2 区分故障电流和谐波电流的基本思路

一般，各种类型的电流保护都属于量度式继电保护装置，其整定值的设置都是基于对各电气量在系统正常运行和故障运行的两种不同运行状态下存在的差别进行分析，而并没有考虑不正常运行状态的运行特性，在实际系统中，也常配合使用频率测试仪以实现对故障电流和不正常运行状态时的电流的区分。然而，随着 DVR、STATCOM、SFCL 等电力电子装置在配电系统中的应用，使得系统在运行过程中产生大量的谐波，尤其会影响到如电流保护等自动化装置的正常运行，而就继电保护本身而言，它区分故障状态和由谐波引起的不正常运行状态的能力很差。

所以对如何快速、有效地区分电力系统故障运行状态和不正常运行状态，尤其是短路故障和谐波状态的问题，需设计一种可区分故障和谐波的方案，从而达到继电保护装置正确、可靠地动作的目的。

4.结论

任何一种电网种都会产生一定的谐波，仅有谐波的含量达到了某一程度，尤其是当在谐波频率下发生了谐振时，使得流入系统中的谐波电流放大几倍甚至十几倍，才会影响电网中各种设备的正常运行。随着越来越多的电力电子设备应用于配电系统中，可能产生谐波谐振、谐波放大的现象，其给配电系统带来许多不良的影响，尤其是对继电保护的影响;另外，在配电系统中的任何一种“改变”，如加装用于提高供、配电电能质量的电力电子设备等，都会或多或少的改变系统的阻抗结构，从而引起电压、电流及等效阻抗的变化。所以需要引起相关技术领域人员越来越多的关注。

参考文献

[1]周雪松，徐晓宁，马幼捷等.配电系统电压稳定性概念的分析[J].天津理工大学学报，2006，22(2)：27-30.

[2]余贻鑫，李国庆，戴宏伟.电力系统电压稳定性的基本理论与方法(一)[J].电力系统自动化，1996，20(6)：61-65.

[3]张明，毕鹏翔，刘健.配电系统电压稳定性的研究[J].電力建设，2002，23(10)：41-43.

[4]金燕云，罗毅，涂光瑜.配电系统电压跌落问题的研究[J].继电器，2003，31(10)：56-62.

[5]赵良炳，马维新.现代电力电子学及其在电力系统中的应用[J].电网技术，1995，19(7)：67-70.

[6]陈家瑂，包晓晖.供配电系统及其电气设备[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

作者：王杨

第4篇：谐波电压电流

电压谐波总畸变率定义：

在理想状况下，电压波形应是周期性标准正弦波，但由于电力系统中存在有大量非线性阻抗特性的供用电设备，这些设备向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压，称为谐波源。谐波源使得实际的电压波形偏离正弦波，这种现象称为电压正弦波形畸变。通常以谐波来表征。电压波形畸变的程度用电压正弦波畸变率来衡量，也称电压谐波畸变率。电压谐波总畸变率计算方法：

电压谐波畸变率以各次谐波电压的均方根值与基波电压有效值之比的百分数来表示。

电压谐波畸变率=√(U2*U2+U3*U3+...+Un*Un)*100%/ U

1式中Un--第n次谐波电压有效值，U1--基波电压有效值，

谐波畸变产生的主要危害：

(1)导致电力变压器发热。谐波导致电力变压器发热源于两方面原因，其一是谐波电流能增加变压器的铜损和漏磁损耗;其二是谐波电压能增加铁损。变压器的发热程度直接影响了变压器使用容量的降低程度。

(2)导致电力电缆发热。在三相对称回路中，三次谐波在三相导线中相位相同，在中性线上叠加后产生了3倍于相线的谐波电流和谐波电压，导致中性线温度升高。智能建筑中大量的OA设备及电子式荧光灯均使三次谐波在系统中的占有率增大，因此谐波引起中性线发热问题值得关注。当高频电流通过导线时，电流具有集肤效应，显然高次谐波电流的存在使线路集肤效应加重，线路外表面电流密度加大，从而导致线路(相线及中性线)发热。

(3)导致对电子设备的干扰。智能建筑中自动化及电子信息设备均要求有较高的电源质量，且都工作于低电压水平，极易受到谐波的干扰而使控制失常。控制失常可能引发三A系统的严重故障。

(4)导致低压配电设备工作异常。谐波畸变可使配电用低压电器设备(断路器、漏电保护器、接触器、热继电器等)发生故障。谐波电流使低压电器设备铁损、铜损增加，集肤效应加剧，从而产生异常发热，误动作等故障。

谐波畸变的防范措施鉴于智能建筑对三A系统运行的高可靠性要求，应适当采取消除或抑制谐波危害的防范措施如下：

(1)在根据负载确定电力变压器额定容量时，应考虑谐波畸变而留有格量。在民用建筑设计中一般应保证变压器负荷率为70%～80%左右，该负荷率的工程裕量即可防范谐波引起的变压器发热危害。

(2)在电缆截面选择中应考虑谐波引起线缆发热的危害。对于联接谐波主要扰动源设备的配线，确定线缆载流量时应日有足够裕量，可适当放大一级选择线缆截面。在三相四线制系统中，应考虑三次谐波电流和高次谐波电流引起的集肤郊应对中性线的发热危害，即在中性线截面的选择中国有足够裕量。

(3)在设计和施工阶段，建议采取以下措施抑制谐波对电子设备的干扰。

①为该类设备设计专用回路供电，尽可能避免干扰沿供电线路窜入。

②为易受干扰设备加装线路滤波器，消除或抑制谐波分量，达到净化电源目的。

③使该类设备配线尽可能远离谐波电流畸变严重的线路，以避免空间电磁干扰。