第七十四講 諧波具體的來源與危害
諧波的來源主要有兩個(gè)方面，一是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生的，二是用電設(shè)備產(chǎn)生的，并且這是諧波的主要來源。其產(chǎn)生的原因是正弦電壓加壓于非線性負(fù)載，但流過的電流是非正弦的，電流波形發(fā)生畸變。
節(jié)康科技中央節(jié)能保護(hù)裝置
從用電設(shè)備角度看，主要有以下三類：
一是電子裝置：如整流器、逆變器、斬波器、變頻器等各種各樣的直流變流裝置，以及雙向晶間管可控開關(guān)設(shè)備。晶閘管整流裝置等，統(tǒng)計(jì)表明，電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波，占所有諧波的40%，是最大的諧波源。
二是變壓器：這是配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波最多的設(shè)備。因?yàn)樽儔浩麒F心的飽和，磁化曲線的非線性，國中上變壓器設(shè)計(jì)時(shí)的經(jīng)濟(jì)性考慮，將其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上，造成磁化電流呈尖頂波形，導(dǎo)致含有奇次諧波。其諧波的大小，與磁鐵的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和度有關(guān)。鐵心的飽和度越高，變壓器工作點(diǎn)偏離線性越遠(yuǎn)，諧波電流就越大。其中，3次諧波電流，可高達(dá)額定電流的0.5%。
三是用戶端的低壓電氣設(shè)備產(chǎn)生的諧波。各種節(jié)能燈、計(jì)算機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、微波爐、激光打印機(jī)、充電器、醫(yī)療設(shè)備、調(diào)整馬達(dá)等電氣設(shè)備，通常含有非線性元件?？照{(diào)用壓縮機(jī)、大型電梯等，都用昌閘管小功率整流裝置，小容量變壓器等，其勵(lì)磁電流所占比例較大。雖然單個(gè)容量小，從數(shù)十瓦到數(shù)千瓦不等，但因數(shù)量大，分布廣泛，產(chǎn)生的高次諧波也不少。
其它非線性設(shè)備也是電力系統(tǒng)諧波源，如電抗器、氣體放電燈、電弧焊設(shè)備、電弧爐、整流設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、變頻設(shè)備、電弧爐、感應(yīng)爐、現(xiàn)代工業(yè)設(shè)施為節(jié)能和控制使用各種電力電子設(shè)備、非線性負(fù)荷以及多種家用電器和照明設(shè)備、辦公設(shè)備等。
諧波的危害主要有：
（1）由于諧波不經(jīng)治理是無法自然消除的，因此大量諧波電壓電流在電網(wǎng)中游蕩并積累疊加導(dǎo)致線路損耗增加、電力設(shè)備過熱，從而加大了電力運(yùn)行成本，增加了電費(fèi)的支出。
（2）諧波電流會(huì)影響電力系統(tǒng)的多個(gè)工作環(huán)節(jié)，包括變壓器、中性線，還有電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電容器等。無功補(bǔ)償電容器會(huì)因電網(wǎng)電壓諧波畸變而產(chǎn)生過熱，諧波將導(dǎo)致嚴(yán)重過流；諧波電流會(huì)導(dǎo)致變壓器、電動(dòng)機(jī)和備用發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度(K參數(shù))嚴(yán)重升高。中性線上的過電流（由諧波和不平衡引起）不僅會(huì)使導(dǎo)線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會(huì)在三相變壓器線圈中產(chǎn)生環(huán)流，導(dǎo)致變壓器磁滯和銅耗增加，所以變壓器在嚴(yán)重的諧波負(fù)荷下將產(chǎn)生局部過熱，噪聲增大，從而加速絕緣老化，大大縮短了變壓器、電動(dòng)機(jī)的使用壽命，降低供電可靠性，極有可能在生產(chǎn)過程中造成斷電的嚴(yán)重后果。
（3）電網(wǎng)中含有大量的諧波源（變頻或整流設(shè)備）以及電力電容器、變壓器、電纜、電動(dòng)機(jī)等負(fù)荷，這些電氣設(shè)備處于經(jīng)常的變動(dòng)之中，極易構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)的諧振條件。當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)配合不利時(shí)，在一定的頻率下，形成諧波振蕩，產(chǎn)生過電壓或過電流，危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，如不加以治理極易引發(fā)輸配電事故的發(fā)生。
（4）對(duì)旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，由于諧波電流或諧波電壓在定子繞組、轉(zhuǎn)子回路及鐵芯中產(chǎn)生附加損耗，從而降低發(fā)輸電及用電設(shè)備的效率，更為嚴(yán)重的是諧波振蕩容易使汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生震蕩力矩，可能引起機(jī)械共振，造成汽輪機(jī)葉片扭曲及產(chǎn)生疲勞循環(huán)，導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。
（5）繼電保護(hù)自動(dòng)裝置對(duì)于保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有十分重要的作用。但是，由于諧波的大量存在，易使電網(wǎng)的各類保護(hù)及自動(dòng)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，特別在廣泛應(yīng)用的微機(jī)保護(hù)、綜合自動(dòng)化裝置中表現(xiàn)突出，引起區(qū)域（廠內(nèi)）電網(wǎng)瓦解，造成大面積停電等惡性事故。
（6）電網(wǎng)諧波將使測量儀表、計(jì)量裝置產(chǎn)生誤差，達(dá)不到正確指示及計(jì)量(計(jì)量儀表的誤差主要反映在電能表上)。斷路器開斷諧波含量較高的電流時(shí)，斷路器的遮斷能力將大大降低，造成電弧重燃，發(fā)生短路，甚至斷路器爆炸。
（7）由于諧振波的長期存在,電機(jī)等設(shè)備運(yùn)行增大了振動(dòng), 使生產(chǎn)誤差加大,降低產(chǎn)品的加工精度，降低產(chǎn)品質(zhì)量。
（8）當(dāng)輸電線路與通訊線路平行或相距較近時(shí)，由于兩者之間存在靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，形成電場耦合和磁場耦合，諧波分量將在通訊系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生聲頻干擾，從而降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量，破壞信號(hào)的正常傳輸，不僅影響通話的清晰度，嚴(yán)重時(shí)將威脅通訊設(shè)備及人身安全。
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