谐波的危害

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电网中高次谐波的危害及抑制措施

引言

随着电力电子器件及微电子技术的迅速发展，大量的非线性用电

设备广泛应用于冶金、钢铁、能源、交通、化工等工业领域，如电解

装置、电气机车、轧钢机械和高频设备等接入电力网，是电网的谐波

污染状况日益严重，降低了系统的电能质量。

1.谐波产生的原因

电力网中的谐波有多种来源，在电力的生产，传输、转换和使

用的各个环节中都会产生谐波。

在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的

电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；

(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电

灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电

源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调

速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用

于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电

器中。以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点

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是它们从电网取用非正弦电流，即使电源给这些负荷供给的是正弦波

形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的

电压、电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波

形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使

电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外

的电能。

接入低压电力系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的

谐波和变化的谐波两大类。稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不

随时间变化，如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波，这类设备对

电网来说表现为恒定的负载。由激光打印机、复印机、微波炉等产

生的各次谐波的幅值随时间变化，称之为波动的谐波，这类设备对电

网来说是一个随时间变化的负载。

随着电力电子设备使用的不断增加，同时这些设备产生的谐波又

具有较大的振幅，所以目前它们是供电系统中的主要谐波源。

2.谐波的危害

大量谐波电流流入电网后，由电网阻抗产生谐波压降，叠加在电网

基波上，引起电网的电压畸变，致使电能质量变差。当注入公用电网

的谐波超过一定值时，会对电网自身及用电设备的正常运行造成损