浅析供电系统中谐波的危害及其抑制措施

浅析供电系统中谐波的危害及其抑制措施【摘要】随着我国对电网谐波污染治理的重视，绿色电力电子呼声愈来愈高，电力有源滤波器得到广泛应用。本文简述了供电系统中典型非线性设备产生谐波的原因，分析了谐波对供配电系统、用电设备等系统运行造成的危害，以及对电力保护、电能测量准确度的影响。提出了谐波的抑制措施。【关键词】供电；谐波；危害；抑制措施引言近年来，电力电子技术是未来科学技术进展的重要支柱，随着电力电子电路用电设备的急剧增加，电力电子技术带来方便高效和巨大利益的同时，它的非线性、冲击性和不平衡用电特性，也给公用电网的供电造成严重污染，对公用电网注入大量的谐波和无功功率，另一方面，随着以计算机为代表的大量敏感设备及气体放电类照明器具的普遍使用，都导致了电源波形严重畸变。1.谐波产生的原因1.1 变压器变压器的非线性是因其铁芯材料具有非线性磁化曲线引起的。磁化曲线具有饱和、死区和滞后三种典型非线性特性，它以原点对称，在正弦波电压的作用下，励磁电流为对称函数，并满足 f=（ωt+π）=-f（ωt）。应用傅里叶级数分解时仅有奇次项。对于三相对称的变压器来说，其 3 的奇数倍（3 次、9 次、15 次……）谐波均为零序，会受到变压器接线方式的影响。故可认为变压器是一种只产生奇次谐波的电流源型谐波源。它的谐波次数还受一、二次侧接线方式（Δ 或 Y）的影响，大小则与其磁路的结构形式、铁芯的饱和程度等有关。铁芯的饱和程度越高，变压器工作总偏离线性越远，谐波电流就越大。导致变压器过热甚至损坏。1.2 气体放电类电光源常用的电光源分为两种：热辐射类电光源，如白炽灯、卤钨灯；气体放电类光源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯。测量及分析气体放电类光源的全伏安特性可知，其非线性十分严重，还含有负的伏安特性。气体放电灯使用时必须与电阻或电感串联，使其综合伏安特性不再为负，才能正常工作，串联的电阻或电感统称为镇流器。其非线性相当严重，其中 3 次谐波含量达 20%以上（以基波百分数表示）。故气体放电类电光源灯具属于电流源型谐波源。1.3 变流电路工业中的整流电路和变频设备。由于开关型整流电源的效率可达到87%，而串联型整流电源效率低于 50%，目前的电气设备都采纳开关型电源，这类电路的电源侧即是整流电路，且大多数为单相全波整流电路。其负载按具体线路则可分为感性负载和容性负载两种。感性负载的单相整流电路为仅含奇次谐波的电流源型...