电力系统谐波的危害性及抑制策略【摘要】抑制电力系统的谐波对于改善电能质量非常重要。文章介绍了电力谐波的定义、特征、谐波源等概念,阐述了谐波的危害性及抑制策略。指出谐波作为反映电能质量的一个重要标志,将会日益受到广泛关注。必须进一步提高对于电力谐波危害性的认识程度,努力掌握电力谐波的产生机理,积极开发和运用新产品新技术,将谐波对电力系统所造成的危害降低到最低程度。 【关键词】电力谐波 电能质量 抑制策略 有源电力滤波器 危害性 1 概述 现代电力系统中的谐波主要是由非线性用电设备造成的,各种换流设备(如高压直流输电系统、化工和冶金行业的整流设备等)按照一定的规律,开闭不同的电路,从电网汲取非正弦的电流,造成大量谐波电流注入电力系统,致使电力系统的电流、电压波形发生畸变,严重影响电力系统的安全经济运行。电力谐波的发生、传输、测量、危害性及抑制策略是电工技术领域面临的重要研究课题之一。 2 谐波定义 供电系统谐波的定义是:对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1)称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波,称为非谐波(Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种干扰量,使电网受到一定程度的“污染”,其谐波次数范围一般为 2≤n≤40。 3 电力谐波的特征 在理想的电力系统中,三相交流发电机发出的电压波形基本是正弦波形。即在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里,电流与电压成正比,流过的电流是正弦波。而在实际的供电系统中,由于有非线性负荷的存在,当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时,就形成非正弦电流,其负荷图形(电流或电压波形)几乎全是非对称的、磁滞形的以及转折形的,并且斜率也是随负荷而变的,任何周期性波形均可分解为一个基频正弦加上许多谐波频率的正弦。谐波频率是基频的整倍数,例如基频为 50Hz,2 次谐波为 100Hz,3 次谐波则为150Hz。畸变的电流波形可能有 2 次谐波、3 次谐波……可能直到第 30 次谐波组成。 谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况,而与电网参数无关,故可视为恒流源。各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关,称为该电路的特征谐波。除特征谐波外,在三相电压不平衡,触发脉冲不对称或非稳定工作状态下,各种晶闸管电路还会产生非特征谐波。进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波,...
