① 电力系统谐波产生的原因及影响。
呵呵
什么是谐波?简单地说,电力系统把50赫兹的电压或者电流波,叫做基波,不是50Hz的电压、电流就是谐波。
谐波产生的原因:
电网中有一些特殊的用电设备,比如:大功率整流器、中频炉、变频器、劣质节能灯,等等,这类设备的工作电流与电压不成正比,我们叫它们为非线性的负载。
发电机发出的电能,本来是比较规整的50Hz的频率,但是如果遇到非线性设备在电网中,这一些设备工作时,就会产生谐波。比如单相整流器,就把50Hz的基波,“整”成具有100Hz、150Hz、200Hz……等等成分的信号,就出现了谐波。这种会产生谐波的设备,我们常常叫它“谐波源”。
谐波的次数:谐波的频率与50Hz的比值,就是谐波的次数,比如:150Hz的,叫3次谐波,350Hz的,叫7次谐波,等等。
电网中,奇次谐波较常见,最多的是3、5、7、9次。偶次谐波很少见。由于谐波次数越高(频率越高),谐波的衰减就越快,所以21次以上的谐波,在电网中很少,因此谐波的监测与治理,都不超过21次。
谐波的危害:
谐波是电力系统中的一种能量污染,会导致电机发热产生故障、电力保护误动作、电脑通讯设备受干扰、……等等,其危害是很大的。
但是要消除非线性设备的谐波,需要很大的成本。签于国家目前没有法律处罚,所以绝大多数设备生产厂家都听之任之,就像排放废水废气一样,国家不罚就不去治理。
【提高】“谐波”一词起源于声学,信号理论对谐波的定义是:一个任意的周期信号,可以分解成若干个单一频率的正弦波的叠加,这些正弦波的频率是按自然数列排列的,比如是:f、2f、3f、……Nf,等等。也就是说一系列频率是f、2f、3f、……Nf的单一频率的正弦波,可以合成一个任意的周期波形。这些正弦波中,频率最低的一个正弦波,叫基波,f就是基频,频率为2f、3f、4f、5f……的信号,就叫谐波。
② 哪些设备和电路容易产生谐波
答:常见的产生谐波的设备和电路主要有以下几种1) 非线性负载,例二极管整流电路(AC/DC)。2) 三相电压或电流不对称性负载。3) 逆变电路(DC/AC)。4) UPS,即不间断电源。5) 晶闸管调压装置或调速电路。6) 电镀设备。7) 电弧炉、矿热炉、锰矿炉、电石炉、硅铁炉。8) 电解槽。9) 电焊机(弧焊、缝焊、点焊、碰焊、对焊)。10) 电池充电机。11) 变频器(低压或高压变频器)。12) 脉幅调制(PWM)调压电路及脉宽调制(PWM)调频电路。13) 谐波的次数与整流电路的相数有关,例三相、六相、十二相、十八相、二十四相,当相数越多并通过移相方式就可使谐波次数及谐波分量减小。例:采用输入变压器移相技术的单元串联在高压变频器的主电路。14) 开关电源。15) 斩波路、斩波调速。16) 工频电炉。17) 中频电炉。18) 天车、起重机械。19) 气体放电的照明灯具,例:节能灯、荧光灯(T5、T8)、金卤灯、钠灯、汞灯、氪灯、氚灯等,使用时都有一定的谐波产生。20) 软起动装置(使用SCR)调压。
③ 谐波电流会导致哪些故障现象
变频器产生的谐波电流对于配电系统以及配电系统所供电的电子设备都是十分有害的,典型的危害如表4-1所示,这些危害中,有些是谐波电流直接导致的(例如发热),有些危害是谐波电流产生谐波电压导致的(例如对其他设备的影响)。由于产生这些问题的根源在于负载产生的谐波电流,因此统称为谐波电流的问题。 表4-1:谐波电流导致的故障现象 现象 后果 原因 电缆过热 电缆早期老化,绝缘损坏 谐波电流的频率更高,电流发出的热量与频率的平方成正比 变压器过热 缩短变压器寿命,降低变压器的有效容量 频率较高的电流产生更大的铜损和铁损 变压器噪声大 降低环境舒适性 谐波电流所在的频率更接近人耳的敏感区 零线中电流过大 电缆加速老化甚至诱发火灾 单相变频器产生的3次谐波在零线上叠加,电流有效值接近相线的1.7倍,并且电流频率更高(发热严重) 电网上的设备性能降低 CNC、PLC、UPS、变频器等误动作或者寿命缩短 谐波电流流过电网阻抗时,产生了谐波电压,这些谐波电压对电子设备形成干扰 无功补偿电容过流 电容过热甚至损坏、谐波放大、电容不能投切等 谐波电流更容易流过电容,造成电容过载,谐波电流还会诱发谐振,在电容上产生更大的谐波电流,导致电容过热。 电机发热、振动 电机绕组或轴承损坏 谐波电流施加在电机上导致高频电流和负序电流,这是电机所不允许的 降低发电机或UPS的额定功率 发电机和UPS达不到额定的输出功率 发电机和UPS的内阻较大,谐波电流流过这些电源时,会产生更大的谐波电压,导致输出电压畸变过大,不能满足负载的要求 保护设备的误动作 意外跳闸、断电,影响正常生产 大部分保护设备是按照正弦波电压和电流进行设计和校准的,不适应谐波的场合 总结: 谐波电流导致的故障现象分为两大类,第一,导致电缆或变压器过热;第二,导致电网上的其他设备出现误动作或性能降低。无论那类故障现象,元凶都是谐波电流,过热是由于电流直接导致的,干扰其它设备是由谐波电流产生谐波电压后导致的。
④ 谐波对电力设备或电力系统的危害有哪些
1)变压器电流谐波将增加铜损,谐波电压将增加铁损,其综合结果就是使得变压器的温度上升。谐波还可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振,从而产生噪声污染。
2)变频器当变频器输入电压发生畸变,输入电流峰值增大,就使得变频器整流二极管及电解电容负担加重,容易产生过电压或者过电流,导致变频器的运行不正常。由于变频器属于电力电子装置,很容易感受谐波失真而误动作,从而影响变频器的工作性能和使用寿命。
3)电动机电机绕组存在杂散电容,谐波主要引起电动机的附加发热,导致电动机的额外温升,使得电动机的机械效率下降。谐波的产生还会引起绕组不均匀处过热导致的绝缘层损坏、电机转矩脉冲及噪声的增加。
4)供电线路高频谐波电流使线路阻抗随着频率的增加而提高,对供电线路产生了附加谐波损耗,造成电能的浪费,并且导体对高频谐波电流的集肤效应使线路的等效阻抗增加,导致线路压降增大,输出电缆的截面要相应增大。
5)电力电容器工频状态下,电力系统装设的电容器比系统中的感抗要大得多。但在谐波频率较高时,感抗值成倍增加而容抗值大幅减少,这就可能出现谐振,谐振造成异常电流进入电容器,导致电容器过热,绝缘破坏直至烧毁。
此外,谐波可能导致开关设备、保护电器的误动作,影响计量仪表测量精度。
⑤ 哪些设备会产生零序谐波
单相的非线性负荷会产生零序谐波。比如常用的一些办公设备、日光灯等
⑥ 谐波源主要包括哪些设备
电力电子设备主要包括整流器、变频器、开关电源、静态换流器、晶闸管系统及其他SCR控制系统等。由于工业与民用电力设备常用到这类电力电子设备和电路如整流和变频电路,其负载性质一般分为感性的容性两种,感性负载的单相整流电路为含奇次谐波的电流型谐波源,其谐波含量与电容值大小有关,电容值越大,谐波含量越大。变频电路谐波源由于采用的是相位控制,其谐波成分不仅含有整流倍数的谐波,还含有非整流倍数的间谐波。
(2)可饱和设备
可饱和设备主要包括变压器、电动机、发电机等。可饱和设备是非线性设备,其铁心材料具有非线性磁化曲线的磁滞回线,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)
应用傅立叶及数分解时仅含有奇次项,对于三相对称的变压器,3次谐波的奇数倍(3次、6次、9次……)
谐波均匀为零序,可认为变压器是只产生奇次谐波的电流源型谐波源。变压器的谐波次数还受到一、二次侧接线方式的影响,谐波的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关,变压器空载时,铁心的饱和程度超高,谐波电流就越大。与电力电子设备的电弧设备相比,可饱和设备上的谐波在未饱和的情况下,其谐波的幅值往往可以忽略。
(3)
电弧炉设备及气体电光源设备
3.1
电弧炉在熔炼金属过程中的非线性影响将产生大量的谐波。
3.2
气体电光源包括荧光灯、卤化灯、霓虹灯等。根据这类气体放电光源的伏安特性,其非线性十分严重,同时含有负的伏安特性。而气体灯具工作时要与电感性镇流器相串联,并使其综合伏安特性不再为负才能正常工作。由于镇流器的非线性相当严重,其中三次谐波含量在20%以上,其特性为对称函数,只含有奇次谐波,所以气体电光源设备属于电流型谐波源。
⑦ 一般是什么原因会造成的电压谐波超标
您好:电网谐波是由于有谐波源造成的,谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
电网谐波来自于3个方面:
一是发电源质量不高产生谐波:
发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。
二是输配电系统产生谐波:
输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。
三是用电设备产生的谐波:
晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源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。我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。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脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有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。
变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。
电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2 7次的谐波,平均可达基波的8% 20%,最大可达45%。
气体放电类电光源。荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性,可知其非线性十分严重,有的还含有负的伏安特性,它们会给电网造成奇次谐波电流。
家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等,因具有调压整流装置,会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中,因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小,但数量巨大,也是谐波的主要来源之一。
⑧ 电压谐波的危害
谐波电压定义:谐波电压是由谐波电流和配电系统上产生的阻抗导致的电压降。
其危害有:
1、高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变,另外相同频率的谐波电压和谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率,从而降低电网电压,增加线路损耗,浪费电网容量,
2、影响供电系统的无功补偿设备,谐波注入电网时容易造成变电站高压电容过电流和过负荷,在谐波场合下,电容柜无法正常投切,更严重的请况下,电容柜会将电网谐波进一步放大。
3、影响设备的稳定性,尤其是对继电保护装置,危害特大。
4、谐波的存在会造成异步电动机效率下降,噪声增大;使低压开关设备产生误动作;对工业企业自动化的正常通讯造成干扰,影响电力电子计量设备的准确性。
5、谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加,直接影响变压器的使用容量和使用效率;还会 造成变压器噪声增加,缩短变压器的使用寿命。
⑨ 电力系统中谐波产生的原因
电网谐波主要由发电设备(电源端)、输配电设备以及电力系统非线性负载等三个方面引起的。
1、电源端产生的谐波。
发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称,由于制作工艺影响,其铁心也很难做到绝对的均匀一致,加上发电机的稳定性等其他一些原因,会产生一些谐波,但一般来说相对较少。
2、输配电过程产生的谐波。
电力变压器是输配电过程中主要的谐波来源,由于变压器的设计需要考虑经济性,其铁心的磁化曲线处于非线性的饱和状态,使得工作时的磁化电流为尖顶型的波形,因而产生奇次谐波。
较高的变压器铁心饱和程度使得其工作点偏离了线性曲线,产生了较大的谐波电流,其奇次谐波电流的比例可以达到变压器额定电流的0.5%以上。
3、电力设备产生的谐波。

(9)谐波电压哪些设备引起扩展阅读:
电力设备产生的谐波:
1、整流晶闸管设备。由于整流晶闸管广泛应用在开关电源、机电控制、充电装置等许多方面,给电网带来了相当多的谐波。据统计,由整流设备引起的谐波将近达到全部谐波的40%,是谐波的一个主要来源。
2、变频设备。电动机、电梯、水泵、风机等机电设备中常用的变频设备,因为大部分是相位控制,其谐波成分比较复杂,除了整数次的谐波成分外,还含有一定分数次的谐波成分,变频设备的功率一般较大,其广泛应用对电网造成的谐波也越来越多。
3、气体放电类电光源。气体放电类电光源如高压钠灯、高压汞灯、荧光灯以及金属卤化物灯等,其伏安特性的非线性相当严重,有的电光源还具有负伏安特性,这些都会给输电网带来奇次谐波成分。
4、家用电器设备。在空调器、冰箱、洗衣机、电风扇等含有绕组的用电设备中,由于不平衡电流的变化也能使电源波形发生改变。另外,计算机、电视机、温控炊具、调光灯具等,因其具有一定的调压整流功能,也会产生高次的奇次谐波成分。这些家用电器设备也成为谐波的一个主要来源。
5、其他用电设备。
⑩ 电压谐波是什么意思对日常生活有什么影响吗
正常市电为50hz电压,如果含有其它倍数于50的电压部分,那就是谐波。
日常生活中无影响。