浅析电力系统谐波的危害与检测

杨怡 仵亚男

（中国平煤神马集团电务厂 河南省平顶山市 467000）

浅析电力系统谐波的危害与检测

杨怡 仵亚男

（中国平煤神马集团电务厂 河南省平顶山市 467000）

随着电力电子装置日趋广泛的应用，谐波污染越来越受到人们的重视。本文介绍了谐波问题及研究现状，简要阐述了电力系统谐波的危害，并结合竹园变电站实际提出了一种粗略估算电力系统是否含有高次谐波的方法。

谐波电流；谐波电压；频率；电容

1 谐波问题及研究现状

“谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。

电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。

到了20世纪50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。E.W.Kimbark在其著作中对此进行了总结。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分的关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。

我国对谐波问题的研究起步较晚。吴竞昌等人1988年出版的《电力系统谐波》一书是我国有关谐波问题较有影响的著作。夏道止等1994年出版的《高压直流输电系统的谐波分析及滤波》是近年出版的代表性著作。此外，唐统一等人和容健纲等人分别独立翻译了J.Arrillaga等的《电力系统谐波》一书，也在国内有较大的影响。

有关谐波问题的研究可以划分为以下四个方面：

（1）与谐波有关的功率定义和功率理论的研究；

（2）谐波分析以及谐波影响和危害的分析；

（3）谐波的补偿和抑制；

（4）与谐波有关的测量问题和限制谐波标准的研究。

2 谐波的危害

理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。在电力电子设备广泛应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还不严重，没有引起足够的重视。近四五十年来，各种电力电子装置的迅速普及使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面：

（1）谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。

（2）谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。

（3）谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使得上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起严重事故。

（4）谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。

（5）谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

3 粗略检测电源中是否含有高次谐波的简单方法

根据电容器对频率敏感的原理，用测量电容电流的办法，初步判断电源中是否含有高次谐波。

图1 判断电源是否含有高次谐波原理图

以我厂所辖的竹园变电站谐波测量为例，运用此原理在35kV1#站变的低压侧进行测量，测试结果如表1所示。

表1 竹园变电站35kV 1#站变处谐波测量数据

由测量结果可见，实测电流值与理论电流值相差不大，且存在仪表自身误差和读数误差的影响。因此可以判定，测量时竹园站35kV1#站变处高次谐波的含量不大。

4 结束语

谐波问题越来越受到人们的重视和关注，电力电子技术的进步与发展，将出现新的谐波源，分布式发电系统的谐波、智能电网的谐波问题等需要深入研究，认清谐波的危害，掌握谐波的检测方法，是我们分析研究谐波问题的前提和关键，谐波抑制技术需要多学科知识交叉融合，发现与研究新的谐波治理理论与技术是保障电力系统安全运行的必然要求。

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1004-7344（2016）13-0064-01

2016-4-15