电厂发电机的谐波危害分析和测试

贾云辉

【摘 要】随着我国经济的快速发展，各行各业都取得了非常大的成就，尤其是电力行业发展非常迅速，人们的生活水平得到了显著提升，人们对美好生活的追求变得越来越强烈，人们的需求变得越来越多，人们的日常生产和生活都离不开电力的使用，因此电力行业得到了非常迅速的发展，但是仍然会出现一些问题需要去解决，随着我国电力行业得到非常快速发展，电厂发电机谐波带来的影响特别严重，已经严重影响人们的正常生活，它对环境造成了非常严重的破坏。为了使得我们的生存环境受到很好的保护，一定要对电厂发电机谐波具有深刻的认识，详细的研究现阶段电厂发电机谐波会给我们社会带来什么样的危害，搭建具有等效性特征的模型，对电厂发电机谐波危害进行仔细的研究工作以后，可以凭借计算得到这种危害下的稳定电磁转矩，凭借一些相关实验可以得到什么因素会导致这种危害的出现，仔细研究这种危害带来的严重影响。

【关键词】电厂；发电机；谐波危害；分析；测试

0 引言

一种非线性的拓扑负载就是非线性负载，在这个运行过程中没有办法防止出现畸形波形，把这样的波形注入电网以后，就会在很大程度上对整个电网造成非常严重的不良影响，目前非常多的相关研究工作人员都在努力去研究谐波造成的电能质量变化情况。比如说旋转电机、继电保护装置、通讯装置、旋转电机、电容器组，这些电力设备都会受到谐波的影响，特别多的相关电力企业根本没有能力防止这样的危害，不仅会使得发电机寿命缩短，而且还会对人们的利益造成损失。

1 电厂发电机谐波的产生过程

总体来看，电厂发电机工作的整个过程，涉及到输电、发电、用电和配电，在发电机工作的整个过程中用电过程产生的谐波最多，完全对称是发电机三相绕组必要的组成部分，这确保发电机内部铁心均匀一致，这个过程中就会产生大量的谐波，并且会受到环境工艺制作技术等因素的干扰，这过程中同样会产生一定的谐波。大数量的电力变压器是配电系统和输电系统中存在的相应设备，并且谐波出现的频率会发生变化，变压器铁心饱和度越强，工作点就会偏离线性，那么产生的谐波电流就会变得很大，超过三次严重的谐波电流就会达到额定电流的 6% 左右。

2 电厂发电机谐波存在于整流设备中

电厂发电机运营的整个过程中，很多设备都会造成一定量谐波的产生，比如说变频装置、整流设备、重启电源和变频装置以及家用电器都会产生谐波。据说会相关信息表明，在整个发电机工作过程中蒸馏设备产生的谐波占据了 35% 左右，是整个工作过程最大的谐波源。还有就是变频器工作中也会产生一定量的谐波，比如说家用电器和充气垫光源是最常见的谐波源，高压汞灯、荧光灯、金属卤化物灯和高压钠灯都具有非线性特征，同样会产生大量的谐波给发电机造成危害。

3 现阶段电厂发电机谐波危害性分析和测试

3.1 电厂发电机谐波会对变压器造成危害

电厂发电机运行过程中产生的大量谐波对电网造成的危害很大，特别是对变压器的影响，在工作的整个过程中，出现的基波电流和谐波电流会通过变压器这一装置，变压器出现严重饱和情况是受到高频率谐波的影响。在这一个过程中，变压器的磁通和铜损会受到大强度的消耗，进一步加大了变压器的噪音，导致变压器不能完成相应的负荷输出任务，当谐波的频率到达峰值时，变压器就会出现绝缘破坏，这对于电网和配电室的安全运行有很大的安全隐患。

3.2 电厂发电机谐波会对电容器造成危害

电厂发电机在正常工作的时候会出现非常多的谐波会给电容器带来非常多的不良影响，因为频率和容抗在电容器中成反比，频率越低电容器的容抗就越高，频率越高电容器的容抗就越低，在较高频率的条件下，电容器中会经过更多的谐波，那么加大了整个电容器的工作负担。在正常工作的时候，电容器如果载荷特别大就会导致出现非常大的损害，在这样的运行过程当中得到的高频率谐波会造成电容器出现谐振情况，如果发生特别高的谐振就会使得电容器会遭受到更加严重的危害，在最大程度上导致电容器发生一系列的不良状况，比如着火、漏液或爆炸，进一步导致整个电厂发电机出现特别严重的损伤，这就会严重影响人们的日常生活。

3.3 电厂发电机谐波对自动装置和继电保护的危害

电厂发电机在正常工作的时候会出现非常多的谐波，谐波会给整个电厂发电过程带来非常严重的不良影响，电厂发电机在正常工作的时候出现的谐波会给自动装置和继电保护装置带来非常严重的危害。尤其是由电流信号和电压信号启动的软件或继电保护装置，当波动的程度到达一个定值，在加上多次谐波叠加过程中超过了综合量的动作值，电流和电压继电器一旦启动，出现的谐波就会变得很敏感，这些电路在工作过程中输送出来的波量很小，牵扯到的元件整定值很低，所以输出量的谐波含有率很高，这样就会造成热量大量堆积产生较大的动作量。

3.4 电厂发电机谐波对相应其他电力设备的危害

电厂发电机在正常工作的时候就会有非常多的谐波产生，这么多的谐波会对相关电力装置造成特别严重的危害，谐波的出现会产生集肤效应对发电机的铁磁装置有特别大的不良影响，因此就会造成铁磁设备消耗的功率比以前大了不少，而且同时还会产生非常多的热量，发电机绝缘就会在很短时间内老化，也就会带来非常多的问题，比如噪音特别大、震动特别强、过热等，尤其是电路输送的时候电缆温度会变得非常高，这样就会导致特别严重的绝缘老化。发电机在工作的时候会出现特别多的谐波就会给电网带来非常严重的危害，使得非线性负载的功率得到大幅度的减小，得到的无功功率就会得到上升，频率和波形也出现了非常明显的变化，甚至可能会引起保护据动和互动、录波装置误体启动等问题。

4.实验测试

用示波器记录实验发电机的机端线电压和三相电流，波形如图 1 所示。

图 1 发电机端线电压、三相电流波形

实验可知，当发电机带整流负载时，受负载非线性工作特性的影响，发电机的机端线电压和三相电流的波形都发生了严重的畸变，含有大量的谐波。而且发电机伴随着震动现象，这是受谐波电磁转矩的影响，另外发电机的定子和转子发热严重。受非线性负载的影响，发电机的机端电压、电流以及转子电流都会有谐波分量；谐波对发电机的电磁转矩有很大的危害，产生了一系列的附加谐波稳定转矩和脉动转矩；谐波还会使发电机产生附加发热。

5 结束语

就目前电厂发电机谐波导致出现的危害作出详细的研究是非常重要的，一定要对整个过程做出合理的测试，按照谐波出现和傳播的一些特点，采取一些切实可行的措施来减少危害，尤其是在配电网过程里边，谐波被测试结束后，详细研究谐波的污染情况，就可以使得谐波对发电机的危害降低到最少。

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（作者单位：国核电力规划设计研究院有限公司）