电网中谐波的危害及减少谐波的措施

【摘要】在电网系统中，主要包含多种电容元件、电感等，将其结合到一起，能够组建成不同自振频率的振荡回路，因此，在开关操作发生故障的时候，电网系统中的某些部位就会出现严重的谐振现象，随之发生了谐波。从实际情况来看，谐波的发生会对发电设备产生不利的影响，不利于用电设备效率的提升，使得电气设备发热，最终影响设备的使用时间。与此同时，谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使得计算结果不准确。本文主要分析了电网中谐波的危害性以及产生原因，提出了相应的解决措施。

【关键词】电网；谐波危害；产生原因；减少谐波的措施

现阶段，电力电子技术得到了快速的发展，它从一定程度上促进了电力系统的完善性，其在不断发展的基础上产生了严重的谐波问题，针对这一现象，必须加大管理力度来进行控制，将该现象彻底解决。

1、产生谐波的原因和预防谐波的必要性

1.1线性谐振产生的谐波

在电网系统中，线性谐振是一种比较简单的谐振方式，线性谐振电路中的参数作为常数的一种，当电压和电流发生变化的时候，其并不会随之出现改变，比如，不带铁芯的电感元件和线性的带铁芯电感元件相互接触的情况下，便会形成谐振回路。受到交流电压的影响，在电源的频率和系统自振频率相互接触或者一致的情况下便会出现激烈的线性谐振现象。

1.2配电变压器产生谐波情况

在输配电系统运行过程中，一般是电力变压器没产生谐波，由于变压器铁芯呈现饱和状态，磁化曲线具备非线性特点，并且，在对变压器进行设计的过程中，重点从它的经济性上加以考虑，对于工作磁密的选择，则是在磁化曲线的近饱和阶段，如此一来的话，就会使电流呈现波形状，从实际情况来看，这一形状的大小和磁路的结构形式以及铁芯的实际饱和程度有着直接的联系性，从中看出，铁芯的饱和程度越高，那么变压器工作点和线性之间的距离就会更加的远。在有的情况下，3次谐波电流能够达到规定电流的0.5倍左右。

1.3非线性荷载方面

当前，在电力电子技术不断发展的背景下，在供电系统中，增加了较多的非线性荷载，从低压小容量家用电器到高压大容量的工业交、直流变换装置都有着广泛应用。非线性用电设备已是产生谐波的主要原因。

1.4必要性

随着现代的经济的快速进步以及生产技术的提高，推动了我国电力以及相关电子技术的不断发展，最近几年，电力电子技术也在不断的进行创新。可是，其在发展技术的同时也导致了电力谐波在这一行业的影响逐步的增大，并且电力谐波已经在一定程度上成为了威胁电网以及相关电气设备的电力行业的公害，严重影响了相关电力设备的运行。在进行电力谐波的具体危害时，首先要从其来源以及我们可以通过何种方式来进行电力谐波的危害分析，并且如何在最大程度上减小相关损失，是当下在电力企业发展的首要的亟待解决的问题。当我们在进行电力谐波具体的有关防治工作在展开的同时，必须要确保相关设施电网的正常运行，采用这种方法也是对于电力行业经济效益提高具有显著的作用。

2、有关于电力谐波的相关具体概述

在电力谐波繁琐的电波周期性的振动当中，在其中包含具体的谐波以及基波。并且在这项电力波当中，和这个震波频率最长周期相等的正弦波的有关分量在此称为电力谐波的基波频率，如果这个波段的具体基波频率和这个周期的频率相同，在一定程度上可以成为基本的频率。在这个波段内的频率相当于原先基本频率的整的倍数的正弦波的分量可以稱之为电力的谐波。在有关的记载信号的具有理论方面，对于电力谐波的基本定义为：在一个相关的任意周期信号内，在一定的特定条件之下，可以分解成很多个单一单频率的相关正弦波的继续叠加，在进行相关正弦波的具体频率当中，都是在排列排布过程中依据自然数列进行相关排序，例如，方f，2f，3f ，.........，等等不同的数列排布。换句话说，也就是在具体的一整个系列的是f，2f，3f，4f等等频率排布模式的单一型的频率正弦波，在上述的情况下可以自己任意组合以及合成任意周期内的相关波形。在上述这些相关正弦波当中，根据不同的频率额阶段进行具体的划分，在进行波段的具体测量中，在所有频率中，最低频率的为电力的基波。在上述中所提及的f为最基准的基频，在上述描述当中，有关频率描述为2f，3f，4f......的频率的信号为谐波。基波以及谐波都是来源于声学，并且逐步的深入到电学当中的，于是在于电信号当中就有基波以及谐波的信号之说。在我国的家庭用电中，多用的时50NZ的基波电压，在具体的电网中，则常见的多为奇数谐波，在电力系统运行过程当中，还存在一些电波是基数频率额整数倍，称之为次谐波。

3、在具体的电力谐波的产生以及对于电网的危害

当我们在进行具体的电网中特殊设备的操作时，例如大型功率的整流器以及相关的变频器，电弧炉等，这类设备的有关工作电流以及相关的工作电压都不是按照标准的配比正弦值进行配比，由此所带来的负荷的负载模式为非线性的负荷。并且在进行负荷的过程当中，在发电机发生出的有关电能当中，都是产出的比较标准的50赫兹的基波频率模式，当我们遇到这类电气的正常工作时，可以对于基波进行相关更改，例如在大功率整流器，可以进行改成1000赫兹等，在这种形式下产生了电力谐波。在进行电网以及相关电器的设备正常运行时，电力谐波的具体损害可以从下文当中进行具体有效分析：

①在相关电力系统当中的系统运营中，在非线性设备具体工作中产生的频率波段为电力谐波。通过这一点我们可以看出，电力谐波的主要能量来源是在于电力发电系统的总的电力以及电能。因此，在进行电力谐波的产生以及运行时，就会把在电力系统当中总的电力工能进行具体的频率损耗，在电力损耗过程当中，同时也是将电力总工能当中的工能转换为电力谐波的具体能源。在继续进行能量的系统返还，总的情况遵守能量守恒，在这种情况下可以避免能量不必须的损耗情况。

②在有关的输电线路当中，电力谐波对于其相关的影响，在进行电力谐波的传导时，都是通过相关的媒介，例如，输电以及相关的配电线路，在一定情况下产生电阻，从而在一定程度下产生热能阻碍，由此造成了电力系统当中电压的下降从而在很大程度上影响电力系统的正常运行。还存在于另外的一种情况，当谐波的电流正弦波峰的峰值与基波的有关峰值进行重合以及叠加时，在导体的表面，容易出现放电现象的发生，即光晕的产生，在这种情况之下，非常容易造成配电线路放电，从而导致电量的损耗。

③在进行电力系统的保护措施当中，继电保护是系统当中最重要的保护电力的装置，然而，假设在具体的电力谐波产生之后，会对继电器正常工作产生影响，从而致使电网受到破坏，影响正常运行，造成损失。

④在相关的电力系统当中，特别是在配电的环节里，在电力基波方面，极容易与电力的有关谐波造成振动共鸣的现象，由此会导致在配电线路当中的放电现象，从而致使电流以及系统电压受损，对于电力系统的正常运行造成中断，对于电力造成损失。

⑤当电力所造成的电力谢波德电流在进入具体的定子以后，当我们在发现电流过电量过于大时，会引发电机过热，由此会致使电机线路的损害，对于电机系统造成损失。当面对过的电流量过于少时，同时也会加速电动机组损耗，从而减少电机的使用年限。

⑥电力谐波还会在通讯方面产生影响，造成通迅讯号减弱以及降低通讯质量。

4、进行电力谐波具体有效的防治办法

在对于电力谐波的防治措施当中，具体的办法包含以下几点：

①增加相关设备的抗干扰能力，当我们面对受到谐电波影响比较大的装置，可以在外部进行保护装置的设置，提高使用年限。

②进行电力谐波的控制管理工作，在电力公司发现谐波损害时，应该及时的对于这个地区的谐波损害数据进行分析，科学测量，对于影响地区进行科学划分，从而逐渐的治理把控。对于电力谐波影响较大的地区，电力公司应该加强监控，通过科学分析，数据累积，进行精准测量，从而避免谐波电流造成计量不准而造成的經济损失，另外对该地区的线损管理更应该进行科学管理，确保无人为情况造成电量流失，保证安全性。

③进行设备的电力滤波器的处理，首先来说滤波器有两种，无源滤波器以及有源滤波器。在进行电力谐波的控制中，无源滤波器比较常见也比较常使用并且对于电力谐波具有显著作用，可以在一定程度上进行电网的保护工作，阻碍谐电流进入电网。

结论：

在本篇文章中，通过对于电力谐波的分析，具体的讲明了谐波产生的原因并且在文章当中也表述了其中的危害，根据实际情况，提出了具体的防范措施。随着科技的发展以及电子技术的完善，电力谐波所造成的影响越来越大，同时危害着电网安全，通过科学的高速发展，可以使得电力谐波本身的影响早日消除，来保障电网稳定运行。

参考文献：

[1]程浩忠，吴浩.电力系统无功与电压稳定性[M].中国电力出版社，2016.

[2]陈珩.电力系统稳态分析[M].（第三版）.中国电力出版社，2017.

[3]李杰珍，黎建华.电力谐波去电网安全的危害.广西桂东电力股份有限公司，广西贺州四川电力技术.2016.

作者简介：

陈志盛，广东南海国际建筑设计有限公司，广东佛山。