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【摘 要】本文笔者主要阐述了电力电力谐波的危害和抑制谐波的技术，以供参考。
【关键词】电力谐波 危害 抑制技术
一、前言
随着微电子技术集成度的提高，微电子器件工作电压变得更低，耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。
二、电力谐波的危害
电力谐波的危害主要表现在以下几个方面：
（一）引起供电电压畸变。
（二）增加用电设备消耗的功率，降低系统的功率因数。
（三）增加了输电线路的损耗，缩短了输电线寿命。
（四）增加变压器损耗。谐波使变压器铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗和导体外部因漏通而引起的杂散损耗。同时也使铁耗增加。
（五）对电容器的影响。谐波对电容器的危害是通过电效应、热效应和谐振引起谐波电流放大。
（六）造成继电保护、自动装置工作紊乱。谐波改变继电器的工作特性，这与继电器的设计特点和原理有关。当有谐波畸变时，依靠采样数据或过零工作的数字继电器容易产生误差。谐波对过电流、欠电压、距离、频率继电器等均会引起误动、拒动、保护装置失灵或动作不稳定。
（七）增加感应电动机的损耗，使电动机过热。另外，当电动机的谐波电流频率接近某零件固有频率时，会使电动机产生机械振动，发出噪声。
（八）造成换流装置不能正常工作。当换流装置的容量达到电网短路容量的1/3.1/2或以上时，或者虽未达到此值而电网参数易引起较低次谐波次数（第2次至第9次）的谐波谐振时，交流电网电压畸变可能引起常规控制角的触发脉冲间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使整流器工作不稳定，对逆变器可能发生连续的换相失败而无法工作。
（九）引起电力计量误差。用户为线性用户时，谐波潮流主要由系统注入线性用户，电能表计量的是该用户吸收的基波电能和部分或全部谐波电能，计量值大于基波电能，线性用户不但要多交电费，还要受到谐波破坏。用户为非线性用户时，用户除了自身消耗部分谐波，还向电网输送谐波，电能表计量电能时基波电能和扣除这部分谐波电能的部分和或全部和，计量值小于基波电能。因此，非线性用户（谐波源）不仅污染电网，还少交了电费。
（十）干扰通信系统。谐波通过电容祸合、电磁感应、电气传导对通信系统产生干扰，如损害通话清晰度、引起危害过电压等。
（十一）对其它设备影响。谐波还会对以下设备产生影响：使断路器断弧困难，断路器开断能力降低；引起避雷器谐波过电压而损害；延迟或阻碍消弧线圈灭弧作用；电压互感器由于谐振而损害；增大中性线电流；电视机图像变坏、翻滚：收音机引起杂音；微机系统数据传输系统、自动录波系统出现数据丢失、误动、误显示和波形异常等。
三、电力谐波抑制技术
（一）整机电源需留有较大贮备量。为了使测量、控制装置能满足负载较大变化范围，因此在设计整机电源时，可给予较大贮备量，一般选取0.5～1倍余量；
（二）对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电。因为测量、控制装置的许多干扰是由电源线窜入的，因此在规划供电线路时，对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电；
（三）分开测量、控制装置的供电与动力装置的供电。因为动力装置的负荷变动大，测量、控制、微机及电视机的负荷小，动力装置产生的干扰大，供电电源分开后，测量、控制、微机及电视机的电源与动力装置的电源相互隔离，可以大大减少通过电源线的干扰。
（四）开关电源干扰的抑制技术。一般采用的办法是：电源滤波、屏蔽及减少开关电源本身干扰能量。采用电源滤波器，电源滤波器可以阻止电网中的干扰进入开关电源，也可以阻止开关电源的干扰进入电网。屏蔽技术可以有效地防止向外辐射干扰。减少开关电源本身干扰，利用改善线圈绕制工艺，确保绕组之间紧密耦合，以减少变压器漏感。还可以在高频整流二極管上串入可饱和磁芯线圈，利用流过反向电流时，因磁芯不饱和而产生的较大电势阻止反向电流上升。
（五）变压器空载合闸涌流抑止方法。根据方程Φ1=-Φmcos（ωt+α）=Φmsinωt，如果合闸时，α=90（即U1=U1m便合闸），则：Φ1=-Φmcos（ωt+α）=Φmsinωt没有暂态分量，合闸后磁通立即进入稳定状态，理论上可以避免冲击涌流过程。
（六）抑制单相电容器组开断瞬态过电压方法。如果采用选相断路器投切电容器，则可以消除或大大降低投切电容器产生的瞬态过电压，从而使接在母线上的电力电子调速系统可以稳定地工作，接在母线上的其余设备也可不受过电压干扰的影响。
（七）抑制电压互感器铁磁谐振方法。其方法是要使它脱离谐振区，采用中性点不接地的电压互感器或采用电容分压器可以从根本上避免铁磁谐振。
（八）抑止整流和逆变产生的电力谐波。1.在变频器前加装电源滤波器。一种成本比较低的方法是在电源侧加装三只680μf250VAC的电容，（分别接在L-N上）这种方法可使电磁干扰电流降至原来的1/10，效果较明显；2.变频器的电源电缆采用屏蔽电缆，屏蔽电缆穿铁管并接地，输出电缆也穿铁管并接地，屏蔽层应在接变频器处和电机处两端都接地。
（九）抑止电弧炉运行时的干扰：1.在合适地段加入电容补偿装置，补偿无功波动；2.可以重新安排供电系统。
对于谐波问题，有些专家们预测“谐波未来将是电力供电系统的最大污染”为增强人们的环保意识，防患于未然，国家已制定出治理谐波的各种法律、法规，明确管理机构，实施严格的监控，推广与引进“环保电气产品”，将谐波抑制在源头，尤其我国现已加入WTO，更应充分利用技术壁垒这一合理的手段，来维护自身利益，以减少公用电网污染，保证公用电网的纯净度，提高电源质量，改善生存环境，为实现社会与国民经济的可持续稳定地发展，为国防建设的日益强大提供可靠的优质电源保证。
参考文献：
[1]朗文川；供电系统谐波的产生、危害及其防护对策；《高电压技术》2002（06）.
[2]孙树勤，林海雪；干扰性负荷的供电[M] ；北京：中国电力出版社；1999.
[3]杨斌文；电力系统中谐波的抑制方法[J ] ；电气时代，2002.
【关键词】电力谐波 危害 抑制技术
一、前言
随着微电子技术集成度的提高，微电子器件工作电压变得更低，耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。
二、电力谐波的危害
电力谐波的危害主要表现在以下几个方面：
（一）引起供电电压畸变。
（二）增加用电设备消耗的功率，降低系统的功率因数。
（三）增加了输电线路的损耗，缩短了输电线寿命。
（四）增加变压器损耗。谐波使变压器铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗和导体外部因漏通而引起的杂散损耗。同时也使铁耗增加。
（五）对电容器的影响。谐波对电容器的危害是通过电效应、热效应和谐振引起谐波电流放大。
（六）造成继电保护、自动装置工作紊乱。谐波改变继电器的工作特性，这与继电器的设计特点和原理有关。当有谐波畸变时，依靠采样数据或过零工作的数字继电器容易产生误差。谐波对过电流、欠电压、距离、频率继电器等均会引起误动、拒动、保护装置失灵或动作不稳定。
（七）增加感应电动机的损耗，使电动机过热。另外，当电动机的谐波电流频率接近某零件固有频率时，会使电动机产生机械振动，发出噪声。
（八）造成换流装置不能正常工作。当换流装置的容量达到电网短路容量的1/3.1/2或以上时，或者虽未达到此值而电网参数易引起较低次谐波次数（第2次至第9次）的谐波谐振时，交流电网电压畸变可能引起常规控制角的触发脉冲间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使整流器工作不稳定，对逆变器可能发生连续的换相失败而无法工作。
（九）引起电力计量误差。用户为线性用户时，谐波潮流主要由系统注入线性用户，电能表计量的是该用户吸收的基波电能和部分或全部谐波电能，计量值大于基波电能，线性用户不但要多交电费，还要受到谐波破坏。用户为非线性用户时，用户除了自身消耗部分谐波，还向电网输送谐波，电能表计量电能时基波电能和扣除这部分谐波电能的部分和或全部和，计量值小于基波电能。因此，非线性用户（谐波源）不仅污染电网，还少交了电费。
（十）干扰通信系统。谐波通过电容祸合、电磁感应、电气传导对通信系统产生干扰，如损害通话清晰度、引起危害过电压等。
（十一）对其它设备影响。谐波还会对以下设备产生影响：使断路器断弧困难，断路器开断能力降低；引起避雷器谐波过电压而损害；延迟或阻碍消弧线圈灭弧作用；电压互感器由于谐振而损害；增大中性线电流；电视机图像变坏、翻滚：收音机引起杂音；微机系统数据传输系统、自动录波系统出现数据丢失、误动、误显示和波形异常等。
三、电力谐波抑制技术
（一）整机电源需留有较大贮备量。为了使测量、控制装置能满足负载较大变化范围，因此在设计整机电源时，可给予较大贮备量，一般选取0.5～1倍余量；
（二）对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电。因为测量、控制装置的许多干扰是由电源线窜入的，因此在规划供电线路时，对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电；
（三）分开测量、控制装置的供电与动力装置的供电。因为动力装置的负荷变动大，测量、控制、微机及电视机的负荷小，动力装置产生的干扰大，供电电源分开后，测量、控制、微机及电视机的电源与动力装置的电源相互隔离，可以大大减少通过电源线的干扰。
（四）开关电源干扰的抑制技术。一般采用的办法是：电源滤波、屏蔽及减少开关电源本身干扰能量。采用电源滤波器，电源滤波器可以阻止电网中的干扰进入开关电源，也可以阻止开关电源的干扰进入电网。屏蔽技术可以有效地防止向外辐射干扰。减少开关电源本身干扰，利用改善线圈绕制工艺，确保绕组之间紧密耦合，以减少变压器漏感。还可以在高频整流二極管上串入可饱和磁芯线圈，利用流过反向电流时，因磁芯不饱和而产生的较大电势阻止反向电流上升。
（五）变压器空载合闸涌流抑止方法。根据方程Φ1=-Φmcos（ωt+α）=Φmsinωt，如果合闸时，α=90（即U1=U1m便合闸），则：Φ1=-Φmcos（ωt+α）=Φmsinωt没有暂态分量，合闸后磁通立即进入稳定状态，理论上可以避免冲击涌流过程。
（六）抑制单相电容器组开断瞬态过电压方法。如果采用选相断路器投切电容器，则可以消除或大大降低投切电容器产生的瞬态过电压，从而使接在母线上的电力电子调速系统可以稳定地工作，接在母线上的其余设备也可不受过电压干扰的影响。
（七）抑制电压互感器铁磁谐振方法。其方法是要使它脱离谐振区，采用中性点不接地的电压互感器或采用电容分压器可以从根本上避免铁磁谐振。
（八）抑止整流和逆变产生的电力谐波。1.在变频器前加装电源滤波器。一种成本比较低的方法是在电源侧加装三只680μf250VAC的电容，（分别接在L-N上）这种方法可使电磁干扰电流降至原来的1/10，效果较明显；2.变频器的电源电缆采用屏蔽电缆，屏蔽电缆穿铁管并接地，输出电缆也穿铁管并接地，屏蔽层应在接变频器处和电机处两端都接地。
（九）抑止电弧炉运行时的干扰：1.在合适地段加入电容补偿装置，补偿无功波动；2.可以重新安排供电系统。
对于谐波问题，有些专家们预测“谐波未来将是电力供电系统的最大污染”为增强人们的环保意识，防患于未然，国家已制定出治理谐波的各种法律、法规，明确管理机构，实施严格的监控，推广与引进“环保电气产品”，将谐波抑制在源头，尤其我国现已加入WTO，更应充分利用技术壁垒这一合理的手段，来维护自身利益，以减少公用电网污染，保证公用电网的纯净度，提高电源质量，改善生存环境，为实现社会与国民经济的可持续稳定地发展，为国防建设的日益强大提供可靠的优质电源保证。
参考文献：
[1]朗文川；供电系统谐波的产生、危害及其防护对策；《高电压技术》2002（06）.
[2]孙树勤，林海雪；干扰性负荷的供电[M] ；北京：中国电力出版社；1999.
[3]杨斌文；电力系统中谐波的抑制方法[J ] ；电气时代，2002.