谐波对供电系统及其供用电设备的影响-第2页-北极星售电网

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过去由于接入供电系统的非线性设备较小，在系统中引起的谐波电流也很小，因此对电力质量的影响并不大。但随着电子技术的发展，使用大功率半导体开关器件以及各类开关电源的产品的情况增多，如电视机、空调器、节能灯、调光器、洗衣机、微波炉、信息技术设备等迅速涌入居民家庭。虽然每台设备向电网注入的谐波电流不大，但这些设备数量大、分布广，且有些家用电器如电视机、空调器等在使用时具有集中的特点，在某些时段会使注入到电网的谐波电流对公用电网造成的谐波问题特别突出。不但使接入该电网的设备无法正常工作，甚至会造成故障，而且还会使供电系统中性线承受的电流超载，影响供电系统的电力输送。因此谐波问题已引起各有关方面的高度关注。谐波对供电系统及其供用电设备的影响主要表现在以下几个方面。

3.1增加了发、输、供和供用电设备的附加损耗，使设备过热，降低设备的效率和利用率

由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应的作用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗和电能损耗，使导体严重发热。

3.1.1对旋转电机的影响

谐波对旋转电机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。由于集肤效应，磁滞、涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁芯和绕组中产生的附加损耗也在增加。在供电系统中，用户的电动机负荷约占整个负荷的85%。因此，谐波使电力用户电动机总的附加损耗增加的影响最为明显。由于电动机的出力一般不能按发热情况进行调整，由谐波引起电动机的发热效应是按它能承受的谐波电压折算成等值的基波负序电压来考虑的。试验表明，在额定出力下持续承受为3%额定电压的负序电压时，电动机的绝缘寿命要减少一半。因此，国际上通常的作法是建议在持续工作的条件下，电动机承受的负序电压不宜超过额定电压的2%。

虽然谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩影响不大，但谐波会产生显著的脉;中转矩，由此可能出现电机转轴扭曲振动的问题。这种振荡力矩使汽轮发电机的转子元件发生扭振，并使汽轮机叶片产生疲劳循环。

3.1.2对变压器的影响

谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是3次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，导致绕组过热;对全星形连接的变压器，当绕组中性点接地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成3次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。

3.1.3对输电线路的影响

由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗也增加。在供应电网的损耗中，变压器和输电线路的损耗占了大部分，所以谐波使电网网损增大。谐波还使三相供电系统中中性线的电流增大，导致中性线过载。输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生谐波的设备形成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生联谐振或并联谐振。一般情况下，并联谐波的谐振所产生的谐波过电压和过电流对相关设备的危害性较大。当注入电网的谐波的频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时，会激励电感、电容产生部分谐振，形成谐波放大。在这种情况下，谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现误动，导致损坏设备，与此同时还可产生相当大的谐波网损。对于电力电缆线路，由于电缆的对地电容比架空线路约大10-20倍，而感抗约为架空线路的1/2~1/3，因此更容易激励出较大的谐波谐振和谐波放大，造成绝缘被击穿的事故。

原标题：谐波对供电系统及其供用电设备的影响

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