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電力系統(tǒng)諧波及其抑制技術研究
諧波及其起源:
所謂諧波是指一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍，通常也稱之為高次諧波。
諧波主要由諧波電流源產(chǎn)生：當正弦基波電壓施加于非線性設備時，設備吸收的電流與施加的電壓波形不同，電流因而發(fā)生了畸變，由于負荷與電網(wǎng)相連，故諧波電流注入到電網(wǎng)中，這些設備就成了電力系統(tǒng)的諧波源。系統(tǒng)中的主要諧波源可分為兩類：含半導體的非線性元件，如各種整流設備、變流器、交直流換流設備、PWM變頻器等節(jié)能和控制用的電力電子設備；含電弧和鐵磁非線性設備的諧波源，如日光燈、交流電弧爐、變壓器及鐵磁諧振設備等。
國際上對電力諧波問題的研究大約起源于五六十年代，當時的研究主要是針對高壓直流輸電技術中變流器引起的電力系統(tǒng)諧波問題。進入70年代后，隨著電力電子技術的發(fā)展及其在工業(yè)、交通及家庭中的廣泛應用，諧波問題日趨嚴重，從而引起世界各國的高度重視。各種國際學術組織如電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）、國際電工委員會（IEC）和國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）相繼各自制定了包括供電系統(tǒng)、各項電力和用電設備以及家用電器在內的諧波標準。我國國家技術監(jiān)督局于1993年頒布了國家標準GB／T14549－93《電能質量公用電網(wǎng)諧波》，標準給出了公用電網(wǎng)諧波電壓、諧波電流的限制值。
高次諧波的危害:
諧波污染對電力系統(tǒng)的危害是嚴重的，主要表現(xiàn)在：
（1）諧波影響各種電氣設備的正常工作。對如發(fā)電機的旋轉電機產(chǎn)生附加功率損耗、發(fā)熱、機械振動和噪聲；對斷路器，當電流波形過零點時，由于諧波的存在可能造成高的di／dt，這將使開斷困難，并且延長故障電流的切除時間。
（2）諧波對供電線路產(chǎn)生了附加損耗。由于集膚效應和鄰近效應，使線路電阻隨頻率增加而提高，造成電能的浪費；由于中性線正常時流過電流很小，故其導線較細，當大量的三次諧波流過中性線時，會使導線過熱，損害絕緣，引起短路甚至火災。
（3）使電網(wǎng)中的電容器產(chǎn)生諧振。工頻下，系統(tǒng)裝設的各種用途的電容器比系統(tǒng)中的感抗要大得多，不會產(chǎn)生諧振，但諧波頻率時，感抗值成倍增加而容抗值成倍減少，這就有可能出現(xiàn)諧振，諧振將放大諧波電流，導致電容器等設備被燒毀。
（4）諧波將使繼電保護和自動裝置出現(xiàn)誤動作，并使儀表和電能計量出現(xiàn)較大誤差。
諧波對其他系統(tǒng)及電力用戶危害也很大：如對附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者出現(xiàn)噪聲，降低通信質量，重者丟失信息，使通信系統(tǒng)無法正常工作，影響電子設備工作精度，使精密機械加工的產(chǎn)品質量降低；設備壽命縮短，家用電器工況變壞等。
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