谐波电流范文1
关键词：谐波电流；电力系统；检测
一、引言
近年来，随着电力电子技术的迅速发展，各种新型电力电子器件相继进入市场，随之而来的谐波污染日益严重，由电网谐波引起的电能质量问题也日益受到重视，采用有源电力滤波器已成为谐波补偿的一种重要趋势。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等，极性相反的补偿电流与其相抵消，其中，谐波电流的正确检测是决定补偿效果的重要环节。下面就分别论述一下目前这几种谐波电流检测方法。
二、谐波电流的检测方法
(一）模拟滤波器
模拟滤波器的实现方法是：当信号不含低于基频的次谐波时采用低通滤波器，当信号含有次谐波时采用带通滤波器来获得基波分量，用减法从信号中减去基波分量就得到分量。该方法具有简单快速的优点，但是这种检测方式有很多缺陷：对环境的依赖较高，当，电网频率波动或滤波器的元件参数变化时效果变差：无法分离出基波中的有功与无功分量；当谐波频率与基波接近时，滤波器的归一化截止频率很小，波动特性很差；特别是当基波频率不固定而在较大范围波动时，滤波器设计非常困难。
（二）Fryze有功电流检测
其原理是将负载电流分解为与电压波形一致的分量，将其余分量为广义无功电流（包括谐波电流）。它的缺点是：因为Fryze的功率定义是建立在平均功率基础上的，需要一个周期的积分，有至少一个周期的延时，不适于负载变化频繁的场合。而且只能同时检测出谐波及无功电流，不能只检测谐波电流或只检测无功电流，有很大的局限性。
（三）基于FFT的谐波电流检测
离散傅立叶变换DFT（DiscreteFourierTransform）在实际中非常重要，利用它可以计算信号的频谱、功率谱和线性卷积等。但是当N很大时，DFT的计算量太大，这样使DFT的应用受到限制。1965年J.W.Colley和J.W.Tukey提出快速傅立叶变换，大大减少了计算量。FFT并不是DFT的另一种变换，而是为了减少DFT计算次数的一种有效的快速算法。基于FFTDE 的谐波电流检测，是一种建立在傅立叶分析基础上的数字化分析方法。其工作原理如图1—2所示。其中i1表示负载电流，ic表示检测所的谐波电流。
图1的工作原理是：在同步脉冲作用下将模拟信号进行离散化处理，通过模拟转换器变为数字量，再用数字分析的方法，快速傅立叶变换（FFT）进行处理，最后得到各次谐波幅值和相位系数，经过低通滤波器（LPF）检测出所需要的信号，对于检测出的信号作FFT反变换即得补偿电流信号。如果需要得到其模拟量，需要用到
数摸转换器再把数字量转化为模拟量。采用这种方法需要有高精度的数摸转换器，同时要求输入信号有较高的信噪比。基于傅立叶的数学化分析方法，要求被补偿的波形是周期变化，否则会带来较大的误差。这种方法的优点是可以选择拟消除的谐波次数，缺点是具有较长的时间延迟，实时性差，存在栅栏效应和泄漏现象，使得算出的信号参数：频率、幅值和相位不准，尤其是相位误差很大，无法满足准确的谐波测量要求。
(四）同步检测法
对于同步检测法用于不平衡三相系统中无功和谐波电流的补偿，其基本思想是分别考虑各相情况，并把补偿分量分配到三相中，统一确定各相补偿电流。但是由于该检测法实现根据总平均功率确定补偿后电流，再计算出补偿指令电流，而在计算补偿后电流时，不仅需要知道三相电路的平均功率，还需要知道每个相电压的幅值，因此检测过程中的延迟较大，也仅适用于三相电压均为正弦波的情况，若电压波形存在畸变，必将影响检测精度。
（五）基于瞬时无功补偿理论的检测方法
（1）瞬时无功功率的基础理论。三相电路瞬时无功功率理论首次于1983年由赤木泰文提出，以后该理论经过不断研究逐渐完善。赤木泰文最初提出的理论亦称pq理论，是以瞬时实功率p和瞬时虚功率q的定义为基础，其主要一点不足是未对有关的电流量进行定义。下面介绍以瞬时电流ip和iq为基础的理论体系。设三相电路各相电压和电流的瞬时值分别为 va、vb、vc和ia、ib、ic。分别为分析问题方便，把它们变换到α－β两相正交的坐标系上研究。由下面的变换可以得到α、β两相瞬时电压vα、vβ和α、β两相瞬时电流iα、iβ。严格地讲，基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法仅适用于三相三线制、电源电压为三相对称无畸变、三相负荷平衡的负载谐波电流的检测。所以，在有源电力谐波滤波器设计中必须针对具体电网和负载的特点采取相应措施来消除或减小各种不利因数的影响：①变流器尽可能采用三相三线制接法的桥式电路，从而避免零序电流的存在。②如果只需要谐波电流的检测，则只要一组与电源同频率的三相对称正弦电压，此电压不必是负荷的实际供电电源电压。因此，为了避免变流器网侧电源电压波形畸变严重，可采取下列措施之一：A、三相电源电压经过低通滤波器滤除高次谐波后再参与谐波电流的检测运算，此时要求三相所用的低通滤波器特性一致；B、运用锁相技术产生三相正弦电压，再参与瞬时谐波电流的检测运算。
二、结语
本文从理论上对有源电力滤波器的实现技术和控制策略进行研究，提出了以上几种有源电力滤波器谐波电流的检测方法。由于这几种检测方法在应用中都有其局限性，因此，针对有源电力滤波器的检测技术和控制策略还需要做进一步的探索。随着计算机运算速度的提高和高速微处理器（DSP）的出现，为控制系统的数字化奠定了基础。有源电力滤波器要求其控制电路必须能完成实时检测、计算并做出决策，这就为计算机开辟了崭新的应用领域，必将为有源电力滤波器的实用化发挥越来越重要的作用。
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谐波电流范文2
关键词：谐波电流 中性线过载 火灾 预防措施
中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）14-0031-02
Prevention Countermeasures of Harmonic Current Fire Accident
Wang Xihong；Wang Chunxu；Li Dongpeng
（①Ji'nan Engineering Vocational and Technical College，Ji'nan 250200，China；②Ji'nan Railway Scheduling Office，Ji'nan 250001，China）
Abstract: The rapid development of China's economic construction and the large increase of electrical equipment bring the risk to the safe operation of electrical circuits. Harmonic currents may cause the current superposition effect in neutral line of three-phase power supply system, which results in current increases in the neutral line, the heat increasing, triggering building electrical fire accident.
Key words: harmonic electric current；neutral over loading；fire；the measure of preventin
1谐波电流的产生
1.1 谐波电流的概念正弦信号是周期信号中惟一可以用相量来表示的周期信号。而其他周期信号是不能用相量表示的。那些非正弦周期信号可以用Fourier级数将它们分解成许多不同频率的正弦分量，这种方法称为谐波分析。
在电工和电子技术中经常会遇到非周期信号，可以将它们展开成如式（1）所示的收敛的三角级数：
u=U0+U1msin（ωt+φ1）+U2msin（2ωt+φ2）+…
=U0+■Unmsin（nωt+φn）（1）
这一无穷三角级数称为Fourier级数。其中U0为常数，称为直流分量，也就是u在一个周期内的平均值；U1msin（ωt+φ1）是与u同频率的正弦分量，称为基波或一次谐波；U2msin（2ωt+φ2）是频率为u的频率的两倍的正弦分量，称为二次谐波；其他依此类推，称为三次谐波、四次谐波……除了直流分量和基波以外，其余各次谐波称为高次谐波。同样，我们可以把满足Dirichlet条件的非正弦周期电流展开成如式（1）的Fourier级数，它包含各次谐波，所以通常把非正弦周期电流称为谐波电流。
1.2 非正弦周期电流的产生非正弦周期电流的产生原因在现实生活中是多种多样的，大致可以分为三类：①多个不同频率的电源。依照电流的叠加原理，可以算出各个不同频率电源产生的电流，将其瞬时值相加，就会得到非正弦周期电流。②非正弦周期的电源。在非正弦周期电路中的电流源或电压源作用于线性负载时，电路中也会产生非正弦周期电流。③非线性负载。当电流流经线性负载时，负载上电流与所施加的电压呈线性关系，产生理想的正弦周期电流；而当电流流经带镇流器或内含整流电路的用电设备以及开关电源设备等非线性负载时，其电流波形会发生畸变。线路阻抗中如果有畸变的电流流过的时候，阻抗上就会形成电压降（其包含谐波成分），从而使得产生畸变的还有负载端的电压波形，当线性负载被施加上电压的时候，负载的电流波形同样会产生畸变。如此一来，在电气装置中，电流波形与电压波形相互为因果，均形成畸变而带各次谐波。
2谐波电流的危害
在当前社会生活中，非线性负载不断地增多，尤其是在很大程度上使用诸如可以产生三次谐波的气体放电灯等的状况下，势必不能够避免中性线过载的情况发生。在电气消防安全检查的过程中，见到的最多隐患情况就是相线电流小于中性线电流，从而产生的电器火灾常常发生，因此我们应警惕这种电器危险。
谐波致使的危害有多方面的情况，有时人们不会轻易地发现这种危害，一方面给可以对三相供电系统的中性线造成过载；另一方面还有很多的危害，诸如：三相感应电动机烧毁，变压器由于－Y连接方式的变压器原边环流引起过热被烧毁等等。
3中性线过载与火灾事故的预防
如何去应对这些隐患控制在最理想的状态，然后加强检测，及时发现谐波，将危害限制在萌芽状态是目前我们所考虑的问题。
3.1 非正弦畸变电流测量及其仪表选用对于三相不平衡非线性负载的低压配电系统，我们不仅要测量相线的电流而且还要测量中性线的电流。首先，导线截面应满足载流量的要求，特别是中性线。在具有非线性负载的低压配电系统中，常常发现中性线电流大于相线电流，甚至大得很多。这是正常现象，但有时却出现中性线截面偏小的问题。其次，对于上述低压配电系统中的所有连接部分要牢固可靠，接触良好，防止断线现象发生，中性线尤为重要。最后，就是如何测量带有非线性负载的低压配电系统的非正弦畸变电流问题。实质上就是选用何种类型仪表测量非正弦畸变电流及其有效值的问题。
3.2 抑制谐波危害的措施
3.2.1 改善供电结构在最大程度上把几乎不产生谐波的用电设备同产生大量谐波的非线性负荷不分在相同的供电母线上。由于把许多谐波源接接在同一段母线上，借助于谐波的相互补偿作用能够减少电网谐波含量。其次把三相变压器要么采用d，y（/y），要么采用y，d（y/）的接线，能够去除3的整数倍高次谐波，进而让电网中的谐波电流仅有5、7以及11等次，这是抑制谐波最基本的方法。
3.2.2 装设滤波器滤波器往往安装在非线性负载侧母线上，使它原有的频率依据要求与一些特征频率共振，进而吸收大量的谐波源注入电网的谐波电流。高通滤波器、调谐滤波器是滤波器的两大类。前者并不是减弱某一特定次数的谐波，一般用在抑制比调谐滤波器有更大幅值的17、19、23……谐波或幅值相对小的低次谐波；后者的特点在于滤波器调谐于某一频率，形成本次谐波的低阻通路，一般用在幅值相对大的5、7以及11等谐波的滤波。也能够将滤波器调谐于某两个一定的频率之间，通过一套滤波器去降低此两种谐波分量，从而节约了滤波器的投资成本。
3.2.3 采用D，yn11接线组别的变压器变压器作为非线性设备，在其工作的过程中会将谐波注入电网，特别是在变压器轻载或者空载的情况下。从变压器制造的角度来分析，假如变压器铁芯磁通没有达到饱和时，那么励磁电流同铁芯中的磁通成正相关变化，其波形为正弦波，无谐波分量。但是，变压器的制造设计均取变压器工作磁通密度在磁化曲线的拐点处，起始的饱和部分是铁芯工作的位置，所以，当变压器接法是Y,yn时，家用电器形成的零序性的三次谐波电流会成为励磁电流，同时在这个零序励磁电抗上形成相对大的压降，也就是三次谐波电压，很容易导致电压总畸变率超标。而当变压器接法为D，yn11时，高压侧的变压器绕组形成三次谐波电流流通回路，该回路阻抗为变压器漏抗，远较零序励磁阻抗小（倍数为20倍左右），因而不会产生较大的三次谐波电压。采用D，yn11接线组别的配电变压器，由于三次谐波电流可在d接线高压绕组的闭合回路流通，所以相电压中没有三次谐波分量，这样就抑制了高次谐波电流，从而达到使中性线中谐波电流减小的目的。
3.2.4 增大中性线容量谐波电流会给中性线造成影响，从而使其或许产生高过相线的电流，这样就有必要加大中性线的容量。按照尚需的分析，我们可以知道，假如经过理论上的计算或者在实测的时候，中性线谐波电流也相对大，那么一定要加大中性线的容量，并且最好使用四芯等截面电缆。而对防谐波过载，我国规范的规定不够具体。国际电工标准（IEC标准）的规定较我国现行的规范要更为安全。在IEC载流量标准中，穿管导线或者多芯电缆被三相四线回路使用的时候，在对它的载流量以及发热量进行考虑的时候，均是依据三根带载相线。这对于三相电流平衡与否的情况都是一样的，这是因为它将一个回路看作一个发热整体来对待，三相电流不相等时电流较小一相的欠发热可以抵消中性线上的发热。这样就可一概按三根带载相线的发热来标定回路的载流量。而当三相平衡负载电路中存在谐波电流时，中性线会因谐波电流的叠加产生过量的热，这时电缆中没有可以抵消发热的欠发热。为此需考虑一降低系数来增加回路的载面和载流量。
4结束语
随着非线性负载以中性线的过载问题显得尤为突出。对此类火灾的研究和探索任重而道远，需要更多的人们投入更多的时间和精力，进行更深入的分析和探讨，从而提出更为科学有效的预防措施。中性线的热故障和火灾问题应从设计、施工、维护等各方面采用措施加以杜绝。例如，中性线截面选择应考虑谐波的影响；中性线连接部分牢固可靠，接触良好，防止断线；中性线的保护以及巡检中的电流测量问题等。
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谐波电流范文3
关键词：直流输电；感应滤波换流变压器；谐波不稳定；正序负序
中图分类号： TM721 文献标识码：A
高压直流输电系统中，当交流系统不对称且触发脉冲相位间隔不相等时，换流器产生的低次非特征谐波电流将流入交流系统，如果交流系统的非特征谐波阻抗较大，有可能通过AC/DC的正反馈作用，造成互补谐振，引起谐波不稳定，使直流侧的电压和电流发生摆动，交流系统电压畸变，以至于系统不能正常工作.研究高压直流输电系统的谐波不稳定的文献\[1\]建立了电磁暂态仿真模型，分析了交流系统与直流线路之间的谐波不稳定，但没有对发生谐波不稳定的机理进行分析.文献\[2\]分析了谐波不稳定的主要原因是交直流谐振频率和交流系统短路比，在弱交流系统下，如果交直流系统满足频率互补的关系，则极有可能发生谐波不稳定现象.文献\[3\]用开关函数模型计算了当交流系统不对称时换流器交直流侧的等值谐波阻抗，指出谐波阻抗是研究系统谐波不稳定的关键因数.对上述文献进行综合分析，可以得出交流系统不对称是引起谐波不稳定的主要起因.交流系统不对称直接引起换流阀导通时间的偏移，换相角不相等，以及包括换流器、变压器在内的交直流系统的等值谐波阻抗的大小发生变化，而这些是引起谐波谐振的关键因素.目前，抑制非特征谐波不稳定的主要措施是：1)在换流母线上安装滤除非特征低次谐波的LC滤波器；2)采用基于电压源换流器的VSCHVDC高压直流输电系统.第一种措施不足之处是存在经济和可靠性的问题.第二种措施不足之处是VSCHVDC本身的局限性，不能应用于大容量的高压直流输电系统.本文提出一种基于感应滤波的直流输电系统拓扑结构，利用这种感应滤波技术的换流变压器的优点是能降低变压器的振动和噪声，提高直流输电的效率，降低换流变压器的容量，改善无源滤波器的滤波效果，减少换流变压器的直流偏磁\[4-10\].本文对基于感应滤波的直流输电系统在交流系统出现单相接地故障时，用傅里叶分析对交流系统的正序电压，负序电压在直流侧产生的谐波电压进行了计算和分析.从机理上计算了谐波从交流侧传递到直流侧的规律.最后，利用实验室的基于感应滤波的直流输电系统和传统的直流输电系统进行了模拟运行.得出基于感应滤波的直流输电系统比传统的直流输电系统在抑制谐波不稳定方面具有优势.本文的计算方法为进一步研究高压直流输电系统的故障特性，交直流输电系统的无功功率模型，计算直流侧的无功功率提供了理论依据.
3 结论
本文采用傅里叶分析方法，计算了当交流电源发生单相接地故障时，基于感应滤波的直流输电系统整流站直流侧的谐波电压.结果表明：
1)采用正序和负序分别计算交流换相电压传递到直流侧的电压谐波情况，能反映谐波传递的机理.正序电压传递到直流侧产生的是次数减1的谐波电压，负序谐波电压传递到直流侧产生的是次数加1的谐波电压.2次谐波，在直流侧产生11，13次含量大的特征谐波，基波负序在直流侧产生2次谐波；
2)感应滤波换流变压器代替传统的换流变压器，在滤波绕组接入11、13次，2次LC滤波器后，在交流系统故障时，能使换流电压的跌落值降低，并且经过滤波器的短路作用，使交流侧含量大的2次谐波减少80%，避免了低次谐波发生谐波不稳定.
3)直流侧电压的谐波准确计算，对整流电路的无功计算具有指导意义.
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谐波电流范文4
关键词：线性负载； 高次谐波电流； 非线性负载； 回路过载； 等电位接地
1.事件回顾：
笔者记得在2009年8月的一个晚上，9时左右时在湖州市建工集团某小区住宅楼内突然发生照明忽明忽暗，频繁闪烁，经检查发现当时电压数值远远高于标准值220V，用户家用电器空调、电视机、冰箱，电脑等有200多台烧毁，损失严重。
1.1小区内是由一台SL7-10/250KVA变压器供200多户居民用电，检查结果发现变压器低压侧中心线引至接地体采用塑料铝芯线过渡联接。室外采用架空线供电，各住宅单元进户线是4*352+1*16架空裸铝线，而当时习惯选择零线的线径是相线二分之一。变压器低压侧引出线头未采用铜铝过渡接头，随着时间电流变化，铜铝处产生氧化，接头处渐渐熔断最后“断零”。
1.2原因分析：用电过负荷负载引起。负载分为线性负载和非线性负载两大类，线性负载包括白炽灯，电阻炉，电加热器等。非线性负载包括空调、微波炉、电视机、冰箱等它们能产生各种的高次谐波，能促使该变压器发热，电线发热，电气回路过载发热。
2.分析诊断：
2.1谐波电流导致的相线和中性线的过载
2.1.1当电阻为R的导体通过电流I时，产生I2R发热时，如果电气回路中除基波（50HZ）电流外存在多次的谐波电流，导体就额外增加这些谐波I2R发热，当这些谐波的含量过大时就导致回路过载和断路器跳闸。断路器应谐波电流而动作，说明它有效地起到了过载防护的作用，但人们往往误认为是断路器额定电流小跳闸，只换大断路器而不加大导线截面，其后果是回路过载而防护电器不动作，这自然将损坏绝缘，最终导致电气短路事故的发生甚至火灾事故发生。
2.1.2谐波能使线路电流增大，但是最大的过载危险是三相四线回路三次及其奇数倍谐波电流引起的中性线过载危险。三相四线回路中假设三相电流相等，因基波相位角差120度，它在中性线上却处于同一相位上，它们不是互相抵消而是互相叠加。这样中性线电流不再为零，近似表示的非正弦畸变的电流，其中包括恒定分量、基波分量和高次谐波分量。通常又将高次谐波分量分为奇次谐波和偶次谐波。过去一些老概念电气回路中，三相四线中性线截面取相线二分之一，随着非线性负载用电设备日益增多，中性线电流的严重过载将不可避免，当中性线电流大于相线电流，其绝缘老化以致引起电气火灾屡见不鲜，对这一电气危险不能掉以轻心。
2.2防谐波电流过载的导体截面选择
举例说明某一建筑物自户外引入三相四线穿管至配电箱，三相电流基本平衡电流为60A，无谐波电流时导线截面取为BV-3*16+1*102，试定三次谐波电流为20%，50%时的导线截面。
2.2.1当谐波电流为20%时，非但相线电流增大，中性线电流也由接近零安培增大为：I=60*0.2*3=36A
2.2.2当谐波电流为20%时，应按原相线电流取回0.85的降低系数，取得回路的综合设计负载电流为：I=60÷0.85=71A。据此应选BV-4*252的导线。
2.2.3当谐波电流为50%时，中性线电流为：I=60*0.5*3=90A，按原相线电流取回0.85的降低系数，取得回路的综合设计负载电流为：I=90÷0.85=106A，据此应选BV-4*352的导线。
2.3非正弦畸变电流的高次谐波
众所周知，当正弦电压加在线性负载时，将产生同频率的正弦电流。换一句话说，当正弦电压加在线性负载上不会产生非正弦的畸变电流，因此也就不会产生高次谐波电流。然而，当正弦电压加在非线性负载时将会产生非正弦的畸变电流或者说产生高次谐波电流。
在低压配电系统中，非正弦畸变电流波形正负半周几乎相等，所以在谐波分析中，不含恒定分量和偶次谐波，其余的为奇次谐波，我们知道，三相平衡电流的幅值按A、B、C三相出现的先后次序分为正序三相电流、负序三相电流和零序三相电流，对于三相高次谐波电流而言，同样也有相序问题。
正序谐波的相序与几波相序相同。譬如第7、13、19…次谐波都是正序谐波，负序谐波的相序与基波相序相反，譬如第5、11、17…次谐波都是负序谐波。不言而喻，零序谐波与基波相序无关，三者相同，譬如第3、9、15…次谐波都是零序谐波。
无论是正序谐波电流还是负序谐波电流，它们在中性线中的矢量和为零，不会形成电流，而零序电流三者同代数相加，在中性线中流过并且具有一定数值。
2.4中性线电流的新成分及其热故障
高次谐波造成的危害是多方面的，而且有时不容易被人们发现，诸如：
1）三相感应电动机烧毁。
2）星-三角连接方式的变压器原边环流引起过热烧毁变压器。
3）断路器误动作。
4）三相四线制配电线路中性线过载，引发过热而烧毁线路。
众所周知三相正弦电压加在三相不平衡线性负载上，各相在中性线上将产生不平衡的三相电流，如何调配和控制中性线的不平衡电流的大小，这既要考虑配电线路负载的实际情况又要考虑工程设计中技术和经济的合理性。
因此在有关技术规范中提出：三相照明线路各相负荷的分配，宜保持平衡，在每个分配电盘中的最大与最小相的负荷电流的差值不宜超过30%，考虑到中性线中有不平衡的电流，因此中性线载面一般选为相线载面相等，这实际上留有一定的余量。在三相四线制或二相三线制配线线路中，中性线的载面应作合理的选择，否则，载面过小同样会出现中性线的过载问题，这或许并未引起人们的足够重视。然而，这正是目前中性线热故障和发生火灾的重要原因。
2.5三相四线回路中性线断线引起设备烧坏
三相四线配电回路内有时会发生某一相或两相设备大量烧坏的情况，有时同行认为这是三相负载不平衡引起，负载轻的一相电压最高，使这一相的设备大量烧坏。平常使用电压表测量三相电压，如果中性线未断线，会发现三个相电压并没有多大的差异，这是因为这三相都是相同的220V绕组电压供电，他们的电压差异只是在于三根相线上不同负载电流产生不同的电压降。而按照规范规定，相线和中性线上的总电压降最多不超过5%，所以仅是三相负载不平衡是不会烧坏相内的设备的。如果中性线断线后，会使得家用电器电压过高时将因铁损增大而发热，电压过低时则因铜损增大而发热，这都使得绝缘老化加速而缩短寿命，所以发生中性线断线时绝缘寿命不论电压高低总难免缩短。
3.设计施工时的防范措施：
3.1变压器中性线接地宜与自然接地体及人工接地合为一体，人工接地体为40*4扁铁间距为5米，接地极为50*50*5角钢，长度为2.5米，不少于三根，各焊接长度应按规范要求进行焊接，其接地电阻应小于4欧姆以下。
3.2每幢住宅进户处应做好总等电位接地，实施等电位联结就可以避免土壤电阻率的影响，对接地电阻甚至可不提要求，并且应用范围更广，等电位联结我们常做的接地不过是以地电位为参考单位的等电位联结。
3.3变压器中心线接地通常采用40*4镀锌扁钢应直接与变压器低压侧的零线桩可靠联结，各型钢截面焊接应按设计要求进行，这样就能较好的消除由于谐波电流引起中性线烧断所产生危害，能确保居民安全用电。
3.4在单元进户三相四线回路中应适当放大中性线截面以及谐波电流影响.建筑物电源进户线的一段引入线，应采用电缆引入，按规范要求铜线不小于102。
3.5在中性线上尽量减少线路端子连接和接头及串入开关和触头，以防因其接触不良而增加“断零”的危险，严禁在三相四线回路的中性线上串接熔断器，以防熔断器因种种原因熔断而形成“断零”现象。
4.结束语：
随着人民生活水平的提高，用电设备的大量增加，非线性负载比例的增大，谐波电流带来的危害日趋严重应引起我们的足够重视。中性线的热故障和火灾问题，应从建筑设计、施工、维持等个方面采用措施加以杜绝。在中性线截面选择时应考虑谐波的影响，中性线的保护以及巡检中的电流测量问题，都应当进行合理而有效的解决。
参考文献
谐波电流范文5
【关键词】电力谐波；谐波危害；谐波治理
随着电力电子技术的发展，电力系统中增加了大量的非线性负荷，由其产生的高次谐波的危害对电力系统安全带来的极大影响。因此，有效地治理谐波就成为输配电技术中迫切需要解决的一个问题。
一、谐波产生的原因
所谓谐波，即理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，但是由于各种原因，使这种理想状态在实际中无法存在。因此通过对周期性电压或电流的傅立叶分解，所得到的频率为基波整数倍分量的含有量，称为谐波。谐波是一个非正弦周期量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。其周期为T=2∏/W的非正弦电压U(W)t。
电网的谐波源可分为谐波电压源和谐波电流源两种，发、变电设备一般为谐波电压源；而变流装置、电弧炉和电抗器等为谐波电流源。电力电网中的谐波产生主要源于各种非线性用电负荷，谐波主要由谐波电流源产生，当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不同，且与所加的电压不呈线性关系，电流因而发生畸变，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。非线性设备是主要的谐波源。当前,电力系统的谐波源主要有三大类。
1.铁磁饱和型:各种铁芯设备,如变压器、电抗器等,其铁磁饱和特性呈现非线性。由于铁芯的饱和，使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁芯的饱和程度越高，谐波电流也就越大。主要谐波为3、5、7次。
2.电子开关型:主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等,在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用。晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。
3.电弧型:各种冶炼电弧炉在熔化期间以及交流电弧焊机在焊接期间,其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性,使电流不规则的波动。其非线性呈现电弧电压与电弧电流之间不规则的、随机变化的伏安特性。对于电力系统三相供电来说,有三相平衡和三相不平衡的非线性特性。后者,如电气铁道、电弧炉以及由低压供电的单相家用电器等,而电气铁道是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。主要谐波为2、3、4、5、7次。
二、谐波对电网的危害
谐波的污染和危害主要表现在对电力与信号的干扰和影响上。主要表现在以下方面：
1.对电力电容器的危害。由于电容器的容抗与频率成反比，因此在谐波电压作用下的容抗要比在基波电压作用下的容抗小得多，从而使谐波电流的波形畸变比谐波电压的波形畸变大得多，即使电压中谐波电压所占比例不大，也会产生明显的谐波电流。特别是在产生谐振的情况下，很小的谐波电压就可引起很大的谐波电流，从而导致电容器因过流而损坏。
2.增加变压器的损耗。变压器在高次谐波电压的作用下，将产生集肤效应和邻近效应，在绕组中引起附加铜耗，同时使铁耗相应增加。特别是3次（及其倍数）谐波侵入三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组发热。对Y形连接中性线接地系统中，侵入变压器的中性线的3次谐波电流会使中性线发热。增大变压器绕组和铁芯的损耗，降低电网电压，降低变压器的实际使用容量。谐波还导致变压器噪声增大，使变压器出现过热，缩短使用寿命。
3.影响继电保护装置的可靠性。谐波能够改变保护继电器的动作特性，当有谐波畸变时，谐波对过电流、欠电压、距离、频率、等继电器均会引起拒动和误动。保护装置失灵和动作不稳定。
4.增加输电线路功耗。如果电网中含有高次谐波电流，那么，高次谐波电流会使输电线路功耗增加。
5.引起电力测量的误差。谐波会使电气测量仪表测量不准确，造成计量误差。
三、谐波的治理
谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为几波频率的整数倍。目前滤波方式有很多种，主要有两种：（1）无源滤波器治理，即在电网上并联无源调谐滤波器组；（2）有源滤波器治理，即在电网上并联电力有源滤波器等。
1.装设无源滤波器
1）无源滤波器也称为LC调谐滤波器，原理是由电容器和电抗器串联而成，设定电感和电容的值，将其设计为某频率下极小阻抗,,对相应频率谐波电流进行清除。滤波器相当于短路，此次谐波通过，而其他波不能通过，完成滤波。避免其流入系统。目前主要技术方案有分组投切调谐电容器组、静止无功补偿器（SVC）两种。
2）采用无源滤波器治理谐波是一个非常普遍和基本的方法。技术成熟，价格低廉。但滤波效果不很理想。只能抑制固定的几次谐波，由于电网中的复杂化和非线性负荷的增多，不仅谐波含量波动比较明显，谐波成分也变得多样化，包括了偶次谐波和更高次谐波。而无源滤波器设置好参数就基本不能再变。另外，无源滤波还会产生谐振问题，电网处于谐振状态或接近状态时，谐波将被大幅度的放大，引起事故。
2.装设有源滤波器
1）有源滤波器（APF）：基本工作原理为检测电路检测出补偿对象的电压和电流后，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波电流及无功电流相抵消，最终得到期望的电源电流。保证电源侧的负载电流为正弦波。
2）有源滤波以实时监测的谐波电流为补偿对象，补偿效果和通用性良好。能跟踪补偿各次谐波、自动产生所需变化的无功功率，其特性不受系统影响，无谐波放大危险，相对体积重量较小。已成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段。
四、实例分析
某变电站上级220kV变电站带有铁路机车的牵引变电站，铁路机车的牵引变电站产生的谐波电流及负序分量，造成变电站电能质量恶化。2010年在变电站试运行谐波治理装置MARS，MARS系统主要由断路器、谐波变压器、MARS装置组成。MARS装置利用双桥PWM技术实现的电流发生器，是有源滤波器。MARS装置投运前后对主变低压侧各次谐波电流进行测试，运行方式为：1#主变、2#主变投运，3#主变备用，35kV母线并列运行，各35kV变电站均采用分列运行方式。测试数据如下：
根据上述数据对比显示，1#主变低压侧，2、3、5、7、9、13和15次谐波电流均已超过国家标准，在MARS投运之后，经过一期调试，系统电压不平衡度、电压总谐波畸变率和各次电流谐波情况较MARS投运之前都有了较为明显的改善。1#主变低压侧2、3、5、7、13和15次谐波电流，得到了明显的抑制，均在国家标准要求限值之内。
五、结语
综上所述，谐波已成为电能质量另一个重要指标，因此，无论是从保障电力系统安全、稳定、经济运行的角度，还是从用户用电设备的安全、正常工作的角度，有效地治理谐波，将其限制值允许范围内，已成为迫切的问题之一，研究电网谐波问题具有十分重要的意义。
参考文献
谐波电流范文6
【关键词】 电力系统谐波治理
1 电力系统中谐波的来源
谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量,而基波是指其频率与工频相同的分量。就电力系统中的三相交流发电机发出的电压来说,其正常波形是正弦量,即电压波形基本上无直流和谐波分量。随着电网中各种电力电子设备的增加,电网的谐波污染日益严重。谐波会使电网中电压和电流波形发生畸变,严重影响电力系统中的电能质量。对电力系统中谐波污染的有效治理,对于保证电力系统的安全稳定运行具有重要的意义。
电力系统中的谐波主要由非线性或者对电流进行周期性开断控制的电气设备产生。电力系统中的谐波源主要有以下两种:一是具有非线性电流电压特性的设备,如感应炉、电弧炉、变压器等。还有就是装有电力电子器件对电流进行控制的设备,如变流装置、变频器、交流控制器等。
这些谐波源中,在设备的电源侧有整流回路的都会产生因其非线性引起的谐波。在输出侧的逆变电路中,对于电压型电路来说,输出电压是矩形波。对电流型电路来说,输出电流是矩形波。矩形波中含有较多的谐波,对负载会产生不利影响,因此即使电力系统中电源的电压是正弦波,也会由于这些非线性元件的存在使得电网中总有谐波电流或电压的存在。因此电网谐波的存在主要在于电力系统中存在各种非线性元件。
2 电力系统谐波的危害
电力系统中由于谐波所引起的不良反应十分广泛。谐波污染会使系统中的设备产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率。大量的三次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾。谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,引起严重事故。谐波影响各种电器设备的正常工作,使电机发生机械振动、噪声和过热,使变压器局部严重过热,使电容器、电缆等设备过热,使绝缘老化,寿命缩短以至损坏。谐波会对邻近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量,重者导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。谐波会导致继电保护和自动装置的误动作,并使电气测量仪表计量不准确。
电力系统谐波对于系统中供配电设备的主要危害具体表现在:
(1)谐波的增加可能使供电系统发生谐振。最常见的谐波谐振是在接有谐波源的用户母线上发生,因为母线上除谐波源外,还有电容、电缆、供电变压器及电动机等负载。这些设备处于经常性的变动中,容易构成谐振条件。一旦发生谐振,将会发生系统过电压而跳闸,甚至绝缘击穿。
(2)对电动机的影响。电压谐波会导致直接的感应电动机的额外损耗。高次谐波导致的扭矩脉动在联轴器和轴承处会产生磨损和裂纹。由于速度是固定的,谐波中储藏的能量就以额外的热量形式散发了,导致设备过早老化。
(3)对变压器的影响。谐波电压可使变压器的磁滞及涡流损耗增加,使绝缘材料承受的电气应力增大,谐波电流使变压器的铜耗增加。这种危害对换流变压器尤为严重,因为交流滤波器通常装在交流侧,谐波电流仍能通过换流变压器,滤波器对它不起作用。
(4)对电容器和电缆的影响。在谐波电压作用下,使电容器产生额外的功率损耗。电容器对供电系统其他部分产生串联、并联谐振,可能发生危险的过电压及过电流,这往往引起电容器熔丝熔断或使电容器损坏。在谐波电压作用下,电缆的介质损耗增加,使电力电缆绝缘损坏,电缆发生单相接地故障的次数明显增加。
(5)对继电保护装置的影响。配电回路的谐波电流含量高会使断路器遮断能力降低。这是因为畸变电流过零点时,电弧电流随时间的变化率要比工频正弦电流大,电弧电压的恢复要迅速得多,使电弧容易重燃,导致误跳闸或在该跳闸的时候根本不跳闸。剩余电流可能会达到使剩余电流保护装置动作的设定值,引起误跳闸。_
3 电力系统谐波的治理措施
对电力系统中谐波的治理应该从两方面来考虑,一是产生谐波的非线性负荷;二是受谐波污染危害的电力设备和装置。这两个方面应该相互配合,统一协调。谐波的治理具体可采用以下方法:
(1)加装无源滤波器:无源滤波器由L、C、R元件构成谐波共振回路,当LC回路的谐波频率和某一次高次谐波电流频率相同时,即可阻止高次谐波流入电网。无源滤波器特点是投资少、频率高、结构简单、运行可靠及维护方便。无源滤波器缺点是滤波易受系统参数的影响,对某些次谐波有放大的可能、耗费多、体积大。
(2)加装有源滤波器:有源滤波器通过对电流中高次谐波进行检测,根据检测结果输入与高次谐波成分具有相反相位电流,达到实时补偿谐波电流的目的。与无源滤波器相比具有高度可控性和快速响应性。且可消除与系统阻抗发生谐振危险。也可自动跟踪补偿变化的谐波。但存在容量大,价格高等特点。
(3)加装无功功率静止型无功补偿装置:对于大型冲击性负荷,可装设无功功率的静止型无功补偿装置,以或得补偿负荷快速变动的无功需求,改善功率因数,滤除系统谐波,减少向系统注入谐波电流,稳定母线电压,降低三相电压不平衡度,提高供电系统承受谐波能力。
(4)供电线路分开:因电源系统内有阻抗,所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸形。把产生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷供电线路分开,使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。
(5)使用理想化的无谐波污染的供配电设备,保证设备输入和输出电流都是正弦波。
4 结语
本文主要针对电力系统中谐波治理技术进行了探讨分析。在介绍了电力系统谐波污染的来源的基础上,分析了电力系统中谐波污染的危害,对谐波的常用治理措施做了总结。随着电力电子技术的飞速发展,在治理电力系统谐波问题上将会有更多的治理措施涌现,从而可以更加有效抑制谐波对电网的污染,提高电能质量。
参考文献:
