谐波的危害_谐波的定义_高次谐波的危害
张杰张丹峰
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在2018年12月25日，工信部发布《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》，表明了国家在突破关键技术、丰富产品有效供给与建设公共服务平台等方面明确重点发展任务及线路图。以现在的技术发展来看，虚拟现实产业是起步培育向快速发展时期迈进，中国面临同步参与国际产业创新的机遇。但是目前我国虚拟现实产业在发展的同时，也存在技术壁垒需要突破。特别是在新型传感机理技术、集合与物理建模、高速图像处理技术、人工智能等领域，还有很多问题需要探讨。
国家科技的进步值得我们庆贺，但是背后的问题我们也要考虑，比如说谐波问题。在电力系统中，谐波是老生常谈的话题。无论是发电，输配电或者是用电设备，谐波无处不在。在发电系统，因为三相绕组不能绝对对称，铁心做不到绝对均匀一致等原因，电源产生谐波；在输配电系统因为变压器铁心饱和，磁化曲线非线性，变压器经济性等问题，工作磁密在磁化曲线近饱和段上，造成磁化电流呈尖顶波形，因此产生谐波；在用电设备中，谐波主要来自于晶闸管整流设备。在VR时代，随着行业电子设备的投入，可以预见电力系统即将面临更为严峻的挑战。
以目前来看，谐波造成电能在生产、传输和利用等方面效率降低，造成电气设备过热、产生振动以及噪声等问题，致使绝缘老化，使用寿命缩短，以至于发生故障甚至烧毁。造成电力系统产生谐振，致使谐波含量放大，造成电力电容器等设备的烧毁。谐波还造成继电保护和自动装置等设备的误动作，致使电能计量出现混乱等一系列问题。
在电子设备横行的今天，谐波可以说无处不在，同理，也影响到社会的方方面面，我们要正视它的存在，预防和解决谐波带来的一系列问题。不过，要想解决问题，必须先一一了解问题，谐波危害之发电机，将会从发电设备的角度，从三个方面帮您了解谐波。
前言 电力电子的发展对电能质量的要求越来越高，而电力电子设备的增加却又导致电能质量日益恶化，引发的谐波污染、电压波动、三相不平衡等电能质量问题日趋严重，直接困扰这企业的运行和发展，抑除电网污染。净化电能质量成了企业和社会广泛关注的课题。
对供电系统中周期性非正弦电能质量进行傅里叶级数分析，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波；他实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。向供用电网注入谐波电流或在供用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。 在一些工业和商业的电力供应系统中，在额定负荷范围内，有时发生补偿电容器或者熔断器频繁发热烧毁、一些测控元件或控制保护设备产生异常误差或误动作、负荷开关失控、生产工艺或产品质量不稳定等原因莫名的故障和事故，其实这些问题的最大起因就是谐波的存在。 在供用电系统中，越来越多的负荷设备具有非线性负载和时变特性，他们作为谐波源向电网注入谐波，严重影响供电网的电能质量，冶金行的电解、电镀、中频炉、电弧炉、电石炉，汽车船舶机械加工行业的焊接机、起重机、冲床，矿山油田等能源行业的升降机、抽油机，交通运输行业的吊车、电气化铁路，化工造纸行业的整流变频电机以及广泛于会展场馆、小区、写字楼的变频空调，这些都属于产生谐波的非线性负荷，当一个系统中非线性负荷相对于变压器额定容量的百分比超过15%，谐波的影响就会明显存在。
电机产生附加功率损耗和发热，降低电机运行效率。缩短电机寿命。 对继电保护、自动控制装置和计算机系统产生干扰和造成误动作。 对无功补偿电容器引发谐振或谐波电流放大，导致电容器因过电流或过电压 而损坏，无功不能正常补偿，功率因数偏低，加收很大比例的电力力调费。 增加变压器和电网的损耗，当发生谐振或放大现象时，损耗可达到相当大的程度，导致系统不能满容量运行。降低系统的负荷利用率。 造成电能计量的误差，不仅增加电度表本身的误差，谐波源负荷还从系统中吸收基波功率而向系统送出谐波功率，让用户多付电费。
因此无论从保证电力系统的平稳运行还是保证用户设备安全经济的工作和人身安全来看，对谐波污染造成的危害加以治理抑除都是极为迫切和势在必得的。
无源滤波器（LBFC)本产品采用智能无功控制技术来实现滤波补偿回路的自动控制投切。滤波补偿回路由滤波电容器和滤波电抗器组成，对谐波形成低阻抗，让谐波流入滤波器；同时在基波产生无功功率进行补偿；从而达到谐波治理和补偿无功提高功率因数的双重效果。该装置是针对用户配电系统实际情况而专门设计的，广泛应用于电网中非线性负荷的领域，如整流、变频调速、中频加热、冶金电解、化学电解、光伏产业等电力电子设备的工业领域；电气化铁道、地下铁道、无规电车等交通领域；广播、邮政、通讯、对谐波干扰敏感的IT产业领域；以及对电能质量要求严格的会展中心、商业大厦等场所 。
有源滤波器（LBAPF）LBAPF系列综合负载通用型有源滤波器，具有滤除2～25次各次谐波功能,它能够有效解决传统有源滤波器存在元件多、体积大、调试复杂、设计繁琐和滤波特性不好等缺点。针对存在较多综合负载的系统，能够同时满足低通、高通、带通、带阻等多种滤波形式,具有较高的性价比、实用价值和滤波效果。非常适合综合负载类系统的滤波。
中国刚开始进入信息化、电子化，各种电子设备（电脑、电视、变频空调、电磁炉等）的数量急剧增加，零线电流过大的问题日益显露出来。零线电流多大的问题本身并不可怕，可怕的是几乎所有的人还没有认识到这种危害，因此没有防范措施，从设计开始就埋下了隐患。本经验就带大家解析一下如何治理三次谐波！
【三次谐波的危害现象】 当遇到以下这些故障现象，并且能够确认负荷的种类属于单相整流电路时，就可以初步判定是３次谐波电流的问题： 1. 变压器的初级绕组温度很高，尽管变压器还没有达到额定的功率。这是由于３次谐波电流在初级绕组中形成环流所致。 2. 过流保护装置意外动作，虽然实际电流并没有达到保护的阈值，这是由于包含３次谐波的电流在同样有效值的条件下具有更大的峰值。 3. 零线电流超过相线电流，尽管３相的负荷平衡，往往导致零线过热。 零线电流过大是需要重点讨论的一种现象。造成零线过热的原因就是零线电流过大。零线不同于相线，他没有过流保护装置，因此在电流过大的情况下，不会进行保护，只能任凭发热。变压器过热的情况容易引起维护人员的警觉，并且可以通过增大变压器的容量，或者增加外部散热的方式进行降温。而零线过热的问题往往被维护人员忽略。电缆过热往往是电气火灾的隐患。因此，对于零线过热的情况必须足够重视。
【三次谐波治理方案】 前面讨论了三次谐波的危害，大家可能更关心如何解决这些问题。虽然市场上有很多解决方法：陷波电路的无源滤波器、曲折变压器、有源滤波器、零线谐波阻断器等，但是，综合各种方法的优缺点，北京领步推荐LBAPF有源滤波器和LB3NBF三次谐波零线电流滤波器两种方法。这两种方法行之有效，并且没有明显的负作用。 1. 有源滤波器（LBAPF）：当对电压畸变率有较高的要求时使用。需要注意的是，有源滤波器仅对其安装位置的上游有作用，对于下游没有任何效果。因此要注意安装的位置。不能安装在变压器的下端，这样仅能够降低变压器的温度，对于降低零线温度没有任何作用。有源滤波器的方案的缺点是成本很高。 2. 三次谐波零线电流滤波器（LB3NBF）：如果对于电压畸变率没有严格的要求，仅是为了消除3次谐波电流的种种不良影响，使用零线谐波电流阻断器是性价比最高的方法。只要在变压器的次级安装一台LB3NBF，就能够保护整个系统免受三次谐波电流的危害。但是NBF作用仅在于消除３次谐波电流的影响，对于改善整个系统的电能质量效果很小。
谐波、三相不平衡都是常见的电能污染，它们对电力系统的安稳运行有很大的影响。在三相平衡的系统中，偶次谐波几乎没有任何危害。而三相不平衡、发生谐振时，偶次谐波的危害就会显现出来。那么谐波对于电力系统的危害，表现在哪些方面呢？
①导致电力设备异常。高次谐波不仅会让到电力设备的损耗增加，还会让电力设备产生异常的震动和声响。而且谐波还会让电力设备的绝缘老化，影响电力设备的使用寿命。
②损害电力电容器。谐波会产生谐波电流，当电力电容器在额定电流下正常运行时，突然涌入大量谐波电流，会导致电力电容器不能正常工作，甚至导致电力电容器爆炸。
③对变压器造成影响。谐波会导致变压器的损耗增大，加大了企业的电力成本。而且谐波还会让变压器的绝缘老化，降低了变压器的稳定性，甚至出现断电等后果。
①增加企业电费支出。谐波导致变压器等电力设备的损耗增加、供电能力下降。大大增加了企业的用电量，企业的电费支出增大。
②加大维护方面的投资。谐波会造成电力设备的损坏，维修、更换电力设备需要加大企业在维护方面的投资。
在文章开始小库就提到过谐振的问题，谐振是什么现象，为什么会出现谐振。大家请关注小库接下来的文章，电能污染之谐振。
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