[科普中国]-低次谐波消去法

电力系统谐波、电磁干扰和功率因数降低是电力系统的公害，电力系统谐波是三大公害中危害性质比较严重，损失比价大，且可以通过系统、科学的办法降低危害程度，电力系统谐波是电力工作的一项重点工作。

简介随着我国经济建设速度逐渐加快，人民生活水平日益提高，社会对电力能源的质量和数量的要求越来越高、越来越强，电力能源跨地域输送成为必然。随着电网数量、长度和复杂程度的增加，电网中各类型的功能性的电子元器件使用数目也越来越多，复杂的电网结构和大量的电子元器件会造成电网内大量正弦波畸变，造成电网电能质量的下降、电力系统容量的降低、设备老化加剧、设备使用寿命缩短、降低电力系统质量、电力生产安全隐患和电力系统设备损坏1。

电力系统谐波的概述电力系统谐波、电磁干扰和功率因数降低是电力系统的公害，电力系统谐波是三大公害中危害性质比较严重，损失比价大，且可以通过系统、科学的办法降低危害程度，电力系统谐波是电力工作的一项重点工作。

1.电力系统谐波的定义

电力系统谐波是指：在整个电力传输和工作系统中由于非线性负载收到正弦电压的作用，在基波电流发生了正弦畸变，这是产生的与工频不同步的成分，我们通常为电力系统谐波。也有部分研究认为:由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波。

2.电力系统谐波产生的原因

经过科学的分析和实践的验证，可以确定电力系统谐波产生主要原因就是非线性用电设备的应用。非线性的用电设备主要有：电弧加热设备（电弧炉、电焊机等）;交流整流的直流用电设备（电解、电镀）;交流整流再逆变用电设备（变频调速、变频空调）；开关电源设备（中频炉、彩色电视机、电脑）。

电力系统谐波危害1.电力系统谐波的物理性危害

首先，电力系统谐波会使电网中的电气和设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。其次，电力系统谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障。最后，电力系统谐波会引起电网谐振，对电网中的电容器和电抗器产生谐振影响，严重时会导致电网中的电容器和电抗器的烧毁。

2.电力系统谐波的测量性危害

首先，电力系统谐波会使电气和电力测量仪表计量质量下降，计量误差范围加大。其次，电力系统谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，产生噪声和信息丢失，使通信系统无法正常工作。最后，电力系统谐波会沿电网系统形成无线电波，造成对附近的电磁干扰，严重影响电网周边的无线电发射、雷达、核磁共振等系统和设备的工作性能。

3.电力系统谐波的其他危害

其一，电力系统谐波会导致电网中继电保护和自动装置误动作，造成电网的供电中断事故，形成断电损失。其二，电力系统谐波会影响电网系统内连接的电子设备，造成设备的数据丢失。

电力系统谐波的检测方法1.傅立叶变换谐波检测法

在数字控制方面利用傅立叶变换进行李希特谐波检测，将离散傅立叶变换所需要处理的是经过采样和A/D转换得到的数字信号，确定电力系统谐波的属性和特征。

2.小波变换谐波检测法

对于高频谐波信息的检测可以应用小波变换检测法，对信号的高频分量做细致的观测，对电力系统谐波采样离散后，利用小波变换对数字信号进行处理，小波可以看作是一个双窗函数，确定谐波的属性和特点2。

电力系统谐波消除的方法1.增加整流变压器

增加整流变压器可以有效降低相数对电力系统谐波的影响，增加整流的相数或脉动数，可以较好地消除低次特征谐波，该措施可减少谐波源产生的谐波含量，一般在工程设计中予以考虑，因此增加整流的相数或脉动数，可有效地抑制低次谐波。

2.采用整流变压器Y/△或△/Y接线法

整流变压器Y/△或△/Y接线法可抑制电力系统内三倍数次谐波，当电力系统高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内时三倍数次高次谐波电流被阻断，将能量消耗在绕组的电阻中，三相晶闸管整流装置的整流变压器采用这种接线形式时优点是可以自然消除3的整数倍次的谐波，是抑制高次谐波的最基本方法，该方法也多用于大容量的整流装置负载。

3.选用高功率因数的整流器

高功率因数整流器是一种通过对整流器本身进行改造，使其尽量不产生谐波，其电流和电压同相位的组合装置，注意高功率因数整流器在电力系统设备的设计过程的应用。

结语综上所述，随着经济、科技和思想的进步，社会上对于电力质量的要求越来越高，电力系统中谐波的问题会引起对用电单位物质上的损失，影响信息技术，计算机技术和网络技术的发展，阻碍人们思想意识的提高，电力系统谐波应该用户和电力企业越来越高的重视。在实际的电力工作中，应该加强对电力系统谐波的重视程度，建立电力系统谐波监测网络，通过分析和监控电网的电能质量确定谐波危害的大小和范围，找出电网中造成电能质量谐波及故障的原因，应用先进的理念和方法指导电力系统谐波的清除工作，利用电能质量测试仪器提高电能质量监测的水平，建立科学、合理、有效的电力系统谐波消除网络，为保证电网的安全稳定运行、提高电网电能质量、降低电网安全隐患、支持社会经济的高效运行提供重要的保障3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学