的电网谐波污染以及由此廷民的电力事故时有发生。应该说， 由于现代工业生产的规模自动化程度以及对供电可靠性的依赖，任何停电事故 造成的经济损失以及政治影响都是不可忽视的。 有资料分析，发达国家以上的负荷要通过电力电子装置供电。目前我国 左右的负荷经过各类功率变换后供用户使用，随着人们节能意识及环保意识 的增强，此类负荷在我国将会迅速增加，由此带来的谐波污染问题将会更加 突出。 三低压电网的谐波源及其危害 谐波的危害 电力系统中谐波的危害是多方面的，概括起来有以下几个方面 对供配电线路的危害 影响线路的稳定运行 供配电系统中的电力线路与电力变压器般采用电磁式继电器感应式继电 器或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但 由于电磁式继承法电顺与感应式继电器在谐波影响下不能全面有效地起到保护 作用。晶体管继电器虽然有许多优点，但由于采用了整流取样电路，容易受谐波 影响，产生误动或拒动。这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。 影响电网的质量 电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用配电系统中 的中性线，由于荧光灯调光灯计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中 除含有整流次谐波外，还含有分数次谐波，这 类装置的功率般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越 多。 表电动机调速驱动用变频装置的谐波电流频谱 谐波次数 谐波电流 含有率 电弧炉电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的 炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角 形连接线圈而注入电网。其中主要是次的谐波，平均可达基波的， 最大可达。 气体放电表类电光源。荧光灯高压汞灯高压钠灯与金属卤化物灯等属于气 项目简要说明 智能化全数字低压滤波补偿装置目的是研制种用于公用和工业低压 电网带有滤波功能的智能化全数字补偿装置，以解决低压电子用户由于大量非线 性负荷存在而引起的谐波畸变，消除电网污染，降低电能损耗提高功率因数与 产品加工质量，保障生产社备正常运行，使供电质量达到国家标准。 本项目研制的智能化全数字低压滤波补偿装置可满足广大电力用户对滤波 补偿装置的经济可靠和有效的迫切要求，并可替代进口产品，具有良好的市场 前景。 二立项背景与项目实施必要性 近三十年来，在被日益广泛应用的各种电力电子装置中，整流装置所占用的 比例最大，逆变器直流斩波器等所需的直流电源主要来自整流电路，常用的晶 闸管相控整流电路或二极管整流电路都是严重的谐波源。计算机彩色电视各 种办公设备和其他家用电器的普及也会造成谐波备发现上述问题是由于功率因数校正电容器组投切所产生的扰 动引起的。 在个大楼中的电梯不能可靠工作，分析原因是电动机控制器的个 电路对谐波畸变敏感而引起的。 个办公大楼经历了配电设备的重复故障配电变压器断路器和电 连接器。尽管负荷是平衡的，但测量到的中性线电流与相电流几乎相 等，这使得问题是由谐波电流引起变得非常明显。谐波电流来源于众 多的开关电源，开关电源是现代大多数办公电子设备如个人计算机和 复印机中采用的电源。 办公大楼内无功补偿装置的低压电容器因过热而鼓肚损坏，这些电 容器组接于向不间断电源供电的回路上。经实测发现当投入 组或组电容器时，实测得谐波电流值及电压畸变率的数值 见表。 表谐波电流实测值及电压畸变率 谐波次数次 供电电流电容器组电流 投入并联电容器容量 电容器均方根电流 电压畸变率 从表中可知，当投入电容器组时出现严重的并联谐振，将由 产生的次谐波电流放大近倍，达到，电压畸变率达到 由测量点处测得当投入电容器两组共时，电容器组的电流有效值高 达，相当于电容器额定电流值的倍，这足以充分说明引起电 容器过热损坏的原因。 近年来，我国的电力工业取得了日染。上述电气设备的单台容量 虽然很小，但数量却极为庞大，其内部大都含有开关电源，各种开关电源变频 器的用量越来越多，加上荧光灯产生的谐波，使电源的谐波污染日益突出，谐波 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传, 电压和谐波电流引起电源波形的严重畸变，影响到对电力用户的供电质量。在低 压电容器无功补偿装置上还可能由于谐波的放大，产生并联电容器的损坏或谐振 事故，因此对低压电网的谐波治理和无功补偿装置的改进是当前电力系统中亟待 解决的重要课题。 输电及配电系统是设计运行于频率恒定的正弦电压和电流下的。然而，大量 的非线性负荷如晶闸管整流电路变频电路等会产生大量的谐波电流注入电 网，引起电压及电流波形畸变。 谐波电压及谐波电流的出现，对公共电网是种污染，它使用电设备所处的环 境恶化，对周围的通信系统和公共电肉以外的设备带来危害。谐波使公共电网中 的元件产生附加谐波损耗影响各种用电设备的正常工作引起公共电网的局部 并联谐振和串联谐振等等。 电网谐波造成电网污染，正弦电压波形畸形，使电力系统的发供用电设备出 现许多异常现象和故障，情况日趋严重。电力系统普遍存在的谐波污染已经 成为新形势下电力生产过程中的个突出问题。而电流和电压畸变的主要形式是 谐波畸变。以下例子原先被诊断为过负荷过压降或其他不正常情况，但后来表 明这些现象是波形畸变即谐波的症状。 用于医疗诊断的灵敏仪器经历了计算机死机和元件故障，经电能质量 分析设噪声主要是由于铁心的磁致伸缩引起的，随着谐波次 数的增加，振动频率在左右的成分使混杂噪声增加，有时还发出金属声。 对电力电缆的危害 由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从 而导致导体的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减小。另外，电缆的电阻 系统母线侧及线路感抗与系统串联，提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系 统并联，在定数值的电感与电容下可能发生谐振。 对用电设备的危害 对电动机的危害 谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重 时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机 旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。另外电动机中的谐 波电流，当频率接近零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出很大 的噪声。 对低压开关设备的危害 对于配电用断路器来说，全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大 而发热，同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难，且谐波次数越高影响 越大热磁型的断路器，由于导体的集肤次应与铁耗增加而引起发热，使得额定 电流降低与脱扣电流降低电子型的断路器，谐波也要使其额定电流降低，尤其 是检测峰值的电子断路器，额定电流降低得更多。由此可知，上述三种配电断路 器都可能因谐波产生误动作。 对于漏电断路器来说，由于谐波汇漏电流的作用，可能使断路器异常发热， 出现误动作或不动作。对于电磁接触器线的近饱 和段上，这样就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。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线 性越远，谐波电流也就越大，其中次谐波电流可达额定电流的。 在用电设备中，下面些设备都能产生谐波。 晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车铝电解槽充电装置开关电 源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。我们知道， 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 的也是另部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装 置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中次谐波的含量 可达基波的接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增 大而增大。如果整流装置为三相全控桥脉整流器，变压器原边及供电线路含有 次及以上奇次谐波电流如果是脉冲整流器，也还有次及以上奇次谐波 电流。经统计表明由整流装置产生的谐波占所有谐波的近，这是最大的谐 波源。 表脉波变流器的谐波电流频谱 表脉波变流器的谐波电流频谱 表脉波变流器的谐波电流频谱 个脉波变流器产生次数为的谐波，其中，„。 变频装置。变频装置常用于风机水泵电梯等设备中，由于采用了 相位控制，谐波成份很复杂，说，谐波电流使磁体部件温升增大，影 响接点，线圈温度升高使额定电流降低。对于热继电器来说，因受谐波电流的影 响也要使额定电流降低。在工作中它们都有可能造成误动作。 对弱电系统设备的干扰 对于计算机网络通信有线电视报警与楼宇自动化等弱电设备，电力系 统中的谐波通过电磁感应静电感应与传导方式耦合到这些系统中，产生干扰。 其中电感应与静电感应的耦合强度与干扰频率成正比，传导则通过公共接地耦 合，有大量不平衡电流流入接地极，从而干扰弱电系统。 影响电力测量的准确性 目前采用的电力测验量仪表中有磁电型和感应型，它们受谐波的影响较大。 特别是电能表多采用感应型，当谐波较大时将产生计量混乱，测量不准确。 谐波对人体有影响 从人体生理学来说，人体细胞在受到刺激兴奋时，会在细胞膜静息电位基础 上发生快速电波动或可逆翻转，其频率如果与谐波频率相接近，电网谐波的电磁 辐射就会直接影响人的脑磁场与