2电力谐波理论介绍

2。1电力谐波的基本概念

谐波概念：其属于一类周期性电气当中的频率＞1整数倍基波频率的正弦波分量。其次数一定是整数，因为其数目必须为整数，因此，不存在非整数的谐波。

2。2电力系统谐波的表达式

人们一直努力寻求在供电网络内的交流电呈现正弦波形，因此，提出电力网的稳定电压波形图是正弦。它的公式写成：

其中，U代表电压的有效数值；代表初相角；代表写真频率，T代表谐波周期。

电压进入线性器件当中，比如，电阻器、电感器以及电容器几个部分，它的电压与电流先后呈现：比例 ()、微分()、积分()的联系，依然属于频率相同的正弦波形。可是，在非线性当中添加正弦波电压的情况下，电流则转化成了非正弦。针对符合狄里赫利条件的能够继续划分成下面的傅立叶级数（Fourier series）：

式中、和、的关系为

其中，频率=1/T 叫做基波，而谐波频率是基波次数的比值。上述公式和概念都是将非正弦波形作为实例，同样可以应用在电流当中，只需将u变为i 。

2。3电力系统谐波的标准

在供电系统中，电网以及用电设备会受到由谐波电压以及谐波电流所造成的伤害【9】，因此

我们将谐波电压控制在允许范围内的谐波电压,以确保电源的质量。世界上的许多国家都对电网中的谐波进行了限制，并制定了相应的标注。各级电网的谐波通常由谐波电压含量或总谐波失真率反映。CIGRE和IEC为此特意成立了一个特别工作组，重点设立了电力领域与电子设备的谐波指标，诸多国家地区同样为该谐波设立了自身的指标。部分国家和地区的输出信号比输入信号多出的谐波成分电压范畴：

低电压供电网( 1kV)，一般5%，个别3%、7%;

中压电网(24一77kv)，一般2%-5%、个别6%;

高压电网(84kV及以上)，一般 1% -1。5%，个别2%-5%。

1984年，我国水电部门基于之前经委会审批颁布的“供电规定”中的要求，设立且颁布了SD126。84“电力领域谐波控制要求”。 并以此作为前提，分析了这个指标的有关内容，参照我国基本国情，在1993年研究成果的基础上，借鉴国外谐波标准，颁布GB / T14549。93“电力企业供电网谐波”指标，并且自1994年3月份生效。

2。4电力谐波产生的原因

谐波出现的主要因素就是因为电网当中部分装置与负荷的非线性问题,就是说电压产生畸变所导致的波形变化和形成的电流为线性联系。在电网面对非线性设备与负载提供电压的情况下,此类装置或者负载传送(比如，变压设备)、转化(比偶如，交直流转化设备)、吸取(比如，电弧炉等)的同时为基本的能源供应系统, 还将一些基波点能转化成谐波，为电力网中传输许多谐波,造成电网中正弦波出现不正常变化,影响电能品质。非线性用电设备是主要的谐波源,非线性电气设备主要分为以下四类:一是电弧加热设备,如电弧炉、电焊机;二、交流整流器直流电源设备如电力机车、电解、电镀等三，交流整流后再逆电不准备：如变频调速，变频空调; 四，开关电源设备如：中频炉，彩电，电脑，整流器等。

2。5电力谐波的危害

（1）对线路的危害

谐波造成电力线路附加损耗。架空线的谐波电流会产生热损失，相对更大的分量能够拖延二次电流消失，造成单相重合闸的问题，对系统产生影响。电缆中的谐波电流会产生热损失，使线路电阻随频率的介电损耗和温升，造成能源的浪费；由于电流的正常流动的中性点是非常小的，所以当大量的细钢丝，三次谐波流过中性线，将使过热造成绝缘损坏。短路或火灾。增加传输线损耗，缩短传输线寿命。谐波电流一方面在传输线上产生谐波电压降，另一方面增加传输线的电流值，引起附加传输损耗。 针对架空电路来讲，电晕形成与峰值电压水平有直接联系。尽管基波在该阶段未高于规定数值，可因为有谐波，在谐波与基波的电压最大值相同，则最大电压值或许比规定标准更高，且形成电晕，造成电晕能量浪费的提高。在电缆传输中，谐波电压以随着其幅值电压的增大且成比例的增大的形式来增强介质的电场强度，从而影响电缆的使用寿命。