摘要：谐波污染作为长期影响电力系统安全稳定运行的因素之一，会产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，谐波影响了电力系统中的电能质量。对谐波污染的有效治理，对于保证电力系统的经济运行具有重要的意义。本文介绍了电力系统中常见的谐波产生的原因，分析了谐波的危害性，并总结了电力系统谐波抑制措施。
关键词：电力系统；谐波；抑制技术
一、谐波产生的原因
1、电源产生谐波
电力系统中电力产生的源泉——发电机，由于其现在的制作技术还不成熟，使得目前电网中的发电机达不到标准要求，因此发电机产生的电流难免会偏离正常波形，从而产生谐波，但是谐波量一般很少。
2、电力输送系统产生谐波
在电力输出线路中，谐波的主要来源是电流变压器。由于在变压器铁芯饱和时，磁化曲线会相当于一个非线性的电力设备，偏离了线性。变压器铁芯越饱和，电波越偏离正弦波形。而且考虑经济因素，电压器的设计会使工作时的电磁密度选在磁化曲线的近饱和阶段，电波畸变，产生谐波。
3、非线性的用电设备产生谐波
现行电力系统的用户端，大量的晶闸管整流设备、引起电荷不平衡的电炉、气体放电类电光源、调压整流设备等非线性设备广泛使用，这些非线性的设备是谐波产生的主要源泉。这些用电设备即使输入的是完全的正弦波电压，其内部结构也会使电流波形畸变，产生谐波。
二、谐波危害性分析
1、它会影响电网的运行
谐被电流产生的功率损耗，电网线路损耗的来源之一。谐波电阻大于基波电阻.增加功率消耗的同时给其他设备带来了一定的危害.以电缆输电系统为例。谐波在增加功率损耗的同时还可能引起电压出现尖峰.使电缆线的寿命降低.容易引起使电缆老化。
谐渡不仅会引起电缆的老化.还会引起电晕损耗。
综上所述，谐波给电网带来的危害主要有：铁损、电网环境污染、供电质最下降、以及危害塾整个供电网络。
2、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，会产生大量的奇次谐渡，其中3次谐渡的含量较多，可达40%；三相配电线路中，相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流：另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。
3、影响电力测量的环节
测量仪表的工作环境是纯正弦波情况下。供电的波形发生改变即谐波的产生会直接影响测量结果。以电度表为例.电度表只有在设计参数以内的频率上才会有准确的读数.当频率增加时误差为负的。当频率在1000Hz左右时.电度表停止工作。
4、影响变压器设备使用寿命
谐波对变压器的主要影响是增加了铜损和铁损，谐波频率越大，集肤效应越大.铁损越大.而且高次谐波更容身引起变压器的发热。并且谐波还会使变压器的噪声变大。
三、电力系统谐波抑制措施
1、降低谐波源的谐波含量
也就是在谐波源上采取措施，最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。
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1.1增加整流器的脉动数
整流器是电网中的主要谐波源，其特征频谱为：n=Kp±1，则可知脉冲数p增加，n也相应增大，而In≈I1/n，故谐波电流将减少。因此，增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。
1.2脉宽调制法
采用PWM，在所需的频率周期内，将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流输出电压脉冲可以达到抑制谐波的目的。
1.3三相整流变压器采用Y/Δ或Δ/Y的接线
这种接线可消除3的倍数次的高次谐波，这是抑制高次谐波的最基本的方法。
2、在谐波源处吸收谐波电流
这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法，这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。主要方法有以下几种：
2.1无源滤波器
无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，无源滤波是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但无源滤波器存在着许多缺点，如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、体积大等。因而随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。
2.2有源滤波器
早在70年代初期，日本学者就提出了有源滤波器APF（Active Power Filter）的概念，即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。
与无源滤波器相比，APF具有高度可控性和快速响应性，能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点；在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。目前在国外高低压有源滤波技术已应用到实践，而我国还仅应用到低压有源滤波技术。随着容量的不断提高，有源滤波技术作为改善电能质量的关键技术，其应用范围也将从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统的电能质量的方向发展。
2.3防止并联电容器组对谐波的放大
在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。当谐波存在时，在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。可采取串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。
2.4加装静止无功补偿装置
快速变化的谐波源，如：电弧炉、电力机车和卷扬机等，除了产生谐波外，往往还会引起供电电压的波动和闪变，有的还会造成系统电压三相不平衡，严重影响公用电网的电能质量。在谐波源处并联装设静止无功补偿装置，可有效减小波动的谐波量，同时，可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡，还可补偿功率因数。
3、改善供电环境
选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡，可以有效地减小谐波对电网的影响。谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电，承受谐波的能力将会增大。对谐波源负荷由专门的线路供电，减少谐波对其它负荷的影响，也有助于集中抑制和消除高次谐波。
结束语
总而言之，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：
[1]郑渠案.电力系统谐波治理浅析[J].天津电力技术，2011
[2]张在杰.电力网谐波分析及其污染治理[J].科技视界，2012
[3]顾定军.电网谐波治理相关问题探讨[J].电力需求侧管理，2010
论文作者:杜杨
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：谐波论文; 电网论文; 电流论文; 电压论文; 电力系统论文; 抑制论文; 无源论文; 《电力设备》2017年第23期论文;