摘要：随着我国工业化进程的迅猛发展，电网装机容量不断加大，电网中电力电子元件的使用也越来越多，致使大量的谐波电流注入电网，造成正弦波畸变，电能质量下降，不但对电力系统的一些重要设备产生重大影响，对广大用户也产生了严重危害。
关键词：谐波；电网线路；电力设备；用电设备
0 引言
目前，谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害，因而了解谐波产生的机理，研究和清除供配电系统中的高次谐波，对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。
1 谐波对电网线路的危害
目前，电网系统一般都采用感应式继电器、电磁式继电器以及晶体管继电器进行检测保护。根据继电器的特点和原理，电网中的谐波能够降低继电器的动作特性，对于电网中 10%
以下的谐波不敏感，而当谐波的含量达到或者超过40%时，会导致继电器保护的误操作，不能够实现对电网网络的保护，从而严重影响电网的稳定性和安全性。
除此之外，由于谐波的污染，会导致电网中的电流和电压波形发生畸变。例如，电网中的中性线，如果所携带的奇次谐波过大时，会产生叠加现象，从而可能会造成电网中中性线的电流值会超过相线上的电流。同时，同频率的谐波电流和谐波电压会产生同次谐波的无功功率和有功功率，从而导致电网电压减低，造成电能的浪费。
2 谐波对电力设备的危害
由于电容器的容抗与频率成反比，为此谐振总是与无功补偿电容器等电容器有关。特别是在高次谐波电压的作用下，电容器的容抗要远小于基波电压作用下的容抗，从而导致谐波电流的波形畸变要远大于谐波电压的波形畸变。即使是电网中的电压谐波所占比例不大，也会造成非常大的谐波电流。在电网中，最为常见的是将谐波源和电容器接在同一个母线上，从而导致电容器与谐波源之间产生谐波放大，产生并联谐振，导致电容器损坏，甚至是爆炸。同时，电网的滤波器一般要安装在整流变压器的交流器上，才能保证整流变压器受到滤波器的保护。由于电网中谐波电压的存在，从而增加了变压器的涡流和磁滞的损耗，造成电网中的绝缘电应力增大。电网中谐波电流增大，容易导致变压器的损坏。特别是3 的倍数次零序谐波电流在变压器的三角绕组内循环流通，当循环电流过大时，将会直接导致绕组过载，从而使电力变压器严重损坏。当电网中的变压器向通过牵引网中的电动机车不对称负荷供电的时候，就需要考虑负载电流含有直流分量所导致的变压器磁路饱和现象，它使得变压器交流激磁电流中所有的谐波分量都会大大增加。
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此外，如果电缆的截面积越大，其集肤效应会明显的增加，当电网中的谐波次数高频率的上升时，会导致电缆中交流电阻迅速增加，从而导致牵引网中电缆中的损耗过大，以及电缆发热，致使电缆中允许通过的电流流量减少，影响电网中设备的正常运行。另外，电网中的线路感抗、系统母线、电缆电阻与系统串联，用于提高功率因数的电容器与系统进行并联，从而使得在一定数值下的电感与电容发生谐振。在电网中，大量的使用了动力电缆、电力变电器、整流变电器、功率因数补偿装置等电力设备，从而使得电网中的谐波会对电力机车中的电力设备造成重大的影响。
3 谐波对电网用电设备的危害
在电网中，异步电动机被广泛使用，存在大量的风机类等负载。而谐波电压和谐波电流会增加异步电动机中的铜损和铁损，最终导致电动机效率降低，大量的电能转换成为热冷，导致发动机过热。特别是在电动机中，当负序谐波产生了负序磁场时，会形成与电动机放置位置相反的制动转矩，从而对电动机的带负载能力造成严重影响。另外，当电动机中的谐波电流频率接近某个零件的固有频率时，还有由于共振形成噪声污染。
对于配电用断路器而言，由于受到谐波电流的影响，使得全电磁型断路器的铁耗增大，导致热量大量增加。同时，由于受到涡流和电磁铁的影响，导致断路器脱扣困难，且当谐波次数增高时，其影响也会越大。电网中的断路器，由于铁耗的增加和集肤效应的影响，导致断路器发热过快，导致脱扣电流和额定电流降低。电力设备中的电子型断路器，由于受到谐波的影响，会降低电子型断路器中的电流，特别是用于检测峰值的电子断路器，会导致额定电流远小于所设定的通过电流。对于电力设备中的漏电断路器而言，由于谐波的作用，会使得漏电断路器异常发热，从而导致不动作或者误动作。
在电网中所广泛使用的可编程控制器、全数字传动系统、现场总线和计算机网网络中，由于电网中的谐波通过传到、静电感应、电磁感应等方式耦合到系统中，从而对这些电子设备造成干扰。其中静电感应的耦合轻度、电感应与干扰频率成正比，传导通过公共接地耦合，将大量不平衡的电流流入接地极，从而对电网中的弱电系统造成很严重的干扰。过高的电压畸变量，甚至会直接导致电网电力设备的误动作和损坏，从而带来设备的运行中断。
4结语
电力在21世纪的重要性已经不言而喻，变频器的应用使电力系统的运行更加安全高效，但变频器产生的谐波对电力系统具有不利影响。本文对电力系统谐波产生的原因进行了仔细分析，并分析了谐波对变压器、电容补偿设备、电力电缆的影响及治理措施。电力系统谐波对电力输送过程存在较大危害，电力企业需投入大量的人力、物力与财力消除电力系统谐波对计量装置产生的影响，提高电力系统运行的稳定性与安全性，为电力企业的健康发展打下坚实基础，进而促进我国电力行业更快更稳的发展。
参考文献：
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论文作者:李亮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/24
标签：谐波论文; 电网论文; 电流论文; 断路器论文; 电压论文; 电容器论文; 电力系统论文; 《电力设备》2017年第19期论文;