电力系统谐波的危害有哪些？如何测量？
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电力系统谐波的危害及测量方法 1. 谐波的危害 谐波是电网的一大公害，因此对电力系统谐波问题的研究越来越引起人们的重视。 1.1 对供配电线路的危害 (1)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，一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。但对于电磁式继电器与感应式继电器，谐波含量高时，易使继电保护误动作，因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。晶体管断电器虽然具有许多优点，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。因此，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。 (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，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3 次谐波的含量较多，可达40%;三相配电线路中，相线上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。 1.2 对电力设备的危害 (1)对电容器的危害。 当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38 倍;对于全膜电容器，允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43 倍。 如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就会使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时，可能使电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。另外，谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部放电强度大，对绝缘介质能起到加速老化的作用，从而缩短电容器的使用寿命。 一般来说，电压每升高10%，电容器的寿命就会缩短1/2 左右。再者，在谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。 (2)对电力变压器的危害。 谐波使变压器的铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器的铁耗增大，这主要表现在铁芯中的磁滞损耗增加，谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大。由于以上两方面的损耗增加，减少变压器的实际使用容量，或者说在选择变压器额定容量时，需要考虑电网中的谐波含量的影响。除此之外，谐波还导致变压器噪声增大，变压器的振动噪声主要是由于铁芯的磁滞伸缩引起的。随着谐波次数的增加，振动频率在1KHz 左右的成分使混杂噪声增加，有时还发出金属声。 (3)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集肤效应越明显，从而导致导体的，阻抗增大，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，在一定数值的电感与电容下可能发生谐振。 |
