供配电系统谐波成因及处理

摘要：谐波会严重增加电力损耗，导致供电质量下降。本文概括分析了供配电系统中谐波的
成因和配网中谐波的危害，并提出了处理谐波的一些对策和方法，希望能起到抛砖引玉的
作用。

 

　　关键词：供配电；谐波；成因；处理

 

　　谐波是电力设备运行中不可避免的现象，当谐波超过设备承载范围之后，将会影响到
其作业性能的发挥。从试验结果判断，谐波可以降低供配电系统传输电能的工作效率，并且
引发一系列的故障问题，如：过热、过载、噪声、老化等，给供电单位的正常调控造成不便。
无论是从系统功能或经投资角度考虑，都必须要深入分析谐波产生的原因，在此基础上提
出切实可行的处理方案。

 

　　一、供配电系统谐波成因

 

　　工业与民用建筑电气设备中典型非线性设备有晶闸管整流设备、变压器、气体放电类电
光源、变频装置、换流设备、电弧炉以及家用电器等。

 

　　（一）晶闸管整流设备所致

 

　　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。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一部分缺角的正弦波，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

3 次谐波

的含量可达基波的

30％；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。经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近

40％，这是最大的谐波源。 

　　（二）变压器导致

 

　　供配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线
性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，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

3 次谐

波电流可达额定电流的

0.5 ％。 

　　（三）气体放电类电光源所产生

 

　　荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类
电光源的伏安特性，可知其非线性十分严重，有的还含有负的伏安特性，它们会给电网造
成奇次谐波电流。

 

　　（四）变频装置导致

 

　　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，谐波成分很复杂，
除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发
展，对电网造成的谐波也越来越多。

 

　　（五）家用电器所致

 

　　电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的
奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形改
变。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。

 

　　二、谐波的危害

 

　　（一）影响供配电系统的稳定运行

 

　　供配电系统的电力变压器、电力线路通常采用继电保护措施，在故障情况下保障系统和
设备的安全，其检测部分常采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器。其中电磁式