第1章 諧波檢測概述

1.1 諧波檢測的意義

電能是人類社會中不可缺少的重要能源，它廣泛應(yīng)用在社會的各個領(lǐng)域中。近些年來，電力電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用，半導(dǎo)體器件等其他的一些非線性負(fù)荷也越來越多地應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，這就造成了諧波污染對電力系統(tǒng)的影響日益嚴(yán)重。工業(yè)中所使用的的各類開關(guān)電源、靜止換流器、電動機、電力機車、電弧爐等，還有生活中的熒光燈、電視機等雖然給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活帶來了很多便利，但同時也給電網(wǎng)制造了大量的諧波垃圾。這些諧波垃圾會對電壓造成波形畸變，也就是通常所說的諧波污染，從而影響電能的質(zhì)量，導(dǎo)致電氣設(shè)備壽命縮短，加大網(wǎng)損，使電網(wǎng)發(fā)生諧波諧振的可能性增大，繼電保護(hù)和自動裝置不能正常動作或操作，儀表指示和電度計量不準(zhǔn)，以及計算機和通信受干擾等一系列重要問題。這就使得電能質(zhì)量下降，增大了電能的損耗。諧波垃圾雖然比較少出現(xiàn)，但是一旦出現(xiàn)就可能引起非常嚴(yán)重的后果，例如引起電力設(shè)備過載或破壞、重要的控制和保護(hù)裝置誤動、改善功率因數(shù)的電容器組被破壞等。這對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運行造成了極大的影響。

在電網(wǎng)中，畸變的電流會引起系統(tǒng)電壓的畸變而產(chǎn)生諧波電壓，這些畸變的電壓和電流不但會使用電設(shè)備所處的環(huán)境惡化，嚴(yán)重時還會使設(shè)備不能正常使用，同時也會對周圍的公用電網(wǎng)和通信系統(tǒng)及其設(shè)備造成不同程度的影響。諧波對電力系統(tǒng)和用戶的影響及危害，概括起來大致有以下幾個方面：

1）諧波使公用電網(wǎng)中的元器件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的次諧波流過中性線會使線路過熱甚至引發(fā)火災(zāi)。

2）諧波使得各種電氣設(shè)備不能正常工作，如諧波對電機和變壓器的影響除引起附加損耗外，還會產(chǎn)生機械振動、噪聲和過電壓，局部嚴(yán)重過熱。諧波也會使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以致?lián)p壞。

3）為了提高功率因數(shù)而在負(fù)載側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容，或為了消除某次諧波而裝設(shè)統(tǒng)一的單調(diào)諧無源濾波器，對諧波頻率來說就可能會造成局部的串、并聯(lián)諧振，使諧波放大，嚴(yán)重時導(dǎo)致電容器和電抗器燒毀，甚至引起嚴(yán)重事故。

4）諧波會使繼電保護(hù)、自動制裝置等誤動作，使電氣儀表計量（如功率因數(shù)表）不準(zhǔn)確。

5）諧波會通過電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)和傳導(dǎo)三種耦合方式對附近的通信造成干擾，如產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量，嚴(yán)重時會導(dǎo)致信息丟失，甚至使通信系統(tǒng)無法正常工作。

因此，電力系統(tǒng)諧波問題的研究越來越受到人們的重視。在對諧波問題進(jìn)行研究和分析時，首先要對諧波進(jìn)行測量，這是諧波問題中一個重要的分支，更是所有研究工作的出發(fā)點和主要依據(jù)，諧波測量的主要作用如下：

1）用于鑒定電力系統(tǒng)和諧波源用戶的諧波水平是否符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，同時也包括對所有諧波源投運時的測量。

2）對電氣設(shè)備調(diào)試、投運時進(jìn)行諧波測量，可以保證設(shè)備投運后電力系統(tǒng)和設(shè)備得以安全和經(jīng)濟(jì)地運行。

3）對諧波的專題測試，如諧波阻抗、諧波潮流、諧波諧振和放大等。

綜上，可以看出，對電網(wǎng)中的諧波含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，確切地掌握電網(wǎng)中諧波的實際狀況，可以確保電力系統(tǒng)和供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)地運行，同時也保證了設(shè)備和人身的安全。因此，諧波測量對于防止諧波危害、維護(hù)電網(wǎng)的安全運行具有十分重要的意義。