谐波对电力系统的影响及产生的危害

电力电子设备等非线性装置，除消耗大量的无功功率，还会产生大量的谐波电流。谐波和无功功率是关系电网效率的两个重要指标。它们对电网或相关设备产生严重的影响。无功功率分为基波无功功率和谐波无功功率。无功功率对公用电网的影响主要表现在：①无功功率的增加导致电流视在功率的增大，使发电机、变压器等电气设备容量利用率下降，同时设备及线路损耗增加。②线路及变压器的电压降增加，如果是冲击性负载，还会使电压产生剧烈波动，严重影响电网的供电质量。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有：

1）使电网中的元件带来附加的谐波损耗，如使电动机附加损耗、发热增加，过载能力和效率降低，产生脉动转矩。降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波电流流过中性线会导致中性线过热甚至引发火灾。

2）使用户端的电压波形产生严重的畸变，影响电气设备的正常工作。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化，寿命缩短，以致损坏。

3）易使电网中用于补偿无功功率的电容器发生局部并联或串联谐振，造成过电压或过电流，使电容器绝缘老化，甚至引起严重事故。

4）导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表计量不准，影响计量准确度。

5）对临近的通信系统产生干扰，降低通信质量，甚至使通信系统无法正常工作。

谐波还引起电磁干扰。开关切换的电流、电压波形的上升或下降沿包含丰富的高频谐波分量，它们对周围的电气、电子设备或者电网中的设备可能造成干扰。电磁干扰可以分为两种：

1）传导干扰：是指通过导线或电源传递至附近设备的电磁干扰。

2）辐射干扰：是指通过空间传播至附近设备的电磁干扰。

传导干扰又可分为差模干扰和共模干扰。差模干扰不通过接地线，而通过输入电源线传输，并能够通过输入电源线路测量，如图1-3所示。共模干扰只能通过从接地线到一条输入电源线测量得到，噪声电流实际上由接地导线流出。

差模电压为(www.xing528.com)

V_d=V₁-V₂（1-1）

差模电流为

I_d=（I₁-I₂）/2（1-2）

共模电压为

V_c=（V₁+V₂）/2（1-3）

共模电流为

I_c=I₁+I₂（1-4）

图1-3 差模干扰和共模干扰