諧波分量較高的諧波產(chǎn)生的影響

實(shí)踐證明，較高的諧波特別是高次諧波會(huì)沿輸電線路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生污染，影響其它用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如使發(fā)電機(jī)和變壓器產(chǎn)生附加功率損耗，對(duì)繼電器、自動(dòng)保護(hù)裝置、電子計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備產(chǎn)生干擾而造成誤動(dòng)作或計(jì)算誤差。因此，無(wú)論從保護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行還是從用電設(shè)備的正常工作來(lái)看，防止和減小電流諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，抑制電磁干擾，已成為全球性普遍關(guān)注的問(wèn)題。國(guó)際電工委員會(huì)與之相關(guān)的電磁兼容法規(guī)對(duì)電器設(shè)備的各次諧波都做出了限制性的要求，世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家已開始實(shí)施這一標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)商檢局會(huì)同對(duì)外貿(mào)易經(jīng)濟(jì)合作部已經(jīng)下發(fā)了《關(guān)于對(duì)六種進(jìn)口商品實(shí)施電磁兼容強(qiáng)制檢測(cè)的通知》。通知要求自2000年1月1日起，對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)、顯示器、打印機(jī)、開關(guān)電源、電視機(jī)和音響設(shè)備六種進(jìn)口商品實(shí)施電磁兼容強(qiáng)制檢測(cè)，以更好地保護(hù)我國(guó)的電磁環(huán)境 。

諧波分量包括輸入電壓總諧波分量和輸入電流總諧波分量。由于輸入電壓波形畸變較小，電壓總諧波分量也較小而輸入電流波形畸變較大，電流總諧波分量較高。采用8793A型諧波測(cè)試儀對(duì)幾種彩色電視機(jī)的輸入電壓總諧波分量一、輸入電流總諧波分量、功率因數(shù)以及輸入電流各次諧波分量進(jìn)行了測(cè)量。

電網(wǎng)諧波來(lái)自于3個(gè)方面：?

一是發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波：??

發(fā)電機(jī)由于三相繞組在制作上很難做到絕對(duì)對(duì)稱，鐵心也很難做到絕對(duì)均勻一致和其他一些原因，發(fā)電源多少也會(huì)產(chǎn)生一些諧波，但一般來(lái)說(shuō)很少。??

二是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波：??

輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波，由于變壓器鐵心的飽和，磁化曲線的非線性，加上設(shè)計(jì)變壓器時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性，其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上，這樣就使得磁化電流呈尖頂波形，因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和程度有關(guān)。鐵心的飽和程度越高，變壓器工作點(diǎn)偏離線性越遠(yuǎn)，諧波電流也就越大，其中3次諧波電流可達(dá)額定電流0.5%。??

三是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波：??

晶閘管整流設(shè)備。由于晶閘管整流在電力機(jī)車、鋁電解槽、充電裝置、開關(guān)電源等許多方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，給電網(wǎng)造成了大量的諧波。我們知道，晶閘管整流裝置采用移相控制，從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波，從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波，從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波，顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路，在接感性負(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量可達(dá)基波的30%；接容性負(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電壓，其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器，變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流；如果是12脈沖整流器，也還有11次及以上奇次諧波電流。經(jīng)統(tǒng)計(jì)表明：由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近40%，這是最大的諧波源。??

變頻裝置。變頻裝置常用于風(fēng)機(jī)、水泵、電梯等設(shè)備中，由于采用了相位控制，諧波成份很復(fù)雜，除含有整數(shù)次諧波外，還含有分?jǐn)?shù)次諧波，這類裝置的功率一般較大，隨著變頻調(diào)速的發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)造成的諧波也越來(lái)越多。??

電弧爐、電石爐。由于加熱原料時(shí)電爐的三相電極很難同時(shí)接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，引起三相負(fù)荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器的三角形連接線圈而注入電網(wǎng)。其中主要是2?7次的諧波，平均可達(dá)基波的8%?20%，最大可達(dá)45%。??

氣體放電類電光源。熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈等屬于氣體放電類電光源。分析與測(cè)量這類電光源的伏安特性，可知其非線性十分嚴(yán)重，有的還含有負(fù)的伏安特性，它們會(huì)給電網(wǎng)造成奇次諧波電流。??

家用電器。電視機(jī)、錄像機(jī)、計(jì)算機(jī)、調(diào)光燈具、調(diào)溫炊具等，因具有調(diào)壓整流裝置，會(huì)產(chǎn)生較深的奇次諧波。在洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、空調(diào)器等有繞組的設(shè)備中，因不平衡電流的變化也能使波形改變。這些家用電器雖然功率較小，但數(shù)量巨大，也是諧波的主要來(lái)源之一 。

彩色電視機(jī)諧波分量過(guò)高的原因主要來(lái)源于圖電路兩個(gè)方面。一是開關(guān)電源產(chǎn)生的巧高頻波及其高次諧波沿輸入導(dǎo)線的傳導(dǎo)（傳導(dǎo)干擾），這可以通過(guò)在電視機(jī)的輸人端接入的防電磁干擾的復(fù)式濾波器（彩色電視機(jī)一般都接有此電路）解決。測(cè)試表明，只要適當(dāng)選擇元器件的參數(shù)，便可較好地抑制這種干擾。二是由于在電視機(jī)的輸入端采用了橋式整流電容濾波電路，由于這種電路充電時(shí)間常數(shù)小，二極管導(dǎo)通角小，造成輸人電流波形產(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變。因此，改善橋式整流電容濾波電路的輸人特性，是降低電流諧波分量的關(guān)鍵，也是提高線路功率因數(shù)的有效措施。已問(wèn)世的無(wú)源功率因數(shù)校正電路（PPFC）和有源功率因數(shù)校正電路（APFC）較好地解決了諧波分量與功率因數(shù)的關(guān)系。實(shí)踐證明，采用電路可使輸人電流總諧波分量降低到30%以下，功率因數(shù)可提高到0.95以上。而采用APFC電路可使輸人電流總諧波分量降低到10%以下，功率因數(shù)提高到0.99以上 。

輸入電流總諧波分量、功率因數(shù)及3，5，7次諧波都得到了很大改善。建議在彩色電視機(jī)中推廣和技術(shù)，以減小電磁污染。2100433B

當(dāng)IPC所聯(lián)線路發(fā)生三相短路故障時(shí)，其運(yùn)算電路與IPC出口短路故障不同之處在于線路電抗的引入。

另外，由上述的推導(dǎo)結(jié)果可以看出，IPC所聯(lián)線路短路時(shí)，其電感支路的短路電流由直流分量、諧波分量和基頻交流分量構(gòu)成，電容支路的短路電流由諧波分量和基頻交流構(gòu)成。由于直流分量和諧波分量都為無(wú)源分量，其能量來(lái)自短路瞬間系統(tǒng)中儲(chǔ)能元件所儲(chǔ)存的能量。因此，計(jì)及系統(tǒng)中電阻分量之后，短路電流的直流分量和諧波分量將最終衰減至零。

在電力系統(tǒng)中，電源感應(yīng)電勢(shì)中本身就存在高次諧波分量，此外由于變壓器、電壓互感器等設(shè)備鐵心非線性的影響，電網(wǎng)中必然包含一系列高次諧波分量，其中主要為5次諧波分量。對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，由于消弧線圈對(duì)5次諧波呈現(xiàn)的感抗為基波的5倍，而線路容抗為基波1/5，和線路容抗相比，消弧線圈近似于開路狀態(tài)。因此，5次諧波感性電流可以忽略，系統(tǒng)單相接地時(shí)，5次諧波容性電流分布與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中基波容性電流幾乎相同，籍此可進(jìn)行故障選線。

判斷完全去磁的方法

1 在電壓上升和下降過(guò)程中，同一電壓下的勵(lì)磁電流值相同；

2 勵(lì)磁電流的波形上下對(duì)稱，無(wú)偶次諧波分量。