毕业论文----电网谐波的危害及抑制技术

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1、 目 录 摘要 . 1 前言 . 1 1 电网谐波的产生及危害 . 2 1.1 谐波的产生 . 2 1.2 谐波的危害 . 4 2 谐波抑制技术 . 8 2.1 抑制谐波电流 . 8 2.2 受端治理措施 . 10 2.3 主动谐波治理的措施 . 11 2.4 被动治理谐波的措施 . 12 2.5 其余抑制高次谐波的技术 . 12 2.6 一种新的谐波抑制方案 . 16 3 电力滤波器介绍 . 18 3.1 无源电力滤波器 . 18 3.2 有源电力滤波器 . 20 4 谐波综合治理的展望 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28 1 电网谐波的危害及抑制技术 摘要： 随着电力系统的发展以

2、及电力市场的开放，电能质量问题越来越引起广泛关注。由于各种非线性负载 (谐波源 )应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重。因此，谐波及其抑制技术己成为国内外广泛关注的课题。在电力电网中，存在大量非线性负载 ,引起电网电流波形不再是正弦波。这一非正弦波可用傅里 叶级数分解成为一个直流量，基波正弦量和一系列频率为基波频率整数倍的高次谐波正弦分量之和。各国对电力电网电压正弦波形畸变的极限值都有明确的规定，要求用户对接入电网的设备产生的谐波应采取一定措施，进行抑制。 关键词： 电网； 谐波危害 ；非线性负载； 抑制技术 前言 电力系统理想的电压、电流波形是正弦波。但由于电力系统中存在各种非线性元件

3、,使电压和电流波形发生畸变产生谐波。谐波会造成电网的功率损耗增加、设备寿命缩短、保护功能失常 ,还会引起变电站局部并联或串联谐振 ,造成电压互感器等设备损坏。 随着工业、农业和人民 生活水平的不断提高，除了需要电能成倍增长，对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多，电力质量（ Power Quality）受到人们的日益重视。例如，工业生产中的大型生产线、飞机场、大型金融商厦、大型医院等重要场合的计算机系统一旦失电，或因受电力网上瞬态电磁干扰影响，致使计算机系统无法正常运行，将会带来巨大的经济损失。电梯、空调等变频设备、电视机、计算机、复印机、电子式镇流器荧光灯等已成为人民日常生活的一部分，如果这

4、些装置不能正常运行，必定扰乱人们的正常生活。但是，电视机、计算机、复印机、电子式照明设备、变频调 速装置、开关电源、电弧炉等用电负载大都是非线性负载，都是谐波源，如将这些谐波电流注入公用电网，必然污染公用电网，使公用电网电源的波形畸变，增加谐波成份。 近几年，传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术日臻成熟。集成度愈来愈高的微电子技术使计算器的功能更加完美，体积愈来愈小，从而促使各种电器设备的控制向智能型控制器方向发展。随着微电子技术集成度的提高，微电子器件工作电压变得更低，耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。例如， 20 世纪 70 年代计算机迅速普遍推

5、广，电磁干扰及抑制 问题更是十分突出，一些功能正常的计算机常出现误动作，而无法找出原因。 1966 年日本三基电子工业公司率先开发了“模拟脉冲的高频噪音模拟器”，将它产生的脉冲注入被试计算机的电源部分，结果发现计算机在注入 100 200V 脉冲时就误动作，难怪计算机在现场无法正常工作，其原因之一是计算机的电源受到了污染。因此，受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰 2 设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。 国际电工委员会（ IEC）已于 1988 年开始对谐波限定提出了明确的要求。美 国“ IEEE电子电气工程师协会”于 1992年制定

6、了谐波限定标准 IEEE 1000。在 IEEEstd 519-1992标准中明确规定了计算机或类似设备的谐波电压畸变因数（ THD）应在 5%以下，而对于医院、飞机场等关键场所则要求 THD 应低于 3%。 1 电网谐波的产生及危害 1.1 谐波的产生 1.1.1 谐波的概念 国际上通行的谐波定义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。 谐波次数必须为正整数。在某些暂态现象中，电力系统会出现一些非整数次的分数次谐波，如：间谐波、次谐波和分数次谐波等 ，这些概念与谐波概念完全不同。 谐波的产生来自于 3 个方面：（ 1）发电源质量不高；（ 2）输配电系统；（ 3）用电

7、设备。 1.1.2 电源本身谐波 电源本身谐波即谐波电压源。典型的谐波电压源是发电机。由于发电机制造工艺的问题，致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，因此，产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然，几个这样的电源并网时，总电源的电流也将偏离正弦波。 1.2.3 非线性负载 谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。对于各种换流设备，电气化铁道，电弧炉及数量很大的 电子节能设备、家用电器等典型非线型，即使供给理想的正弦波电压，他们也将产生非正弦波电流。当电流流经非线性负载时，负载上电流与施加电压呈线性关系；而电流流经非线性负载时，则负载上电流为非正弦电波，即产生了谐波。