电力系统 中谐波 分析 和抑制 手段
王 世 刚
（ 深圳供 电局 ， 东 深圳 ５ ８ ０ ） 广 １０ ０
摘 要 ： 波是 电力 系统 的一 大公 害。文 章介 绍 了谐波 的相 关定 义、谐 波 的产 生以及 谐波 所 带来 的危 害 ，对谐 谐 波的检 测 方法进 行 了分析 ，并结 合具体 的 案例重 点介 绍 了谐 波抑 制的 方法 。 关键 词 ： 电力 系统 ；谐波 分析 ； 谐波抑 制 中图 分类 号 ： Ｍ７ ４ Ｔ １ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ： ０ ９ ２７ ２ １ ） ９ ０２ － ２ １０ － ３４（ ０ １ １－ １４ ０
离正弦 电流。 （ ）非线性负载 ，如各种变流器、整流 ２
设 备 、Ｐ Ｍ 频 器 、交 直 流 换流 设 备等 电力 电子设 备 。 Ｗ变 （ ） 非线 性 设备 的谐 波 源 ，如 交 流 电 弧炉 、 日光 灯 、 ３
准对公用 电网中各个等级 的电压 的限用值 、电流 的允 许 值 等 都 做 了相 应 的规 定 ， 并 以 附录 的形 式 给 出 了测
量 谐 波 的方 法 和 数 据 处 理 及 测 量 仪 器 都 作 了相 应 的规 定 。这 个 规 定 给 我 国相 关 人 员进 行 谐 波 检 测 分 析 、谐
铁磁谐振设备和变压器等。
波污染 的抑制提供 了理论依据和大致思路 。
二 、谐 波 的危 害
在 供 电系 统 中 ，供 电主要 是通 过 正 弦波 的方 式 ，这 样可 以给 电力 系统 的分 析和 设计 带 来很 大便 利 ，还 可 以 最佳 地运 作 相应 的 系统 和设 备 ，但 是在 这里 面却 常 常有 谐波 的存在 ，造 成 电力 系统 中 电压 和 电流 的波形 发 生畸 变 。谐波 产 生的危 害主 要表 现在 以下两个 方面 ： １ 线 路 的稳 固 和 安全 运 行 受 到 影 响 。 例如 ， ． 在 供 电系 统 中 ，谐 波 会 造 成 电磁 式 、感 应 式 和 晶 体 管 等 继 电 器 产 生 误 、 拒 动 。 谐 波 会 造 成 输 电 线
１４ ２ ｏ 中 新 术 阁高 蛙 ２１． ０ ｏ １ ７
目前，谐波检测和分析 的方法主要有 ： （ ）带阻 １ 滤波法 。它是 设计一个低 阻滤波器 ，对基波 分量进行 过 滤 ，最 终获 取 总 的谐 波 电 流量 。但 是这 种 方法 一 般 精度低 ，很少采用 。 （ ）带通选频和Ｆ Ｔ ２ Ｆ 变换法。其 采用 多个 窄带 滤波器进行 带通选频 ，逐个 分出谐 波分 量 ，再利用Ｆ Ｔ Ｆ 变换检测谐波。 （ ）小波变换等。 ３
质量。
得 电力系统污染 问题也越来越严重 。而谐波降低 电能 的 生 产 、 传 输 和 利 用 的 效 率 、 降低 系 统 容 量 、加 速
设 备 绝 缘 老 化 甚 至 损 坏 设 备 、危 害 生 产 的 安 全 与 稳 定 等 ，成 为 最 直 接 、最 巨大 的 电力 污 染 之 一 ，而 且 谐 波
２ ．直 接影 响 人 们 的 生活 。例 如 ，谐 波 会 导 致 继 电 保 护 和 自动 装 置 的误 动 作 ， 并会 使 电气 测 量 仪表 计 量 不 准 确 。谐 波 可 能会 造 成 电量 的计 算方 面 存 在 误 差 ，
还会干扰通信和 电子设备等 。这使得对谐波 的分析和
表 面 的 磁 感 应 强 度 分 布 偏 离 正 弦 波 ，所 产 生 的 电流 偏
于谐波相 关工作 的研 究大致 起源于 ２ 世 纪８ 年 代 。 ０ Ｏ
我 国 国家 技 术 监 督 局 于 ９ 年 颁 布 了 国家 标 准 《 能质 ３ 电 量— — 公 用 电网 谐 波 》 （ Ｂ Ｔ ４ ４ — ９ ３ 。该 标 Ｇ ／ １ ５ ９ １ ９ ）
实 的主 要 来源 ，是 当非线 性 负 荷 被 施 加 以正 弦基 波 电压 时 ， 由于 施 加 的 电压 波 形 与
设备所 吸收的 电流不一样 因而电压、电流就会 发生 畸变 现 象 ， 同 时 因 为 负荷 和 电 网 是连 在 一起 的 ， 因 此
抑 制 引起 了人们 的广泛 关注 和 高度 重视 。
一
由于谐波 的存在 ，使相应 的用户 因向系统送 谐波 功率 而 少计 量，而 有些用 户因用 了无用 的谐波 功率而多付 费 。谐 波 产 生 的 电流 会 干 扰 通 话 的质 量 ， 引起 电 话 的 误响等 ，影响人们生活的质 量 。谐 波对造 成那些敏感 的用 电设 备不稳 定地 工作 ，从 而减 低 了产 品的合 格 率．严重地甚至会导致生产大批量地报废产 品。
近些年来，随着电子 电力等高新技术的大力发展 ，
非 线 性 负 荷 与 非 线 性 电力 电子 变 换 器 的广 泛 应 用 ，使
路 、变 压器 、 电动机和 发 电机等 设备 过热 和增 大它 们 的噪 声 ，降低 设备 工作 的效 率和 使用 率 。谐波还 会 损坏 电 网设备 和 电容器 等 。谐 波 严重影 响 电 网的
谐 波 电流 会 流进 电网里 面 ， 电网的 质量 受 到影 响 。
三 、谐 波的分 析
由于谐波 导致的各种各样 的事故和故 障的几率一 直在升高 ，谐波 已成为 电力系统的一大公害 。我 国对
电力系统中的谐波源主要有 以下几类 ： （ ）电源 １ 自身产 生的谐波 。因为发 电机制造的 问题 ，使得 电枢
因此 ，在谐 波 发生 前对 其 进行 分析 和 抑制 ，具有 重
大 的现 实意 义 。
、
谐 波 的 相 关 概 述
谐波 是指 电流 中所含 有 的频 率 为基 波 的整 数倍 的 电
量 ，一 般 来 说 是 指 对 周 期 性 的非 正 弦 电量 进 行 傅 里 叶
级数分解 ，其余大于基波频率 的电流产生 的电量 ，其