Question

电力系统谐波有哪些来源?最为严重的谐波来源是哪些?

Answer 1

电力谐波主要来自于3 个方面：一是发电质量不高产生谐波；二是输配电系统产生的谐波；三是用电设备产生的谐波。其中用电设备产生的谐波最多。
（1）发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁芯也很难作到绝对均匀一致和其他一些原因，发电机多少也会产生一些谐波，但一般来说很少，这种谐波电动势的频率和幅值只取决与发电机本身的结构和工作情况，基本与负荷无关。在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。。
（2）输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变电器铁芯的饱和，磁化曲线的非线形，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有高次谐波。
（3）用电设备产生的谐波是由于电力系统相连的各种非线形负荷产生的。
谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：
(1)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等，其中炼钢炉由于加热原料时燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流。
(2)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)在电力系统中应用越来越广泛，它们可以提高输电能力、改善电能质量、提高电网运行稳定性，近几十年来随着电力电子技术迅速发展，大量的电力电子交变装置和各种非线形负载的比重不断增加，引起电力系统中的电流和电压波形产生畸变。从频域的角度来看，在这些畸变的电流和电压波形中，不仅仅包含与供电电源相同频率的正弦量，而且还出现一系列的频率为基波整数或分数倍的正弦分量，因为非线性电气设备从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这些波形为非正弦的畸变的分量就是电力谐波。