谐波的产生_电力谐波分析_谐波分析法(11)

162电力系统谐波基本理论2．3．2谐波产生的危害2．3．2．1对输、供、配电系统和用电设备的影响由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应 当交变电流流过导线时，导线周围变化的磁场也要在要在导线中产生感应电流，从而使得沿导线截面的电流分布不均匀。尤其当频率较高时，此电流几乎是在导线表面附近的一层中流动，这就是“集肤效应” 的作用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗，使导体的发热严重。1 对同步电机的影响定子绕组为星形接法的旋转电机接受的高次谐波电流通常只含有正序和负序分量。定子中第h次谐波电流的正序和负序分量分别形成正向和反向旋转磁场，转速均为h倍的同步转速。因此，同步电机的转子就分别感应出 h．1 和 h+1次谐波电流。但其主要部分并不在转子绕组中流动，而是在转子表面形成环流。高次谐波电流在发电机定子中同样有集肤效应。在定子的双层绕组中，高次谐波电流主要在沿槽高度的上层线棒里产生附加损耗，并且比下层线棒里的相应附加损耗要大好几倍。谐波电流对隐极式同步电机的定子，也能引起严重问题，甚至构成制约条件。谐波电流在旋转电机中产生的附加损耗，在一般情况下，转子的附加损耗比定子的附加损耗大得多。

2 对感应电动机的影响感应电动机由于转子导线尺寸比定子导线的尺寸大得多，所以随着电流频率的上升，转子电阻的增加比定子电阻的增加更快。尽管如此，在谐波和其他因素的综合作用下，可使定子绕组局部发热问题相当严重。由于感应电动机的负载一般都是固定连接的，在受到谐波影响时，不能临时降低负载来避免异常过热和缩短寿命，在确定允许的谐波电压时，应使绝大多数电动机在谐波电压下不至过分增大消耗寿命的速度。感应电动机承受的谐波电压折算等价基波负序电压。折算公式为区——_ui 2 钾 、IX v,／h” 2Y^ 2式中弘 2 田为等价基波负序电压；％为第h次谐波电压；m为系数，且m≤1。3 对变压器的影响作为静止设备的变压器，在谐波潮流图中，它既是谐波源同时又是传输其他谐波源产生谐波的中间环节。当直流电流、低频电流地电流流入变压器绕组时，变压器产生严重磁饱和，使其中的谐波电流增大，以致威胁设备本身和电网的安全运行。来自其他谐波源并流过变压器的谐波电流，在谐振条件下，也能损害变17北京交通人学硕论文压器。电力谐波分析谐波电流除了引起变压器绕组附加发热外，对外壳、外层的钢片和某些紧固零件引起发热，甚至会引起严重的局部过热。

除此之外，谐波还导致变压器噪声增大，有时还发出金属声。4 对电容器的影响1电容器容抗群 之与频率成反比，因此在高次谐波电压作用下容抗要比在‘roC基波电压作用下的容抗要小的多，所以谐波电流的波形畸变比谐波电压的波形畸变大得多，即使电压中谐波所占比例不大，也会产生显著的谐波电流。由于它是容性阻抗特性，可以和电网中大部分都是感性的阻抗的电气设备配合而构成谐波谐振或接近谐波谐振的条件；由于它的阻抗和频率成反比，故更容易吸收谐波电流而引起电流过载。5 对输电线路的影响由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率升高而增加。在集肽效应作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗增大，在供用电电网中，变压器和输电线路的损耗占大部分，所以谐波使电网网损增大。谐波使三相供电系统中的中性线的电流增大，导致中性线过载供配电线路中的中性线过热。谐波次数越高，谐波电流就越趋向表面，当频率在300Hz以上时，集肤效应将更为显著。其结果是导线截面内流通的电流减少，而导线外表面的电流密度增大，从而使导线的温度升高。输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生串联谐振或并联谐振。

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