毕业设计-电力系统谐波对电力系统的影响论文.doc

电力系统谐波对电力系统的影响

学 生 姓 名： 似懂非懂
学 号： 123456789
专 业 班 级：供用电技术 456321班
指 导 教 师： 看破红尘

毕业设计（论文）
摘 要
随着工业技术的迅猛发展，电力系统中的非线性负荷明显增多，由其产生的高次谐波的危害问题也日益突出。本文阐述了电力系统谐波对电磁式继电器、整流型继电器、微机型继电器及各种自动装置的影响及防止措施，又对微机保护借助硬件（有源滤波器）和软件（数字滤波器），清除电力系统高次谐波分量进行了阐述。
本文结合我国电力系统安全稳定标准，提出对继电保护装置的要求，特别强调了继电保护的可靠性。本文还结合我国近几年来电网发生的几次重大事故，分析了影响继电保护安全运行的主要因素，并从继电保护技术和管理角度，提出了保障电网安全、稳定运行的几点意见。从补偿电容无法投入，谈谐波危害，分析谐波来源，提出治理谐波的初步建议
随着个私经济的发展，供电量也不断的增长，为了使功率因素达到标准，必须投入补偿电容，但是有几个地方的变电所的补偿电容器却无法投上，强行投入后，电容器熔丝也会很快熔断。但根据其他变电所运行经验，在此功率因数下，无功电流不应大于熔丝熔断电流。这是为什么呢？经过对该地区的供电现状分析，这是由于谐波引起的。所谓谐波，即理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，但是由于各种原因，使这种理想状态在实际中无法存在。因此通过对周期性电压或电流的傅立叶分解，所得到的频率为基波整数倍分量的含有量，称为谐波。
谐波研究的意义，道德是因为谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

关键词：电力系统 谐波 继电保护 谐波治理

- I -
目 录
摘 要 1
引 言 1
1谐波的产生和危害 2
1.2 谐波的标准 2
1.3 谐波源主要种类 3
1.4 谐波对于电网的危害主要表现 3
1.5 谐波对电网的影响 4
1.6 谐波的抑制 4
2谐波对电力系统各种设备的影响 5
2.1谐波对继电保护和自动装置的影响及控制 5
2.1.1 继电保护和自动装置受到谐波严重影响的条件 5
2.2谐波对各种类型继电保护的影响 6
2.2.1 谐波对电磁继电器的影响 6
2.2.2 谐波对整流型继电器的影响 7
2.2.3 谐波对距离保护的影响 6
2.3 继电器保护采取抑制谐波畸变的一般措施 8
2.4 谐波的运用 8
2.4.1 变压器差动保护利用二次谐波 8
2.4.2 三次谐波电压构成100定子接地保护 8
2.5 微机保护采用抑制谐波的措施 9
3 电力系统谐波影响及消除 14
3.1 电网谐波的危害 14
3.2电网谐波消除办法 14
3.2.1 无功补偿屏消除谐波 14
3.2.2消谐滤波补偿装置 14
3.3 谐波的综合治理 14
3.3.1综合治理的具体工作 14
3.3.2国内外谐波研究工作的动态 15
3.3.3谐波研究工作的建议 15
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
附录A 附录内容名称 20

- I -
毕业设计（论文）

引 言

随着工业的发展，客户的用电量不断增长，谐波的影响和危害也日益严重。文章对此综述了谐波危害及抑制谐波的方法。随着非线性电力设备的广泛应用，电力系统中谐波问题越来越严重，一方面造成了电力设备的损坏，加速绝缘老化，另一方面也影响了计算机、电视系统等电子设备正常工作，直接扰乱了人们的正常生活。
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（ＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙ）受到人们的日益重视。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。
在理想的情况下，电力系统中三相交流发电机发出的电压，其波形基本是正弦波形。随着各种产生谐波电流的电力电子设备、家用电器、非线性及冲击性用电设备的不断增加，构成了电力系统中电能质量的主要污染，对电力系统的用电设备造成不良影响，甚至造成严重危害。
谐波的影响和危害在电力应用广泛的今天已经是无处不在了，它严重干扰、伤害了我们人类的生活，现有必要对其高度重视，并寻找合理的解决办法。

1 谐波的产生和危害
在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以I区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次谐波则是150Hz。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中， 由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载， 出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。
“谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义，道德是因为谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
简言之，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。

1.1 谐波的产生
在供配电系统中的高次谐波主要产生于非线性负荷用电设备，如变流装置及电弧炉等；在低压电网的谐波污染，主要来源是功率电子设备，如驱动器、UPS、焊接器、计算机、打印机等。通常设备里的半导体开关只会在基波周期的某段时间通电，这使设备具有剩电、动态特性和灵活控制等优点，从而产生较大畸变的不连续电流。以下列举一些典型负载引起的谐波畸变。配备平滑电容器的单相整流器电路布置如图1（a）所示，可在单相负载中应用。从电源取用的电流值会在一周期的某段时间突然上升或下降，电压与电流波形见图1（b）。

　　这种电流波形包含了很多奇次谐波，奇次谐波的幅值可能会高于基波电流分量。该电路布局的广泛应用，将导致过多的谐波电流流入供电系统。六脉波桥以三相功率为主的设备通常采用六脉波桥，例如驱动装置和UPS，六脉波桥的直流侧，可连接平滑电抗器、平滑电容器或以上两者。所用的开关可以是可控的（可控硅等）或不可控的（二极管），视所用设备确定。连接平滑电抗器的二极管桥的电路布局如图2（a），电流波形如图2（b）。

　　连接平滑电容器的二极管桥的电路布局如图3（a），电流波形如图3（b）。

    事实上，对于六脉波变流器而言，在理想条件下即：
    （a）电源为理想的正弦波、并三相对称；
　　（b）直流侧电抗足够大，直流电流无纹波；
    （c）交流侧电抗为零。

对于如图4（a）而言，交流电流波形可分解为一系列谐波电流分量

对于如图4（b）而言，交流电流波形可分解为一系列谐波电流分量

由上式可见，注入系统的谐波是kp±1次。
    通常，一个连接着很大的平滑电抗器的六脉波桥，所产生的谐波电流值大约为
其中：In———n次谐波电流幅值；I1—基波电流幅值；N———谐波次数

随着工业技术的迅猛发展，电力系统中的非线性负荷明显增多，因而高次谐波的危害问题也日益突出，其中包括：
　　(1) 各种阀型换流设备（如电气化铁道机车）。
2001年西北电研院在安康地区几个带有牵引负荷出线的变电站，进行了谐波分量及负序分量的现场测试，结果表明安康电网由电气机车负荷产生的三、五次谐波电流含量超标。
　　(2) 耗用电弧能的设备（电弧炼钢炉和电焊设备等）。
　　(3) 铁磁性设备（电力变压器、电抗器等）。
　　(4) 其它（电解设备和某些家用电器等）。

1.2 谐波的标准

目前大多数现代电力设备是谐波电流的来源。这些电流进入供电系统后将造成电压谐波，这将影响到连接在同一母线的其他负荷或连接同一电源的临近装置。因此，国家规定谐波造成电网电压波形畸变率极限和用户注入电网的谐波电流允许值应满足国家(附录A表1)。
当电网公共点的最小短路容量异于表中基准短路容量时，按下式修正附录A表2中的谐波电流允许值

式中Sk1———公共连接点的最小短路容量，MVA；
    Sk2———基准短路容量，MVA；
    Inp———表2中第n次谐波电流允许值，A；
    In———短路容量为Sk1时的第n次谐波电流允许值，A。

1.3 谐波源主要种类

(1) 铁磁饱和型:各种铁芯设备,如变压器、电抗器等,其铁磁饱和特性呈现非线性。
(2) 电子开关型:主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等,在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用,并正在蓬勃发展;在系统内部,如直流输电中的整流阀和逆变阀等。
(3) 电弧型:各种冶炼电弧炉在熔化期间以及交流电弧焊机在焊接期间,其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性,使电流不规则的波动。其非线性呈现电弧电压与电弧电流之间不规则的、随机变化的伏安特性。
对于电力系统三相供电来说,有三相平衡和三相不平衡的非线性特性。后者,如电气铁道、电弧炉以及由低压供电的单相家用电器等,而电气铁道是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。

1.4 谐波对于电网的危害主要表现

1、由于电网主要是按基波设计的。由于LC元件的存在，虽然在基波时不会发生谐振，但在某个特定谐波时却可能引起谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，电网谐振引起设备过电压，产生谐波过流，对设备造成危害。特别是对电容器和与之串联的电抗器。其中，特别要注意的是，由于电容器是容性负载，能与电网上感性设备（其它设备主要是感性设备）配合，构成共振条件，又由于其大小与谐波频率成反比，因此，电容更容易吸收谐波共振电流，引起电容过载，造成电容损坏，或者熔丝熔断。

2、使电网中的电气设备产生额外的损耗（谐波功率），降低了设备的效率，同时谐波会影响设备的正常工作，例如变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，电机产生机械振动等故障，绝缘部分老化、变质，严重时候甚至设备损坏。
3、导致继电保护和自动装置误动或拒动，造成不必要的损失，谐波会使电气测量仪表测量不准确，造成计量误差。

1.5 谐波对电网的影响

1、谐波对旋转设备和变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加,此外谐波还会引起旋转设备和变压器振动并发出噪声,长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。
2、谐波对线路的主要危害是引起附加损耗。
3、谐波可引起系统的电感、电容发生谐振,使谐波放大。当谐波引起系统谐振时,谐波电压升高,谐波电流增大,引起继电保护及自动装置误动,损坏系统设备(如电力电容器、电缆、电动机等),引发系统事故,威胁电力系统'>电力系统的安全运行。
4、谐波可干扰通信设备,增加电力系统'>电力系统的功率损耗(如线损),使无功补偿设备不能正常运行等,给系统和用户带来危害。限制电网谐波的主要措施有:增加换流装置的脉动数;加装交流滤波器、有源电力滤波器;加强谐波管理。

1.6 谐波的抑制

为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题，基本思路有两条：一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；另一条是对电力电子装置本身进行改造，使期不产生谐波，且功率因数可控制为1，这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。
装设谐波补偿装置的传统方法就是采用LC调谐滤波器。这种方法既可补偿谐波，又可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛使用。这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果也不甚理想。

2谐波对电力系统各种设备的影响

2.1谐波对继电保护和自动装置的影响及控制

2.1.1继电保护和自动装置受到谐波严重影响的条件

使得继电保护和自动装置受到谐波严重影响的条件可以列出以下七条，其中第1和第2条之一是必须具备的。
　　(1)在电气距离上接近大的谐波源。
　　(2)安装地点存在谐波严重放大或接近谐波谐振条件。
　　(3)装置的动作整定值很小，例如接在差动电路、零序电路或负序电路上。
　　(4)装置的元件或动作原理对谐波敏感，例如采用晶体管继电器、半波比相判断的方式、依靠检出过零点等等。
　　(5)谐波损伤了装置的某个部分，例如使动作接点粘连，导致误动。
　　(6)安装地点的短路容量太小，例如在海上油井平台上、自备机组成孤立网运行等。
　　(7)尚有不平衡负荷或涌流的基波负序电流，并且和谐波电流同时发生。

2.2谐波对各种类型继电保护的影响

2.2.1谐波对电磁继电器的影响

电磁型电压继电器的动作还与流过其线圈的电流有效值平方成比例。线圈匝数很多，阻抗分量很大，其阻抗看作为R jωL。因对不同频率而言，ωL也不同，高次谐波使动作值增大的原因是线圈阻抗增大。当含有谐波的电压接入继电器时，动作值误差一般为正误差，低压继电器这时很容易动作。
电磁型继电器的动作速度较慢，对定值误差也要求不高，在谐波含量小于10时，谐波对其影响不太大。但是，在谐波含量很大并且各次谐波衰减又较慢的场合，电磁型继电器误动也会造成大的系统事故。

2.2.2谐波对整流型继电器的影响

整流型距离保护装置（如LH-21型）的振荡闭锁经常动作，产生这些现象的原因是利用负序滤波器将三相电流转变为单项电压（正比于负序电流），该滤序器由接在一相内的电流互感器和接在两相内的电抗互感器构成。当系统电流中含有谐波，并且三相谐波并不相等也不对称时，负序滤波器就有很大的谐波输出，加之裂相回路对谐波的进一步放大作用，使整流出的直流脉动很大，因而使保护误启动。

2.2.3谐波对距离保护的影响

距离保护装置中的测距元件，通常按线路的基波阻抗整定。在故障情况下，当有谐波电流时（特别是三次谐波），所测的阻抗相对于基波阻抗值可能会有相当大的误差。因而当故障电流流经高阻性的阻抗接地时，接地阻抗将是主要的。如果电流中谐波分量较大，应采取滤波措施，否则造成继电器误动的可能性很大。通过试验，谐波含量在5以下，则谐波对继电器的影响不大。

2.3继电器保护采取抑制谐波畸变的一般措施

评价保护继电保护性能时通常使用三个指标：灵敏度、选择性、速动性。导致这些性能恶化的主要原因之一，就是输入电流和电压的波形产生畸变。
1、采用按基波动作的回路。
　 采用滤波器是将直流分量和高次谐波分量滤掉，剩下的基波分量在检测回路里进行检测。
　　(1)使用共振型电流互感器的带通滤波器。
　　(2)使用运算放大器的带通滤波器，由于它具有体积小和精确度高的优点，现在已广泛使用。
2、使用限时回路。
3、检测畸变波形的正负非对称性。
2.4谐波的运用

2.4.1变压器差动保护利用二次谐波

变压器励涌流中的高次谐波成分很大，并以二次谐波为主。所以开发了具有利用二次谐波制动的变压器差动继电器，二次谐波越大，继电器的制动特性越强，故可防止励磁涌流引起的误动作。
2.4.2三次谐波电压构成100定子接地保护

利用三次谐波电势构成的定子接地保护，用以消除基波零序电压元件保护不到的死区。
2.5微机保护采用抑制谐波的措施

微机保护借助硬件（有源滤波器）和软件（数字滤波器），清除了电力系统直流分量和高次谐波分量的数据，可进行高精度的各种保护运算。
数字滤波用软件实现，因此不受外界环境（如温度）的影响，可靠性高，具有高度的规范性。它不像模拟滤波器那样会因元件的差异而影响滤波效果，也不存在元件老化和负载阻抗匹配问题。另外，数字滤波器还具有高度的灵活性，当需要改变滤波器的性能时，只需重新编程即可。

3电力系统谐波影响及消除
3.1电网谐波的危害

1、谐波使公用电网系统下设备元件产生了附加谐波损耗，降低了发电，输电及用电设备的效率，大量的3次以上的谐波流过中性线路时，会使线路过热损坏甚至发生火灾。
2、谐波影响各种电气设备的正常工作，谐波对电机的影响除了引起附加损耗外，还会引起机械振动、噪声增加和过电压；使变压器局部，电容器、电缆等设备发热。加速设备绝缘老化、减少使用寿命以至设备损坏报废。
3、谐波的发生还会引起公用电网中局部的并联谐振或串联谐振，从而进一步引起谐波放大，使上述的危害大大增加。甚至还会引起严重电力事故。
4、谐波还会影响电气线路中的保护元件，继电器、自动系统装置的误操作，电气测量仪表不准确等等。
5、谐波在注入电网系统后会对邻近的通信信号产生干扰，影响一定范围的通话质量。触发电话铃响，甚至在极端情况下，威胁通信设备和人员的安全。
综上所述。无功功率增大和谐波放大对供电部门和用户都造成极大的危害和损失，国家对谐波的制定相应的控制标准，只要在国家允许的谐波含有量下供电部门才能对其正常供电。谐波含量超过国家标准所允许值的用电户，供电部门对其采取经济罚款和停止供电等措施。
3.2电网谐波消除办法

3.2.1 无功补偿屏消除谐波

针对冶炼行业的实际问题，一些冶炼厂家的基本目的是提高系统的功率因数采用安装无功补偿屏方法，通过对无功功率的调整，使用补偿电容器对其进行补偿以达到功率因数。无功补偿屏在经济上可能优惠，但它本身结构简单和存在着较多的严重问题和谐波问题。
1、谐波对无功补偿屏中电容器直接的影响，因为补偿屏中电容器本身也是一个谐波源，产生的谐波电流直接叠加在电容器的基波电流上，使电容器电流有效值变大，本身的温升增高，甚至引起过热而对电容器进行烧毁。
2、谐波对无功补偿屏中电容器直接的影响，因为补偿屏中电容器本身也是一个谐波源，产生的谐波电压直接叠加在电容器的基波电压上，使电容器电压峰值大大增加，谐波还另电容器在运行中发生的局部放电不能完成，这往往是使电容器最易损坏的主要原因。
3、补偿屏中电容器本身也是一个谐波源同时也会可能对谐波放大，因为使用的电容器中有可能与系统中发生谐振将谐波放大，这也是最大的危害，不仅对电容器本身造成损坏，严重时候还可能危及电网中的各类电气设备、破环电网的正常使用。
直接采用电容补偿的方法确实可以提高功率因数，减少无功损耗的优点，但对谐波治理却没有起到更好的作用，甚至有时与电网谐振点发生谐振而产生谐波放大。

3.2.2 消谐滤波补偿装置

消谐滤波补偿装置主要是由单调滤波器对谐波的抑制，而一个单调滤波器是由电容器、电抗器和电阻器组成。电抗器的电感值选择与电容器在某次谐波频率一上产生串联谐振，形成低阻抗电路，该谐波电流大部份流入滤波器。对于基波频率，滤波器仍同电容器一样向系统提供无功功率，这也是一个传统意义的电容器组。综上所述，供电系统接入消谐滤波补偿装置后可以做到一举三得。
1、滤除系统高次谐波，减少由谐波所产生的一切噪声干扰和设备线路损耗，节省电能。
2、同时对功率因数进行补偿，使功率因数达到理想要求0.95以上（cosφ≥0.95）
3、安装消谐滤波补偿装置不仅同时起到滤除高次谐波、提高功率因数。而且消谐滤波装置的增加投入维护也很少，这样既节约成本又减少耗电能。

3.3 谐波的综合治理
谐波治理根据GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》规定，在0.4kV/10kV/35kV时，电网谐波电压谐波占有率分别不得大于4/3.2/1.2.很显然，在该地区，电网已经严重“污染”了。针对以上情况，为减少谐波产生的机会、减小谐波对对电网的危害，我们提出下列建议：
1.针对谐波源进行治理。按谁干扰，谁污染，谁治理的原则，进行谐波源当地治理。即对于产生大量谐波的用户，在用户变的低压侧加装滤波装置。根据装置的原理不同，可分为无源电力滤波器（PPF）和有源电力滤波器（APF）。无源电力滤波器利用电容、电感谐振的原理吸收阻止相应次谐波，从而保证电压畸变率处在较低水平。一般根据需要吸收的谐波次数，设置合适的LC参数，分别设置滤波装置。该地区已有用户装设了此类无源滤波补偿装置。装设5、7次滤波装置，采用可控硅自动投切，在滤除谐波的同时，对无功也进行了补偿。但此类无源装置不能满足对无功功率和谐波进行快速动态补偿的要求。同时还要注意不能在滤除某次谐波时，LC参数恰好是另一个谐波的谐振参数，而使此谐波放大。而有源电力滤波器实质上是一个大功率的谐波发生器，它通过谐波采样装置将谐波源发出的谐波采集后，再完整地复制出大小相等、方向相反的谐波，并接入电网，将谐波抵消，其产生的谐波随谐波源的变化而变化，是一种新型的滤波装置，但费用较高。
2.改变部分运行、接线方式，减小谐波的产生、叠加、放大、产生危害的机会增加电网的短路容量、提高电气设备的短路比，来降低谐波对同一电网上其他设备的影响。加强运行时的实时控制，避免轻负荷、高电压的运行状态，以减少谐波电压过高对系统电器设备的影响；有意识的将配变中间相改接A或者C相，减少变压器群产生的谐波。在可能的情况下，接成Δ，yn形，将谐波在高压侧消化。
3.在设计中注意避开谐波产生谐振的机会，减小带来的影响根据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-923.3.10“为控制各类非线性用电设备所产生的谐波引起的电网电压正弦波形畸变在合理范围内，宜采限下列措施：各类大功率非线性用电设备变压器的受电电压有多种可供选择时，如选用较低电压不能符合要求，宜选用较高电压。”也就是中频炉等大功率非线性用电设备在选型时，尽量选择较高电压。在无功补偿设计中除了应注意避免并联电容器与系统感抗的谐振，除了验算基波外，还需要验算3、5、7次等主要谐波，避开这些参数，防止在该次谐波发生谐振。“谐波污染”已经成为电网内三大公害之一，只有各方面都重视起来，进行治理，才能还电网一个干净的环境。
3.3.1 综合治理的具体工作

关于谐波综合治理中“综合”的内涵，有人认为用范围广泛、普遍推广来描述；也有人认为用集合的、一体化的来表述更实际；笔者认为综合治理的工作应包含以下两方面：
（一）加强科学化、法制化管理
1.供电部门从全系统出发，全面规划，采取有力措施加强技术监督与管理，审核尚待投入负荷的谐波水平，以已投运的谐波源负载，要求用户加装滤波装置；
2.普遍采用具有法规和经济约束的手段，改变先污染后治理的被动局面。例如对电力设备、电子设备的技术规范中应有谐波含量指标，该设备不得超过国家规定的指标，否则不得出厂和投入电力系统'>电力系统使用。
（二）采取有效的技术措施
1.抑制谐波电流的发生与注入；
2.改善装置的功率因数与无功功率的补偿；
3.滤波器最佳安装位置的合理选择；
4.电磁干扰的消除与电磁兼容性；
5.多种补偿功能一体化处理。
从某种意义上讲，电力谐波防治更主要的是针对供用电系统的谐波源问题。然而谐波的严重污染是多个谐波源共同作用的结果，因此在用户端采取治理时，在公共连接点（PCC）的谐波指标分配和滤波器安装的具体实施等问题要首先解决。其次，要加强抑制效果的检测和评估，准确地实时监测形质量。这两方面的实施都会遇到很大困难和障碍。

3.3.2 国内外谐波研究工作的动态

（一）共同关心的研究问题
1.对换流器谐波源进行广泛深入的研究。如对PWM换流器提出了采用空间矢量法使其所产生谐波电量最小化的方法；对于不对称触发的AC/DC换流器，提出了采用离散小信号模型的分析方法；
2.在测量技术上提出了在不同谐波情况下，提高谐波测量精度的方法；研制了多通道谐波分析仪和电能质量测量仪等；
3.在分析与计量技术方面，分析了电网参数变化、模型与元件参数的精度对谐波计算的影响；针对非稳态波形畸变，寻求新的数学方法，如近年发展较快的小波变换等；
4.在滤波技术上，提出了时域/频域相结合的参数设计和修正方法；提出了无源与有源混合电路结构，研制了具有综合性能的新型电力线调节器。
（二）目前更为关注的研究方向
1.谐波抑措施，对无源与有源滤波混合方式的研究更加广泛和深入。认为混合滤波器可降低治理投资、改善传统滤波器的技术性能，是未来抑制谐波的应用方向；
2.电能质量测量和评估方法，对测量评估中涉及到一些电气参数重新进行了定义，继续提出新的测量方法和测量手段；
3.提出了混合牛顿-高斯算法，并采用并联校正技术以改善收敛性；研究了电网中装设滤波器的最佳安装位置；
4.对特殊非线性负载作了更深入的分析，如谐波对交流电机的噪声与振动影响、提出了采用卡尔曼滤波预测电弧炉负载条件下的电压闪变等问题。
1996年召开的第7届国际会议的论文集，对广义瞬时无功理论开展了更深入的探讨；对有源电力滤波器及其优化设置、电能质量的小波变换分析方法和各种负荷对电能质量的影响等问题进行了广泛研究。

3.3.3 谐波研究工作的建议

通过以上对电力系统'>电力系统谐波问题的认识和分析，结合国外谐波研究的发展动向，建议我国应在以下几方面加强研究：
(1)有源电力滤波器（APE）检测算法和控制算法及新理论的研究；(2)电力系统'>电力系统谐波补偿新型电力线调节器的研究；
(3)有源与无源滤波混合方式的补偿的研究；
(4)畸变波形的评估方法，谐波标准规范化和实用化的研究；
(5)各种电力电子装置和非线性负载谐波特性的研究；
(6)电能质量监测方法和仪器；
(7)谐波潮流的计算和滤波器容量及最佳安装位置的设定；
(8)功率因数和波形校正器；
(9)PWM技术在改善波形质量上的作用；
(10)功率半导体材料技术的研究和开发。

结 论
现代电力系统'>电力系统具有功率处理与控制的特点，与传统电力系统'>电力系统相比，由于大量电力电子装置的投入，造成了日益严重的谐波污染问题，对谐波的综合治理已迫在眉睫。谐波问题的研究涉及到许多相关学科，因此，必须努力加强在应用基础方面的研究工作，跟踪并赶超世界发达国家在谐波治理方面的先进技术，推动我国电力系统'>电力系统谐波综合治理的进程。
抑制谐波的真实物理意义是将谐波具有的能量尽可能的用一个装置吸收，不让谐波进入系统或只有很少量的进入系统。最好在谐波源就地安装滤波装置，以减少谐波对电网的影响。
电网中应合理利用各站的补偿电容器组，采取适当串联5~6电抗器，选择重要变电站进行安装相控电抗型动态无功补偿装置（简称SVC），改善供电系统的稳定性，抑制系统过电压和改善其动态特性，抑制谐波、提高负荷的功率因素，快速无功调节，抑制电压闪变，解决电网负荷不对称等问题。
继电保护和自动装置应合理利用硬件滤波器和数字滤波软件，对进入TA、TV二次侧的谐波量进行滤波处理，来预防谐波的干扰使其稳定、可靠的运行。
谐波电压与谐波电流的放大是影响电容器正常运行原因之一，存在非线性负荷生产设备的客户要保证电容器的正常运行，要解决好电容器对谐波电流的放大问题，采取措施抑制谐波的产生，如加装消谐装置。另一方面，谐波治理需要供电部门和客户共同治理并想方设法提高抗谐波干扰的能力，只有这样供、用电双方齐心协力才能搞好谐波治理的工作。

致 谢
在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师看破红尘老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，看破红尘老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了看破红尘老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。
在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还到许多在工作过程中许多朋友的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。
感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。
最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢！

参 考 文 献

[1] 郎维川.供电系统谐波的产生、危害及其防护对策.《高电压技术》2002；6
[2] 孙书敏.治理谐波危害、抑制电网污染、提高电源质量.《2002年（江苏）工程电气设计学术论文集》　　3IEC61000-3-2.1995,.EMCpart3-2Limitsforharmoniccurrentdmission.
[3] Borko H, Bernier C L.Indexing concepts and methods.New York: Academic Pr.,1978.
[4] 刘介才《工厂供电》, 2004
[5] Kuehnlw M R, Peeken H, Troeder C et al. The Toroidal Drive. Mechanical Engineering, 1981, 103 (2):32-39.
[6] 陈继森，《电力系统继电保护》由北京科学技术出版社出版, 1989
[7] Rosenthall E M,ed.Proceedings of the fifth Canadian Mathematical Congress,Univ. of Montreal,1961.Toronto:Univ. of Toronto Pr.,1963:23-29
[8]
[9] Buseck P R,Nord G L, Veblen D R.Subsolidus phenomena in pyroxenes.In: Prewitt C T, ed. Reviews in mineralogy,pyroxenes v.7. [s.l.]: Mineralogical Society of America,1980: 117-211.
[10] 金波.采用并联型液压系统的水轮机调速器控制系统研究:(博士学位论文).杭州:浙江大学,1998.
[11] Cairns R B.Infared spectroscopic studies on solid oxygen:[dissertation].Berkeley: Univ. of California,1965.
[12] [13] 书写格式详见2.4.3

附录A 附录内容名称

国际单位制中具有专门名称的导出单位
量的名称
单位名称
单位符号
其他表示式例
频率
赫［兹］
Hz
s-1
力；重力
牛［顿］
N
kg·m/s2
压力，压强；应力
帕［斯卡］
Pa
N/m2
能量；功；热
焦［耳］
J
N·m
功率；辐射通量
瓦［特］
W
J/s
电荷量
库［仑］
C
A·s
电位；电压；电动势
伏［特］
V
W/A
电容
法［拉］
F
C/V
电阻
欧［姆］
Ω
V/A
电导
西［门子］
S
A/V
磁通量
韦［伯］
Wb
V·s
磁通量密度，磁感应强度
特［斯拉］
T
Wb/m2
电感
亨［利］
H
Wb/A
摄氏温度
摄氏度
℃

光通量
流明
lm
cd·sr
光照度
勒［克斯］
lx
lm/m2
放射性活度
贝可［勒尔］
Bq
s-1
吸收剂量
戈［瑞］
Gy
J/kg
剂量当量
希［沃特］
Sv
J/kg

国际单位制的基本单位
量的名称
单位名称
单位符号
长度
米
m
质量
千克（公斤）
kg
时间
秒
s
电流
安［培］
A
热力学温度
开［尔文］
K
物质的量
摩［尔］
mol
发光强度
坎［德拉］
cd

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