干货 非线性负荷/谐波对电力系统的影响!
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随着工业技术的发展，不断有新的电力电子装置和其他非线性负荷（又称为畸变负荷）接入电网，导致电网谐波水平逐年升高。这些非线性负荷在电网中产生的谐波会不同程度地影响电能质量，甚至会引发严重的电气设备事故。
要了解非线性负荷，必须先了解谐波和谐波畸变的几个常识。
谐波畸变波形▲
当某一负荷施加正弦电压，其电流若和该电压及负荷阻抗成正比例关系，并随电压波形的变化而变化，这种负荷就叫做无畸变的线性负荷，如电阻性负载、恒速电机和同步电机等；当某一负荷在每半周期产生的电流和施加的电压不呈比例关系，而是呈现出非正弦畸变波形，这种负荷就属于非线性负荷，如大容量闸晶管、可控硅整流器、逆变器、变流器等电子设备，以及电弧炉、化工电镀设备、变频起动电动机，甚至蓄电池充电器、镇流器等。不可否认，这些技术型设备在提高系统传输能力，改善了人民生活水平，但同时也使电力系统中产生了大量的高次谐波，从而加剧了电网电压、电流波形畸变水平，恶化了电网运行状况，导致电网谐波污染日益严重。其后果是电能质量降低,损耗增大，损坏设备，甚至引起系统故障。
基频与高次谐波（此图应该是国外引过来的，我国基频50Hz，3次谐波150Hz，了解即可）▲
上述概念性知识应该是每一个电力从业者应该熟练掌握的基础知识，下面要讲的的谐波危害形式、影响分析也是应该作为了解的环节。尤其是解决措施，掌握后也是对工作非常有帮助的。
非线性负载▲
（1）非线性负荷的特性
a.产生大量的谐波污染。所有的非线性负荷都不同程度的产生谐波，冲击性负荷特别是炼钢电弧炉几乎产生连续频谱的谐波电流，甚至产生大量的分数次谐波。
b.引起电压波动及电压闪变。
c.产生负序电流。负序电流的产生主要是由于非线性负荷的不对称性引起的，其主要负荷为交流电弧炉及电气化铁道的机车。
（2）非线性负荷对电力系统稳定的影响
谐波导致供电电压波形畸变，劣化公共连接点（PCC）供电质量。同时，谐波电流进入电网后有发生谐振的潜在危险，谐振的后果将出现大范围、大幅度的过电压、过电流问题，进一步威胁电力系统的安全稳定运行，主要表现为：
a.大量谐波能使继电器、自动装置拒动或误动，如零序电流过大就可能造成接地保护误动；
b. 谐波数量大时能使系统中反映工频正弦量的多数监视、测量表计产生误差；
c.谐波会影响通讯系统通话的清晰度，严重时发生谐振，干扰整个通讯系统；
d.谐波能导致长距离输电线单相重合闸失败；
e.谐波能影响避雷器安全运行和损坏互感器；
f.谐波可使功率因数补偿效果变劣；
g.系统谐波严重时能使计算机系统失灵。
因此，谐波问题不仅造成对非线性负荷自身利益的损害，而且构成了对电力系统较大威胁的公害，必须加以限制和消除。
（1）电力电容器的过负荷和损坏；
（2）旋转设备和电力变压器的损耗增加（过热），从而造成容量的相对降低；
（3）电力电缆的容量降低；
（4）导致长距离输电线路单相重合闸失败（延缓了电弧的熄灭时间）；
（5）使开关的开断更加困难；
（6）影响到避雷器的正常运行；
（7）导致电压互感器的损坏；
（8）导致自动装置、继电保护误动或拒动，电子仪表失灵。
（1）由短路容量大的电网供电。
（2）装设滤波器。
当并联电容器组附近有谐波源，谐波电流超过规定允许值时，应在回路中设置串联电抗器以抑制谐波电流，并限制合闸时的涌流。
（3）选用D，yn11接线的变压器，为3次谐波电流提供环流通路。
（4）降低谐波源的谐波含量。
也就是在谐波源上采取措施，最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用（该技术主要针对大型整流系统而言）。
a.增加整流器的脉动数：整流器是电网中的主要谐波源。脉波越多，对谐波的抑制效果越好，但是脉波数越多整流变压器的结构越复杂，体积越大，变流器的控制和保护变得困难，成本增加（小编认为：一级负荷必须配备，二级负荷理应配备）。
b.脉宽调制法：脉宽调制技术的基本思想是控制PWM输出波形的各个转换时刻，保证四分之一波形的对称性。
（5）在谐波源处吸收谐波电流
这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法，这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。目前常用的方式采用有无源滤波装置和有源滤波装置等。
本文作者：牛视。我们注重分享，版权归原作者。
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