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电磁谐振

发生铁磁谐振的防范措施

110 kV良站10 kV系统为中性点不接地系统,在10 kV系统出现A相单相接地时,发生10 kV母线干式电压互感器烧坏的故障。事后检查,母线电压互感器本体炸裂、内部绝缘物喷出,非接地相B、C相一次熔丝熔断,母线电压互感器的避雷器未动作,中性点所接消谐电阻正常,中性点绝缘正常,励磁特性在正常范围,二次回路绝缘正常。现分析单相接地时,电压互感器烧坏及铁磁谐振产生的原因。

电力系统中存在着许多储能元件,当系统进行操作或发生故障时,变压器、互感器等含铁芯元件的非线性电感元件与系统中电容串联可能引起铁磁谐振,对电力系统安全运行构成危害。在中性点不接地的非直接接地系统中,铁磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压是常见的,是造成事故较多的一种内部过电压。这种过电压轻则使电压互感器一次熔丝熔断,重则烧毁电压互感器,甚至炸毁瓷绝缘子及避雷器造成系统停运。在一定的电源作用下会产生串联谐振现象,导致系统中出现严重的谐振过电压。

1 电压互感器引起铁磁谐振的原因分析

在中性点不接地系统中,为了监视对地绝缘,母线上常接有Y接线的电磁式电压互感器,如图1所示,图中u0为电源电势,C为线路等设备的对地电容,L为电压互感器激磁电感,R0为中性点

串联消谐电阻。

在正常运行状态下电压互感器励磁感抗很大,其数值范围在兆殴级以上且各相对称。C数值视线路长短而定,线路愈长容抗愈小,即以1 km线路而言,其每相对地电容约0.004μF ,故其容抗小于1 MΩ,所以整个网络对地仍呈容性且基本对称,电网中性点的位移电压很小,接近地电位。但电压互感器的励磁电感随通过的电流大小而变化,其U-I特性如图2所示。

由图2可见,曲线的起始一段接近直线,其电感相应地保持常数。当激磁电流过大时,铁芯饱和,则L值随之大大降低。正常运行时铁芯工作在直线范围,当系统中出现某些波动,如电压互感器突然合闸的巨大涌流、线路瞬间单相弧光接地等,使电压互感器发生三相不同程度的饱和,以至破坏了电网的对称,电网中性点就出现较高的位移电压,造成工频谐振或激发分频谐振。

2 铁磁谐振的特点

对于铁磁谐振电路,在相同的电源电势作用下,回路可能不只有一种稳定的工作状态。电路到底稳定在哪种工作状态,要看外界冲击引起的过渡过程的情况。

TV的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因,但铁磁元件的饱和效应本身,也限制了过电压的幅值。此外回路损耗也使谐振过电压受到阻尼和限制。当回路电阻大于一定的数值时,就不会出现强烈的铁磁谐振过电压。

串联谐振电路,产生铁磁谐振过电压的的必要条件是ω0 = 1/L0C<ω。因此铁磁谐振可在很大的范围内发生。

维持谐振振荡和抵偿回路电阻损耗的能量均由工频电源供给。为使工频能量转化为其它谐振频率的能量,其转化过程必须是周期性,且有节律的,即…1/2(1,2,3…)倍频率的谐振。

铁磁谐振对TV的损坏,铁磁谐振(分频)一般应具备如下三个条件。

铁磁式电压互感器(TV)的非线性效应,是产生铁磁谐振的主要原因。

TV感抗为容抗的100倍以内,即参数匹配在谐振范围。

要有激发条件,如投入和断开空载母线、TV突然合闸、单相接地突然消失、外界对系统的干扰或系统操作产生的过电压等。

由前面分析可知,事故中具备了3个条件,才导致了此次事故。当良站10 kV系统发生单相接地时,故障点流过电容电流,未接地的两相B、C相电压升高31/2,对系统产生扰动,在这一瞬间电压突变过程中,TV高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大,甚至饱和,由此构成相间串联谐振。饱和后的TV励磁电感变小,系统网络对地阻抗趋于感性,此时若系统网络的对地电感与对地电容相匹配,就形成共振回路,激发各种铁磁谐振过电压。尤其是分频铁磁谐振可导致相电压低频摆动,励磁感抗成倍下降,产生过电压,过电压幅值可达到近2~3.5Ue以上,但此过电压达不到避雷器的动作电压1.7 kV,故母线避雷器并未动作。同时,感抗下降会使励磁回路严重饱和,励磁电流急剧加大,电流大大超过额定值,据试验,分频谐振的电流可达正常电流的240倍以上,导致铁芯剧烈振动。TV是在这样大的电流下运行,使本身的温度也迅速升高,当热量积累到一定程度,干式TV中大量绝缘纸、绝缘介质会受热气化,体积急速膨胀,而存放绝缘纸、绝缘介质的干式互感器内部空间有限,当压强积累到一定程度时便产生了TV爆炸。

3 铁磁谐振频率区域的判别

电力网中发生不同频率的谐振,与系统中导线对地分布电容的容抗Xc0,和电压互感器并联运行的综合电感的感抗Xm,两者的比值Xc0/Xm有直接关系。

Xco视具体情况而定,架空线路Xco=350×31/2/L,kΩ/km;电缆Xco=10×31/2/L,kΩ/km;变压器线圈对地电容的容抗Xc0一般取600~1 000 kΩ。其中L为线路长度,单位km。

Xm为由电压互感器的二次侧感抗100 V/I折算到一次侧的感抗。其中I为二次侧的实际测试电流。

3.1 分频谐振

当比值Xc0/Xm较小(在0.01~0.07)时发生的谐振是分频谐振。电容和电感在振荡时能量交换所需的时间较长,振荡频率较低,表现为:过电压倍数较低,一般不超过2.5倍相电压;三相电压表的指示数值同时升高,并周期性摆动,线电压正常。

3.2 高频谐振

当比值Xc0/Xm较大(在0.55~2.8)时发生的谐振是高频谐振。发生高频谐振时线路的对地电容

较小,振荡时能量交换较快。表现为过电压倍数较高;三相电压表的指示数值同时升高,最大值可达到4~5倍相电压,线电压基本正常;谐振时过电流较小。

3.3 基频谐振

当比值Xc0/Xm接近于1时,发生谐振的谐振频率与电网频率相同,故称之为基频谐振。其表现为:三相电压表中指示数值为两相升高、一相降低,线电压正常;过电流很大,往往导致电压互感器熔丝熔断,严重时甚至会烧坏互感器;过电压不超过3.2倍相电压,伴有接地信号指示,称为虚幻接地现象。

当Xc0/Xm≤0.01或Xc0/Xm≥2.8时,系统不会发生铁磁谐振。在不同的谐振区域,谐振的外施触发电压是不同的。分频谐振区谐振外施电压为最低,在正常额定电压下系统稍有波动就可触发谐振。而高频谐振区的谐振外施电压最高。在同一谐振区域内不同的Xc0/Xm比值下,谐振的最低外施触发电压(临界值)也是不同的。

良站10 kV TV 二次侧的实际测试电流为19 A,则TV的感抗Xm = 100 V/I = 5.2 MΩ。出线总长为:95.034 km,10 kV线路电容值为0.004μF/km,良站10 kV出线的容抗比情况如表2所示。

根据表1良站线路和TV 的参数Xc0/Xm数大于0.01且小于0.07,说明在系统扰动时(如发生单相接地时)良站是有可能出现铁磁谐振的,且其中主要是分频谐振。

4 防止铁磁谐振的措施

电网的不断发展使线路参数发生变化,铁磁式电压互感器的大量使用,使电网产生铁磁谐振的可能性增大。所以,为了使电网安全可靠供电,必须采取有效措施防止铁磁谐振的发生。

防止铁磁谐振的产生,应从改变供电系统电气参数着手,破坏回路中发生铁磁谐振的参数匹配。这样既可防止电压互感器发生磁饱和,又可预防电压互感器铁磁谐振过电压的产生。

4.1 改变电气参数

4.1.1 装设继电保护设备

当电网发生单相接地故障时,为改变电压互感器的谐振参数,可通过装设一套继电保护设备来实现。该装置是利用单相接地时所产生的较大谐振电流,启动电流继电器投入,将电压互感器二次侧开口三角处绕组短接。当故障排除后,保护装置恢复原状,电压互感器恢复正常运行。

4.1.2 选用不易饱和的或三相五柱式电压互感器

10 kV系统中使用的电压互感器,应选用励磁感抗大于1.5 MΩ的电压互感器。

4.1.3 减少电压互感器台数

在同一电网中,应尽量减少电压互感器的台数,尤其是限制中性点接地电压互感器的台数。如变电所的电压互感器,只作为测量仪表和保护用时,其中性点不允许接地。

4.1.4 串接单相互感器

在三相电压互感器一次侧中性点串接单相互感器,使三相电压互感器等值电抗显著增大,以满足Xc0/Xm≤0.01的条件,可避免因深度饱和而引起的谐振。

4.1.5 每相对地加装电容器

此法可使网络等值电容变小,网络等值电抗不能与之匹配,从而消除谐振。

4.1.6 在中性点装设消弧线圈

在10 kV系统中发生谐振,且单相接地电流值较大或接近30 A时,可将中性点通过消弧线圈接地。

4.1.7 投入备用线路

当系统中只有一组电压互感器投入的情况下,若供电线路总长度较短时,可投入部分备用线路,以增加分布电容来防止谐振的发生。

4.2 消耗谐振能量

4.2.1 在TV开口三角形侧并联阻尼电阻

当电网运行正常时,电压互感器二次侧开口三角处绕组两端没有电压,或仅有极小的不对称电压。当电网发生单相接地故障时,由于此电阻阻值较小,故绕组两端近似于短接,起到了改变电压互感器参数的作用。这一措施不仅能防止电压互感器发生磁饱和,而且能有效地消耗谐振能量,防止产生谐振过电压。此方法常用在要求不太高的变电站,如消谐电阻采用电灯泡或电阻丝,当其损坏后将不会有消谐作用;当系统发生单相接地时,在开口三角侧将产生100 V的电压,而由于电灯泡或电阻丝的冷态电阻是较小的,这将在TV开口三角侧流过较大的电流引起TV 损坏。

4.2.2 在电压互感器一次侧中性点与地之间串接消谐电阻R0

此电阻可用以削弱或消除引起系统谐振的高次谐波。模拟试验表明:当R0/Xm≥5.51×10-3时,即使系统发生单相接地故障,也不会激发分频铁磁谐振。但阻值太大,则会影响系统接地保护

的灵敏度。

消谐电阻R0的计算。先测出各电压互感器二次侧的励磁感抗Xm,求出各电压互感器并联后的Xm值,再折算至一次侧,即为系统总的Xm。R0的值应在0.008 8~0.0500Xm间选择。R0的容量可按P0=U20/R0 = (3R0Uφ/Xm)2/R0来选择。

消谐电阻应按电压互感器中性点处串接R0后,用开口三角处电压UΔ的变化量ΔUΔ%来校验。

ΔUΔ%= (-ΔU%)>5%

UΔ%= 1/6(3R0/Xm)2(1+2Xm/Xj)×100%

式中Xj——电压互感器在Uj下的励磁电抗。

4.2.3 装设消谐装置

可在电压互感器的开口三角绕组处直接装设消谐装置,当发生谐振时,电压在设计周波下达到动作值时,装置的鉴频系统自动投入“消谐电阻”吸收谐振能量,消除铁磁谐振。消谐装置动作较可靠,还可以记录故障时的电压、振荡频率等参数,利于事故分析,现采用此方法较多。10~35 kV电压等级电网产生铁磁谐振,是导致电压互感器烧损,引起停电,危及安全供电的原因之一。

当供电线路各相对地电容的容抗与线路上所接入的电压互感器各相综合感抗数值相近或相等时,就会发生铁磁谐振,使三相电压严重不平衡,电压互感器二次侧开口三角处感应出很高的电压。

采取改变供电系统电容、电感参数,破坏谐振条件,以及在电压互感器开口三角处并接阻尼电阻,可有效地消除铁磁

摘要:对油田由于感性、容性负载较多,组合成的电力线路一旦构成谐振条件,就极易产生铁磁谐振,引起过电压可能造成设备人员伤害。本文探讨铁磁谐振产生原因并提出解决办法,对工程施工人员及运行人员操作具有一定参考作用。

油区抽油机、机泵大量的使用使,10kV电力系统中有大量电感、电容元件,线路导线的对地与相间电容、电容器组等电容元件。它们组合成的电力线路一旦构成谐振条件,就极易产生铁磁谐振,引起过电压,这种过电压持续时间长,对系统的安全运行构成很大威胁,轻者可导致电压互感器烧损,高压熔丝熔断及匝间短路或爆炸;重者发生避雷器爆炸、母线短路等事故。

1 10kV电力系统谐振过电压

根据谐振的性质,将谐振分为线性谐振、铁磁谐振(非线性谐振)和参数谐振。

线性谐振电路中的参数是常数,不随电压或电流变化。可能出现的线性谐振有:空载长线路电容效应引起的谐振、消弧线圈全补偿时的谐振以及部分传递过电压的谐振等。铁磁谐振回路是由带铁芯的电感元件和系统的电容元件组成。因铁芯电感值随电压、电流的大小而变化,不是一个常量,故又称作非线性谐振。如图1为最简单的R、C和铁芯电感L的串联电路。在正常运行条件下,感抗大于容抗,即ωL>1/ωC,此时不具备谐振的条件。当ωL=1/ωC,满足谐振条件,发生谐振,在电感和电容两端形成过电压,这就是铁磁谐振现象。

当发电机带有容性负载,又存在不利的参数配合,就有可能激发参数谐振现象,发电机在投运前,均要进行自激校核,避开谐振点,故一般不会出现参数谐振现象。下面介绍几种较常见的谐振过电压。

(1)不对称断线引起的过电压。电力系统中,只要电源侧和受电侧中任一侧中性点不接地,由于线路故障断线、断路器的不同期切合及熔断器的不同期熔断等原因都可能出现谐振过电压,最常见的是三相不对称断开时的过电压。由于电源三相对称,如当A相断线后,B、C相在电路上完全对称,根据戴维南定理,可简化为如图1所示串联谐振电路。图中等值电势E为断线两点间的开路电压,等值电容C为断线两点间的人口电容。

(2)电磁式PT饱和引起的过电压。在正常情况下,三相对地负荷是平衡的,电网中性点理论上处在零位,不发生位移电压,实际运行中一般不超过10V。但系统发生单相接地等故障时,中性点位移,产生零序电压,一般可达到30V,有时更高达到120V。电压互感器一类的电感元件在正常工作电压下,通常铁芯磁通密度不高,铁芯并不饱和,如在过电压下铁芯饱和了,电感会迅速下降,当电感降到满足ωL=1/ωC时,具备了谐振条件,从而与电容形成谐振。

谐振回路中的电感值不是常量,故回路没有固定的谐振频率,根据此频率可分为基波谐振、高频谐振和分频谐振。①基波谐振。在变电所全部停电作业完成后,向带有电磁式三相五柱电压互感器的空母线送电时,此时电流并不大,过电压较高,其现象一般是两相电压升高,一相电压降低,出现虚幻接地,在馈线送电后就可消失。本论文由无忧论文网https://www.doczj.com/doc/e25288419.html, 整理提供这种现象在现场变电所送电时经常遇到。②高频谐振。当X /X 比值较大时,发生的是高频谐振,在工频电压的谐波上叠加了高次谐波分量,此时电流并不大,三相电压同时升高,数值基本相同,比分频谐振大,但一般不超过线电压值。多出现在线路电容很小,且负荷较轻,母线电压较高的系统中。容易造成电压互感器温度升高,对于相应电压等级的设备,其绝缘较弱部分可能会出现放电现象。③分频谐振。当X /X 比值较小时,在线路短,电磁式电压互感器较多,正常中性点不平衡电压较高的系统中,雷电感应多引起分频谐振。此时三相电压同时升高,数值约为线电压值,作周期性摆动,一般不超过2.5倍相电压值,且不稳定。容易造成电压互感器温度升高甚至冒油。H.A.Petersen等人根据线路的容抗X 与电磁式PT的励磁电感X 的比值绘出了谐振曲线,如图2所示,据此可确定产生分频谐振、基波谐振和高频谐振的区域。

(3)传递过电压。传递过电压发生在中性点绝缘或经消弧线圈接地的电网中。在正常运行条件下,电网的中性点位移电压很小,当电网发生不对称接地故障,断路器非全相或不同期操作时中性点位移电压将明显增大,当变压器的高压侧绕组发生铁磁谐振时,通过变压比关系,低压绕组也会承受谐振过电压,这是典型的电磁传递现象。当出现这种传递过电压时同时伴随消弧线圈、电压互感器等的铁芯饱和时表现为铁磁谐振。

2 谐振过电压的抑制措施

(1)改用电容式电压互感器。中性点不接地系统中,由于母线上电磁式PT的励磁电抗与线路电容的容抗构成铁磁谐振经常发生,根据H.A.Petersen曲线可知,当X /X 小于0.01时,就会破坏产生铁磁谐振的条件,因此通过增大X 或减少X 以达到条件就不会发生铁磁谐振。在母线上将电磁式PT换成电容式PT就能达到此目的。

(2)改变电容参数或改善电磁式电压互感器的激磁特性。改变电容参数,使其远离谐振条件。在每相母线上安装电容器,使容抗始终大于感抗。不满足谐振产生条件;采用励磁特性好TV,并使X /X 小于0.01,破坏产生铁磁谐振的条件。

(3)消耗谐振能量,阻尼抑制或消除谐振。在PT开口三角处并接电阻、灯泡和消磁器等,增加阻尼,破坏谐振条件。在实际运行中,在10kV系统母线PT二次线圈开口三角处并接阻尼电阻为50~60Ω ,500W左右,或在一次侧中性点串联阻尼电阻为9kΩ,150W左右以消除铁磁谐振影响。但当线路单相接地时,若电压互感器一次侧电流显著增大或因本身元件故障,此种方法就不能有效避免谐振的发生。

(4)其他抑制谐振过电压措施。①在满足系统运行要求的情况采用防谐振式电压互感器。

②电压互感器高压侧中性点经消谐器接地。③系统中性点经电阻接地。本论文由无忧论文网https://www.doczj.com/doc/e25288419.html,整理提供,如需转载,请注明出处。

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谐振只能在交流电产生,电路中电感和电容串联,当感抗和容抗相等时,电路产生谐振,这是理论上总电阻等于零。因为电感的电阻和电容的电阻互差180度,这两个电阻在计算上是相减的。感抗=ωL(ω=2*3.14*频率)

容抗=1/ωC

谐振条件:1,使电容和电感的大小相等。2,任意调整交流电的频率(因为当频率变化时,感抗和容抗一个变大,一个变小),当频率变大时,感抗变大,容抗变小。

电路谐振会产生很高的电压,等离子切割机的打火电路就是谐振电路。

回答:2007-05-11 08:18

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傻哥

[学长]

一、1. 何为谐波?

“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。

2. 谐波抑制

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。

3. 无功补偿还

人们对有功功率的理解非常容易,而要深刻认识无功功率却并不是轻而易举的。在正弦电路中,无功功率的概念是清楚的,而在含有谐波时,至今尚无获得公认的无功功率定义。但是,对无功功率这一概念的重要性,对无功补偿重要性的认识,却是一致的。无功补偿应包含对基波无功功补偿和对谐波无功功率的补偿。

无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此,粗略地说,为了输送有功功率,就要求送电端和受电端的电压有一相位差,这在相当宽的范围内可以实现;而为了输送无功功率,则要求两端电压有一幅值差,这只能在很窄的范围内实现。不仅大多数网络元件消耗无功功率,大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然,这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的,通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率,这就是无功补偿。

无功补偿的作用主要有以下几点:

(1)提高供用电系统及负载的功率因数,降低设备容量,减少功率损耗。

(2)稳定受电端及电网的电压,提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性,提高输电能力。

(3)在电气化铁道等三相负载不平衡的场合,通过适当的无功裣可以平衡三相的有功及无功负载。

二、谐波和无功功率的产生

在工业和生活用电负载中,阻感负载占有很大的比例。异步电动机、变压器、荧光灯等都是典型的阻感负载。异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系统所提供的无功功率中占有很高的比例。电力系统中的电抗器和架空线等也消耗一些无功功率。阻感负载必须吸收无功功率才能正常工作,这是由其本身的性质所决定的。

电力电子装置等非线性装置也要消耗无功功率,特别是各种相控装置。如相控整流器、相控交流功率调整电路和周波变流器,在工作时基波电流滞后于电网电压,要消耗大量的无功功率。另外,这些装置也会产生大量的谐波电流,谐波源都是要消耗无功功率的。二极管整流电路的基波电流相位和电网电压相位大致相同,所以基本不消耗基波无功功率。但是它也产生大量的谐波电流,因此也消耗一定的无功功率。

近30年来,电力电子装置的应用日益广泛,也使得电力电子装置成为最大的谐波源。在各种电力电子装置中,整流装置所占的比例最大。目前,常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路,其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。带阻感负载的整流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后已为人们所熟悉。直流侧采用电容滤波的二极管整流电路也是严惩的谐波污染源。这种电路输入电流的基波分量相位与电源电压相位大体相同,因而基波功率因数接近1。但其输入电流的谐波分量却很大,给电网造成严重污染,也使得总的功率因数很低。另外,采用相控方式的交流电力调整电路及周波变流器等电力电子装置也会在输入侧产生大量的谐波电流。

三、无功功率的影响和谐波的危害

1.无功功率的影响

(1)无功功率的增加,会导致电流增大和视在功率增加,从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。

。同时,电力用户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。

(2)无功功率的增加,使总电流增大,因而使设备及线路的损耗增加,这是显而易见的。

(3)使线路及变压器的电压降增大,如果是冲击性无功功率负载,还会使电压产生剧烈波动,

使供电质量严重降低。

2.谐波的危害

理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现,对公用电网是一种污染,它使用电设备所处的环境恶化,也对周围的能耐电力电子设备广泛应用以前,人们对谐波及其危害就进行过一些研究,并有一定认识,但那时谐波污染还需要严惩没有引起足够的重视。近三四十年来,各种电力电子装置的迅速使得公。用电网的谐波污染日趋严重,由谐波引起的各种故障和事故也不断发生,谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。

(1)谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。

(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引起附加损耗外,还会产生机械振动、噪声和过电压,使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,以至损坏。

(3)谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,这就使上述(1)和(2)的危害大大增加,甚至引起严重事故。

(4)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。

(5)谐波会对邻近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量;重者导致住处丢失,使通信系统无法正常工作。

回振分为串联谐振和并联谐振。前者存在于L、C串联支路,后者存在于L、C并联回路。如果串联的L、C的电抗值相等,那么又因为流经他们的电流相同,于是它们各自两端的电压就正好大小相等,方向相反(即相位差180度),于是整条支路两端的电压就为0。这时,整条支路可能有电流(取决于外电路),无电压,整体相当于一个零值阻抗。类似的,如果是并联L、C电抗相等,两端的电压又相同,流经各自的电流就方向相反,这看起来就是一个电流在回路里不停的转而流不出去。这是,整个回路两端对于外电路,可能有电压,无电流,相当于一个无穷大阻抗。串连谐振时,如果外加给谐振支路一个任意小的电压,按前面的分析,理论上支路上都将有无穷大的电流;并联谐振时,从外电路流入并联谐振回路一个任意小的电流,理论上都将引起回路两端无穷大的电压。这两种情况,在电力系统中往往是要努力避免的

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