电力系统谐波哪几次的谐波是危害最大的
在电力系统中,并非所有的谐波都具有相同的危害程度,某些特定次数的谐波因其特性而被认为对系统的稳定性和设备性能构成了更大的威胁。以下是几种被认为危害较大的谐波:
1. 3次谐波(三倍频谐波)
集中于中性线:在三相四线制系统中,3次谐波不会相互抵消,而是会在中性线上叠加,导致中性线电流增大。这不仅增加了线路损耗,还可能使导体过热,甚至引发火灾风险10。
影响电能质量:大量3次谐波的存在会干扰其他电气设备的正常工作,特别是在民用配电系统中,如计算机信息设备、节能灯等作为负载时,这种影响尤为显著11。
2. 5次和7次谐波
变频器的主要产物:这些谐波主要由变频器产生,它们会导致电机铁芯损耗增加,引起额外发热,并可能导致转子振动,从而降低机械加工产品的质量6。
放大效应:当电网参数配合不利时,在一定的频率下,5次或7次谐波可能与其他元件形成谐振条件,造成谐波含量放大,进一步加剧了对系统的负面影响1。
3. 奇次谐波(特别是低次谐波)
广泛存在且影响深远:一般来讲,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等,变频器主要产生5、7次谐波8。
设备损坏风险:奇次谐波尤其是较低次数的谐波(如3次、5次、7次),更容易被电力电容器吸收,进而引起电容器发热、噪声、鼓肚、击穿以及绝缘寿命缩短等问题4。
4. 高次谐波
影响电子设备:虽然高次谐波(如11次及以上)的幅值通常较小,但它们可能会对敏感的电子设备造成干扰,比如通信设备、自动化控制系统等。这是因为高频成分容易通过电磁感应、电容耦合等方式进入这些设备,导致误操作或性能下降14。
电缆载流量减少:随着谐波次数升高,频率上升,再加上电缆导体截面积越大趋肤效应越明显,从而导致导体的交流电阻增大,使得电缆的允许通过电流减小18。
总结
综上所述,3次谐波由于其在中性线上的累积效应以及对电能质量的影响;5次和7次谐波因为它们是由常见的变频器产生的,并且能够与系统中的其他元件形成谐振条件;奇次谐波特别是低次谐波则因其广泛存在并且对设备有直接损害的风险;高次谐波尽管单独来看幅度不大,但对于某些敏感电子设备来说仍然是不可忽视的因素。因此,在考虑谐波治理措施时,应当特别关注这些关键次数的谐波,以确保电力系统的安全可靠运行1。