电网谐波的产生原因、表现形式及消除措施

电网谐波指的是在电力系统中存在的频率为基波频率的整数倍、振幅逐渐减小的周期性电磁波干扰。这些干扰可以通过非线性负载(如电力电子设备、照明设备等)所造成的电流波形畸变而产生。当畸变电流通过电力系统中的电感元件(如变压器、电缆等)时，就会产生谐波电压和谐波电流。这些谐波电压和电流不仅会导致电网电压和电流的失真和波动，还可能对电力设备造成不良影响，如产生噪声、加剧设备损耗等。

电网谐波的存在对电网系统的稳定性和安全性有较大的影响。它可能导致电网中的电流和电压波形失真、功率因数下降、电能浪费、电力损耗等问题。此外，电网谐波还可能对其他电力设备产生危害，如造成传输损失、设备故障等。因此，在电力系统设计和运行中，需要采用一些特殊的措施来降低电网谐波的影响，例如采用滤波器、调整电力设备的工作方式等，以确保电力系统的稳定运行。

电网谐波的产生原因

电网谐波是指电网中不同频率振荡信号与基波频率之间的频率成正比的电压或电流含量。它是由以下几个方面原因产生的：

1. 非线性负载：现代电力系统中，许多负载设备如调速器、变频器、电子节能灯等，都是非线性负载，它们的电流通常不是正弦波，而是包含多个谐波的复杂波形。这些非线性负载设备在电力系统中的应用越来越广泛，因此成为电网谐波的主要原因。

2. 方法不当的补偿系统：电力系统中的补偿设备包括静态无功补偿装置、电容器组等。如果这些补偿装置的参数选取不当或其谐波阻抗不符合谐波分析计算的要求，则它们可能对电网产生谐波污染。

3. 电容器组和电感器组的并联和串联：在电力系统中，由于电容器组和电感器组的加入会改变线路的阻抗，可能会使谐波电流增加，从而引起电网谐波。

4. 故障电流：电力系统中，突发的故障电流也可能产生谐波。因为故障电流中含有非常高频率的成分，这可能导致电网产生谐波。

综上所述，电网谐波的产生源于电网中非线性负载设备、补偿系统、电容器组和电感器组、以及突发的故障电流等各种因素。为了避免电网谐波对电力系统的影响，需要采取合理的措施来限制谐波的产生和传播，并对谐波电压和电流进行监测和分析。

电网谐波的表现形式

电网谐波的表现形式是电网电压、电流等周期性的成分中混杂了一些特定频率成分，这些特定频率成分是电力电子器件等非线性元件引起的。电力电子器件具有非线性电特性，使得电流和电压之间存在波形畸变，产生谐波。

电网谐波可分为奇次谐波和偶次谐波两类。在低频率范围内，电网存在的主要谐波有5次、7次、11次和13次等奇次谐波;在高频范围内，主要有2次、4次、6次、8次等偶次谐波。电网谐波对电力设备和用电设备的影响很大，它会导致电能损耗加大、设备寿命缩短、电力质量下降等问题。因此，电力系统需要有效地管理和控制电网谐波。

电网谐波可以通过谐波分析仪等专业设备进行监测和诊断。针对电网谐波的问题，可以采用电力电容器等谐波治理设备、合适的变压器和配电设计、提高电力设备的耐谐波能力、适当增加滤波器等措施进行控制和治理。这些措施可以有效降低谐波的影响和损失，同时保障电网和用电设备的安全和稳定运行。

电网谐波的消除措施

为了消除电网谐波，可以采取以下措施：

1. 采用低谐波负载：非线性负载设备是谐波的主要原因，因此可以采用低谐波负载设备来消除电网谐波。例如，采用整流器前的三相交流变压器、变频器内部的线性比例放大器等。

2. 安装谐波滤波器：谐波滤波器是用于衰减电网中谐波电流和电压的设备。它可以根据不同谐波频率选择不同的滤波器，阻止谐波的产生和传播。

3. 增加电容器组或电感器组：电容器组和电感器组在电力系统中的串联或并联可以消除电网谐波，但要注意选择合适的电容量和电感量，避免产生新的谐波。

4. 改善地线的接法：在电力系统中，将接地点改为多点接地或星型接地，可以降低电网谐波电流的幅值，并降低谐波电流的传输。

5. 控制谐波源：控制谐波源可通过改变非线性负载工作行为、采用谐波限制器或传动系统等来减少或消除电网谐波。

6. 加强电网维护管理：定期进行电网的维护管理，及时发现和消除故障和缺陷，减少电网谐波的产生。

综上所述，电网谐波消除需要综合考虑多种因素，采取多种措施进行综合治理。