奇次谐波

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所谓谐波,是指频率比主要信号频率(也就是基频)高的信号,如电网中主要是50Hz的电压,但是在某些情况下会出现100Hz,150Hz,或者更高的频率的信号,当谐波信号的频率是基波信号频率的奇数倍时(如150是50的三倍,三为奇数),则称该谐波为奇次谐波。[1] 
谐波 (harmonic wave),从严格的意义来讲,谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,其余大于基波频率的电流产生的电量。

奇次谐波分类

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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。
根据谐波频率的不同,可以分为:

奇次谐波谐波奇次

额定频率为基波频率奇数倍的谐波,被称为“奇次谐波”,如3、5、7次谐波

奇次谐波谐波偶次

额定频率为基波频率偶数倍的谐波,被称为“偶次谐波”,如2、4、6、8次谐波。
一般地讲,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。

奇次谐波谐波的危害

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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。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面:
加大企业的电力运行成本
由于谐波不经治理是无法自然消除的,因此大量谐波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热,从而加大了电力运行成本,增加了电费的支出。
降低了供电的可靠性
谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖,不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加,而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加,所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热,噪声增大,从而加速绝缘老化,大大缩短了变压器、电动机的使用寿命,降低供电可靠性,极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。
引发供电事故的发生
电网中含有大量的谐波源(变频或整流设备)以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷,这些电气设备处于经常的变动之中,极易构成串联或并联的谐振条件。当电网参数配合不利时,在一定的频率下,形成谐波振荡,产生过电压或过电流,危及电力系统的安全运行,如不加以治理极易引发输配电事故的发生。
导致设备无法正常工作
对旋转的发电机、电动机,由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗,从而降低发输电及用电设备的效率,更为严重的是谐波振荡容易使汽轮发电机产生震荡力矩,可能引起机械共振,造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳循环,导致设备无法正常工作。
引发恶性事故
继电保护自动装置对于保证电网的安全运行具有十分重要的作用。但是,由于谐波的大量存在,易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动,特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出,引起区域(厂内)电网瓦解,造成大面积停电等恶性事故。
导致线路短路
电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差,达不到正确指示及计量(计量仪表的误差主要反映在电能表上)。断路器开断谐波含量较高的电流时,断路器的遮断能力将大大降低,造成电弧重燃,发生短路,甚至断路器爆炸。
降低产品质量
由于谐振波的长期存在,电机等设备运行增大了振动, 使生产误差加大,降低产品的加工精度,降低产品质量。
影响通讯系统的正常工作
当输电线路与通讯线路平行或相距较近时,由于两者之间存在静电感应和电磁感应,形成电场耦合和磁场耦合,谐波分量将在通讯系统内产生声频干扰,从而降低信号的传输质量,破坏信号的正常传输,不仅影响通话的清晰度,严重时将威胁通讯设备及人身安全。
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。
参考资料
  • 1.    什么是奇次谐波  .百度知道[引用日期2013-05-3]