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谐波对电能计量装置有何威胁?如何影响高中物理电学实验电表?

2026-05-24 10:58:37教育资讯0

实际上,在那种被设定为理想的状态之中,可以这么说,咱们所说的电网,它应当是能够供应那种完美无瑕、稳定不变的50Hz正弦波交流电的。可是呢,实际社会里存在的电网,它却到处都充斥着各种各样频率的“杂质”,也就是谐波Sri物理好资源网(原物理ok网)

诸多谐波,不但污染了电力质量,而且对各类电气设备,尤其是电能计量装置,形成了严重威胁。Sri物理好资源网(原物理ok网)

PART.1什么是谐波?Sri物理好资源网(原物理ok网)

谐波是指,在电力系统里,处于频率为基波频率(50Hz)整数倍的电量成分。从数学层面来讲,任何具有周期性的非正弦电量,都能够借助傅里叶级数,分解成为基波,以及一系列高次谐波的叠加。Sri物理好资源网(原物理ok网)

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像上面呈现那样子,基波它是频率是五十赫兹的正弦波,红色以及蓝色的波形就是五次跟七次谐波,因为受到谐波施加的影响,致使出现波形畸变这种情况(畸变波形等于基波加上高次谐波),它不再维持正弦波形的样子,电力质量遭到了污染。Sri物理好资源网(原物理ok网)

谐波属于正弦波,每一个谐波具备不一样的频率,幅度以及相角。比如说,波形是150Hz的被称作3次谐波(50Hz×3),250Hz所对应的是5次谐波,依此类推。谐波能够划分成奇次谐波(3、5、7、9…)与偶次谐波(2、4、6、8…)。Sri物理好资源网(原物理ok网)

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以上图演示2次谐波、3次谐波、4次谐波对基波的影响。Sri物理好资源网(原物理ok网)

谐波的危害Sri物理好资源网(原物理ok网)

(1)电能在生产时,谐波会造成其效率降低,在传输过程当中以及被利用时,谐波同样让上述情况出现,即让电气设备出现过热现象,产生振动,发出噪声,并且会致使绝缘老化,让电气设备使用寿命缩短,其严重程度甚至可以使电气设备发生故障,或者直接被烧毁。Sri物理好资源网(原物理ok网)

(2)谐波能够引发电力系统之中的局部并联谐振现象,或者串联谐振,进而致使谐波含量得以放大,最终造成电容器这类设备被烧毁。Sri物理好资源网(原物理ok网)

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(3)谐波会致使继电保护出现误动作物业经理人,还会让自动装置产生误动作,并且能使电能计量陷入混乱,对于电力系统外部而言,谐波会对通信设备造成严重干扰,又会对电子设备形成严重干扰。Sri物理好资源网(原物理ok网)

PART.2谐波来源Sri物理好资源网(原物理ok网)

产生谐波的根本缘由在于,存在着非线性负载。当把正弦波电压施加至非线性负载上的时候,电流波形会出现畸变,不会再维持正弦波形。Sri物理好资源网(原物理ok网)

主要谐波源包括Sri物理好资源网(原物理ok网)

1.电力电子设备Sri物理好资源网(原物理ok网)

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占据现代电网里主要谐波源位置的,有变频器,另外还有整流器,再者是UPS电源,以及开关电源等。按照统计结果来看,整流设备所产生的谐波,在全部谐波当中占到了将近40%。Sri物理好资源网(原物理ok网)

2.电弧设备Sri物理好资源网(原物理ok网)

:电弧炉、电焊机等由于电弧的负阻特性,会产生大量的谐波 。Sri物理好资源网(原物理ok网)

3.气体放电灯Sri物理好资源网(原物理ok网)

荧光灯会产生大量谐波,因为伏安特性是非线性的,高压钠灯同样如此,也会产生大量谐波高中物理电学实验电表影响,特别是3次谐波。Sri物理好资源网(原物理ok网)

4.家用电器Sri物理好资源网(原物理ok网)

现代家用电器中的电视机高中物理电学实验电表影响,计算机,调光灯具,空调器等,虽单台功率小,然而数量巨大,已然成了不可忽视的谐波源。Sri物理好资源网(原物理ok网)

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PART.3谐波对电能表的危害有哪些?Sri物理好资源网(原物理ok网)

01、计量误差:让电能表“看不清”真实电量Sri物理好资源网(原物理ok网)

电能表的设计是依据正弦波假设来进行的,然而谐波的存在,会致使电压和电流波形出现扭曲的情况,进而造成计量误差。Sri物理好资源网(原物理ok网)

比如,有些电子表也许会把谐波功率算入总电量之中,致使用户支付更多费用;又或者是由于高频分量采样不够,从而遗漏计算部分电量。Sri物理好资源网(原物理ok网)

02、热效应:让电能表“过劳损”Sri物理好资源网(原物理ok网)

谐波会增大电流有效值,使电能表内部元件承受额外热应力。Sri物理好资源网(原物理ok网)

谐波电流在流经互感器、分流器等元件之时,就致使元件温度呈上向之变,此为元件过热之风险,长期处于过热状态会使绝缘材料老化进程加快,甚至会引起元件被烧毁。Sri物理好资源网(原物理ok网)

某电力公司统计显示,在谐波污染严重的工业区那边,电能表故障率比普通区域高出来30%,平均使用寿命缩短2至3年,存在寿命缩短的情况。Sri物理好资源网(原物理ok网)

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03、信号干扰:让电能表“数据失真”Sri物理好资源网(原物理ok网)

高频谐波会干扰电能表的信号处理流程。Sri物理好资源网(原物理ok网)

采样精度出现下降情况,谐波会有可能致使模数转换器也就是ADC产生采样误差,进而让数字仪表的脉冲计数变得紊乱。Sri物理好资源网(原物理ok网)

于机械式电能表里,谐波情况下,可引发转盘起非线性振动,引致计量误差,出现机械表异常振动。Sri物理好资源网(原物理ok网)

03、相位失配:让功率因数“失真”Sri物理好资源网(原物理ok网)

谐波会改变电压与电流的相位关系,影响功率因数测量。Sri物理好资源网(原物理ok网)

无功计量存在偏差,功率因数的测量依靠电压与电流的相位差,然而谐波有可能致使该相位差出现失真。Sri物理好资源网(原物理ok网)

比如,3次谐波会致使三相处于不平衡状态的系统,其功率因数测量出现误差,且该误差超过5%。Sri物理好资源网(原物理ok网)

PART.4结 束 语Sri物理好资源网(原物理ok网)

伴随新能源,以及电动汽车充电设施等更多非线性负载接入,电网谐波环境或许会越发复杂,并且谐波有可能经由两种主要途径致使电能表损坏:Sri物理好资源网(原物理ok网)

电能表内部元件因谐波电流而遭受长期过热情况,像之前所讲的那样,这种长期过热加速了绝缘老化,而绝缘老化最终有可能致使绝缘击穿以及短路烧毁。Sri物理好资源网(原物理ok网)

可能在电力系统中的电容和电感元件于某些谐波频率下形成谐振电路,进而产生极高的谐波过电压以及过电流,致使在瞬间损坏电能表内部敏感电子元件的这种情况,被称作谐振过电压。Sri物理好资源网(原物理ok网)

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因此,在恰当的时候治理谐波,这不但属于保证计量精准的必需条件,而且还是确保电力系统安全且经济运行的关键所在。Sri物理好资源网(原物理ok网)

如下这般进行改写:介绍作者,徐昌国,男性,当下在浙江瑞银电子有限公司任职,所在部门是工业事业部,其主要承担的工作是新能源电力计量仪表,也就是充电桩电能表之类的技术咨询以及推广。Sri物理好资源网(原物理ok网)