高次谐波效应

无论是裸堆还是带反射层的堆，在次临界状态下都存在着高次谐波。如前所指出的，堆内的中子通量

各阶高次谐波的空间分布

例如，对于一个高H半径为R的圆柱形裸堆，将源可放在堆的顶部中央

在均匀裸堆中，瞬发中子通量的空间分布和缓发中子通量的空间分布是相同的。但在带反射层的反应堆中，各阶谐波的瞬发中子通量的空间分布与缓发中子通量的空间分布是不相同的，即

在描写中子运动的中子动态方程中，中子密度随时间的变化率

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在具有反射层的堆中用脉冲中子源法测得的反应性将与源和探测器的空间位置有关。例如马斯特斯(Masters)和卡第(Cady)在用普通水作慢化剂和反射层的临界装置上所进行过的脉冲中子实验表明：按三种不同方法一简单面积法、外推面积法和G-R方法——测得的反应性随探测器位置的变化而变化。变化曲线如图1所示。

(实验：O面积法；口G-R法；△外推面积法)

这一空间效应是由两部分原因引起的：第一部分原因是由于存在着高次谐波，第二部分原因是由于瞬发中子通量的空间分布与缓发中子通量的空间分布不同。分别介绍如下。

与一般无线电电磁干扰一样，变频器产生的高次谐波通过传导、电磁辐射和感应耦合三种方式对电源及邻近用电设备产生谐波污染。传导是指高次谐波按着各自的阻抗分流到电源系统和并联的负载，对并联的电气设备产生干扰。感应耦合是指在传导的过程中，与变频器输出线平行敷设的导线又会产生电磁耦合形成感应干扰。电磁辐射是指变频器输出端的高次谐波还会产生辐射作用，对邻近的无线电及电子设备产生干扰。

高次谐波的危害具体表现在以下几个方面：

高次谐波变压器

电流和电压谐波将增加变压器铜损和铁损，结果使变压器温度上升，影响绝缘能力，造成容量裕度减小。谐波还能产生共振及噪声。

高次谐波感应电动机

电流和电压谐波同样使电动机铜损和铁损增加，温度上升。同时谐波电流会改变电磁转距，产生振动力矩，使电动机发生周期性转速变动，影响输出效率，并发出噪声。

高次谐波电力电容器

当高次谐波产生时，由于频率增大，电容器阻抗瞬间减小，涌入大量电流，因而导致过热、甚至损坏电容器，还有可能发生共振，产生振动和噪声，甚至爆炸。

高次谐波开关设备

由于谐波电流使开关设备在起动瞬间产生很高的电流变化率，使暂态恢复峰值电压增大，破坏绝缘，还会引起开关跳脱、引起误动作。

高次谐波保护电器

电流中含有的谐波会产生额外转矩，改变电器动作特性，引起误动作，甚至改变其操作特性，或烧毁线圈。

高次谐波计量仪表

计量仪表因为谐波会造成感应盘产生额外转矩，引起误差，降低精度，甚至烧毁线圈。

高次谐波电力电子设备

电力电子设备通常靠精确电源零交叉原理或电压波形的形态来控制和操作，若电压有谐波成分时，零交叉移动、波形改变、以致造成许多误动作。

高次谐波其它

高次谐波还会对电脑、通信、设备电视及音响设备、载波遥控设备等产生干扰，使通信中断，产生杂讯，甚至发生误动作，另外还会对照明设备产生影响。

谐波分析是信号处理的一种基本手段。在电力系统的谐波分析中，主要采用各种谐波分析仪分析电网电压、电流信号的谐波，该类仪表的谐波分析次数一般在40次以下。对于变频器而言，其谐波分布与电网不同，电网谐波主要为低次谐波，而变频器的谐波主要为集中在载波频率整数倍附近的高次谐波，一般的谐波分析设备只能分析50次以下的谐波，不能测量变频器输出的高次谐波。对于PWM波，当载波频率固定时，谐波的频率范围相对固定，而所需分析的谐波次数，与基波频率密切相关，基波频率越低，需要分析的谐波次数越高。一般宜采用宽频带的，运算能力较强、存储容量较大的变频功率分析仪，根据需要，其谐波分析的次数可达数百甚至数千次。例如，当载波频率为2kHz，基波频率为50Hz时，其40次左右的谐波含量最大；当基波频率为5Hz时，其400次左右的谐波含量最大，需要分析的谐波次数一般至少应达到2000次。

同时，选择仪表的同时，还应选择合适带宽的传感器，因为传感器的带宽将限制进入二次仪表的信号的有效带宽。一般用选择宽频带的变频电压传感器、变频电流传感器或电压、电流组合式的变频功率传感器。

高次谐波综述

为了便于谐波的计量和管理，在实际工作中常需用数字来集中表征畸变波形的某种特性,因此定义了一些特征量,诸如畸变率、谐波含量、通信干扰指标(TIF)、波幅系数、波形系数等,其中畸变率和谐波含量应用最广泛。

高次谐波畸变率

表征波形畸变的程度。它是衡量电能质量的一个指标。各次谐波电压的有效值的均方根值与额定电压或其基波电压有效值的百分比，称为电压正弦波形畸变率，简称畸变率DφU，即(%)许多国家规定低压供电电压的畸变率不许超过5%。

高次谐波谐波含量

工程上常要求给出电压或电流畸变波形中某次谐波的含量，以便于监测和采取防治措施。定义电压（或电流）畸变波形的第n次谐波含量等于第n次谐波电压（或电流）有效值 U_n（或I_n）与其基波电压(或电流)有效值U₁（或I₁）的百分比。