在電力系統中，諧波污染與電磁干擾、功率因數降低成為了三大公害。

一、 諧波產(chǎn)生的原因

諧波是指一個(gè)電氣量的正弦波分量.其頻率為基波(電力系統把50赫茲的電壓或者電流波，叫做基波，不是50Hz的電壓、電流就是諧波)頻率的整數倍，不同頻率的諧波對不同的電氣設備會(huì )有不同的影響。諧波主要由諧波電流源產(chǎn)生，當正弦波(基波)電壓施加到非線(xiàn)性負載上時(shí)，負載吸收的電流與其上施加的電壓波形不一至，其電流發(fā)生了畸變。由于負載與整個(gè)網(wǎng)絡(luò )相連接，這樣畸變電流就可以流人到電網(wǎng)中，這樣的負載就成了電力系統中的諧波源。

二、 諧波源的種類(lèi)

在電力系統中產(chǎn)生諧波的主要諧波源有兩種。

1.含有半導體等非線(xiàn)性電氣元件的用電設備。比如工業(yè)中常見(jiàn)的各種整流電氣裝置、大容量變頻器、大型交直流變換裝置以及其他的電力、電子裝置。

2.含有電弧和鐵磁材料等的非線(xiàn)性材料的用電設備，比如電弧爐、變壓器、發(fā)電機組等電氣設備。

三、諧波的危害

1.使供電線(xiàn)路和用電設備的熱損耗增加。

(1) 諧波對線(xiàn)路的影響

對供電線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，由于集膚效應和鄰近效應，線(xiàn)路電阻隨著(zhù)頻率的增加會(huì )很快增加，在線(xiàn)路中會(huì )有很大的電能浪費。另外，在電力系統中，由于中性線(xiàn)電流都很小，所以其線(xiàn)徑一般都很細，當大量的諧波電流流過(guò)中性線(xiàn)時(shí)，會(huì )在其上產(chǎn)生大量的熱量，不僅會(huì )破壞絕緣，嚴重時(shí)還會(huì )造成短路，甚至引起火災。

而當諧波頻率與網(wǎng)絡(luò )諧振頻率相近或相同時(shí)，會(huì )在線(xiàn)路中產(chǎn)生很高的諧振電壓。嚴重時(shí)會(huì )使電力系統或用電設備的絕緣擊穿，造成惡性事故。

(2) 對電力變壓器的影響

諧波電璉的存在增加了電力變壓器的磁滯損耗、渦流損耗及銅損，對帶有不對稱(chēng)負荷的變壓器來(lái)說(shuō)，會(huì )大大增加勵磁電流的諧波分量。

(3)對電力電容器的影響

由于電容器對諧波的阻抗很小，諧波電流疊加到基波電流上，會(huì )使電力電容器中流過(guò)的電流有很大的增加，使電力電容器的溫升增高，引起電容器過(guò)負荷甚至爆炸。同時(shí)，諧波還可能與電容器一起在電網(wǎng)中形成諧振，并又施加到電網(wǎng)中。

(4)對電機的影響

諧波會(huì )使電機的附加損耗增加，也會(huì )產(chǎn)生機械震動(dòng)，產(chǎn)生甚至引起諧波過(guò)電壓.使得電機絕緣損壞。

2.對繼電保護和自動(dòng)裝置的影響

對于電磁式繼電器來(lái)說(shuō)，電力諧波常會(huì )引起繼電保護以及自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作或拒動(dòng)，造成整個(gè)保護系統的可靠性降低.容易引起系統故障或使系統故障擴大。

3.對通信線(xiàn)路產(chǎn)生干擾。

在電力線(xiàn)路上流過(guò)幅度較大的奇次低頻諧波電流時(shí)，通過(guò)電磁耦合，會(huì )在鄰近電力線(xiàn)路的通信線(xiàn)路中產(chǎn)生干擾電壓。干擾通信線(xiàn)路的正常工作，使通話(huà)清晰度降低，甚至會(huì )引起通信線(xiàn)路的破壞。

4.對用電設備的影響

電力諧波會(huì )使電視機、計算機的顯示亮度發(fā)生波動(dòng)，圖像或圖形發(fā)生畸變，甚至會(huì )使機器內部元件損壞，導致機器無(wú)法使用或系統無(wú)法運行。

5.對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

當一定頻率的諧波對用電設備有影響時(shí)，會(huì )使設備工作不穩定，導致產(chǎn)品質(zhì)量下降。嚴重時(shí)會(huì )產(chǎn)生批次性產(chǎn)品報廢。

6.諧波對計量?jì)x表的影響

諧波的存在會(huì )使計量?jì)x表的指示產(chǎn)生誤差，甚至會(huì )導致計量設備無(wú)法工作。

四、諧波的抑制方法

1. 改善供電系統

對于供電系統來(lái)說(shuō)，諧波的產(chǎn)生不可避免，但通過(guò)加大供電系統短路容量、提高供電系統的電壓等級、加大供電設備的容量、盡可能保持三相負載平衡等措施都可以提高電網(wǎng)抗諧波的能力。

2. 降低諧波源的諧波含量

在線(xiàn)路中對諧波源采取措施，最大限度地避免諧波的產(chǎn)生，這種方法能夠提高電網(wǎng)質(zhì)量，可在很大程度上避免諧波造成的影響。

(1)采取脈寬調制(PWM)法

采用脈寬調制(PWM)技術(shù)，在所需要的頻率周期內，將直流電壓調制成等幅不等寬的系列交流電壓脈沖，這種方法可以大大抑制諧波的產(chǎn)生。

(2)增加整流器線(xiàn)路中的脈動(dòng)數整流器件是電網(wǎng)中的主要諧波源，對于整流器件來(lái)說(shuō)，增加整流脈動(dòng)數，可以使波形平滑，諧波的產(chǎn)生量減少。

3. 在諧波源處吸收諧波電流

這是目前應用最廣泛的諧波抑制方法。主要有以下幾種：

(1)采用無(wú)源濾波器加以抑制

無(wú)源濾波器安裝在電力電子設備的交流側，由L、R、C元件構成諧振回路，當諧振回路的諧振頻率與某一諧波頻率相同或相近時(shí)，即可阻止該頻率的諧波進(jìn)入電網(wǎng)。

(2)采用有源濾波器加以抑制

利用可控的功率半導體器件，向電網(wǎng)中輸入與原有的諧波電流幅度相等相位相反的電流，使電網(wǎng)中的總諧波電流趨向于零，達到實(shí)時(shí)補償諧波的目的。

(3) 通過(guò)加裝靜止無(wú)功補償裝置加以抑制

在諧波源處并聯(lián)加裝靜止無(wú)功補償裝置，可以有效減少波動(dòng)的諧波量，同時(shí)，也可以抑制電壓波動(dòng)、電壓閃變，還可以補償功率因數。

(4)防止電容器組對諧波的放大在電網(wǎng)中并聯(lián)電容器組起改善功率因數和調節電壓的作用，當諧波存在時(shí)，在一定的參數下電容器組會(huì )對諧波起到放大作用，危及電容器本身和附近其他電氣設備的安全，可以采取串聯(lián)電抗器或將電容器組的某一支路改為濾波器的方法來(lái)限制對諧波的放大，也可以通過(guò)限制電容器組的投入容量來(lái)避免電容器對諧波的放大。電氣百家