淺談電網諧波的危害

　　你知道諧波對電網的危害有多大嗎？隨著諧波對電網的污染日趨嚴重，人們對電網諧波的關注度也越來越高，諧波的治理也勢在必行，本文將對電網諧波產生的原因、諧波的危害等進行分析。

　　一、諧波的基本概念

　　供電系統諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1) 稱為諧波次數。電網中有時也存在非整數倍諧波，稱為非諧波（Non-harmonics)或分數諧波。

　　對于我國使用的50Hz電源來說基波為50Hz，3次諧波為150Hz，5次諧波為250Hz，以此類推。

基波疊加5次和7次諧波示意圖

　　二、電網諧波產生的原因

　　高次諧波產生的根本原因是由于電力系統中某些設備和負荷的非線性特性，即所加的電壓與產生的電流不成線性（正比）關系而造成的波形畸變。

　　電網諧波來自于三個方面：

　?。?）發電源質量不高產生諧波；

　　由于發電機制造工藝的問題，致使電樞表面的磁感應強度分布稍稍偏離正弦波，因此，產生的感應電動勢也會稍稍偏離正弦電動勢，即所產生的電流稍偏離正弦電流。當然，幾個這樣的電源并網時，總電源的電流也將偏離正弦波。發電機發出諧波電勢的同時也會有諧波電勢產生，其諧波電勢取決于發電機本身的結構和工作狀況，基本上與外接阻抗無關。故可視為諧波恒壓源，但其值很小。

　?。?）輸配電系統產生諧波；

　　供電系統本身存在的非線性元件是諧波的又一來源。這些非線性元件主要有變壓器激磁支路、交直流換流站的可控硅控制元件、可控硅控制的電容器、電抗器組等。

　?。?）用電設備產生的諧波。

　　由于用電設備的非線性，導致諧波的產生。當電流流經線性負載時，負載上電流與施加電壓呈線性關系；而電流流經非線性負載時，則負載上電流為非正弦電波，即產生了諧波。常見的非線性負載如：整流器、開關電源、變頻調速器、電子計算機、UPS、熒光燈、微波爐、電視機等。

　　三、 諧波對電網的危害

　　1）系統角度，諧波會導致一些不正?，F象：一是超高壓長線上，諧波電流若較大，潛供電弧熄滅會被延緩，單相重合閘可能會失敗，擴大事故，消弧線圈接地的系統中同樣存在這個問題；二是諧波分量較大的時候，可能引起保護誤動或拒動，如零序三次諧波過大，可能引起接地保護誤動；三是計量和測量誤差，尤其對過零檢測相位的表計來說，更為嚴重。

　　2）諧波引起設備的附加損耗，降低效率。尤其是對電容器組的影響，隨著頻率的提高，其介質損耗會明顯增加；對輸電線路來說，由于諧波頻率高和趨膚效應的原因，線路電阻會增加，因而引起附件線損；同時變壓器和電機等，都會引起一定附加的銅耗和鐵損，產生局部過熱。

　　3）加速絕緣老化，很大縮短設備壽命。諧波作用下，絕緣老化物理過程明顯加劇，對電纜，電容器等危害很大。

　　4）可能產生局部的串聯或并聯諧振，并放大諧波水平。從而導致諧波支路中的設備因過電壓或過電流而損壞。

　　5）諧波對通信系統的干擾。若諧波頻率接近載波頻率，電力線載波通信和遠動裝置信號傳輸會被一定程度干擾，此外通過電磁、靜電和傳導耦合途徑，也會對平行敷設的通信線路產生干擾。

　　四、國家標準對諧波的要求

　　1、 ? ? ?諧波電壓限值《電能質量、公用電網諧波》GB/T14549-93公用電網諧波電壓（相電壓）

　　2、 ? ? ?注入公用鏈接到的諧波電流允許值

　　五、總結

　　上述可以看到，電網諧波帶來的危害巨大，甚至會帶來嚴重的電網事故，國家標準對注入電網的電壓、電流諧波含量也有嚴格要求，因此，對電網諧波的治理勢在必行。廣州致遠電子股份有限公司自主研發的電能質量分析儀能夠監測電壓電流不平衡度/諧波含量分析(奇偶次諧波畸形變率分析)，通過測量諧波含量，進行有效的分析，及時發現故障隱患，提前治理整頓，減少電網諧波帶來的危害，提高企業設備的供電質量，提高設備進行的可靠性，減少因設備誤動作而造成的經濟損失。
（稿件由ZLG致遠電子提供）