1概述
　　在理想的情況下，上等的電力供應(yīng)應(yīng)該提供具有正弦波形的電壓，但在實際中供電電壓的波形會由于某些原因而偏離正弦波形，即產(chǎn)生諧波。我們所說的供電系統(tǒng)中的諧波是指一些頻率（在我國取工業(yè)用電頻率50Hz為基波頻率）整數(shù)倍的正弦分量又稱為高次諧波。在供電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波根本原因是由于給具有非線性阻抗特性的電氣設(shè)備（又稱為非線性負(fù)荷）供電的結(jié)果。這些非線性負(fù)荷在工作中時向電源反饋高次諧波，導(dǎo)致供電系統(tǒng)的電壓、電流波形畸變，使電力質(zhì)量變壞。因此，諧波是電力質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。
　　供電系統(tǒng)中的諧波問題已引起各界廣泛關(guān)注，為保證供電系統(tǒng)中所有的電氣、電子設(shè)備能在電磁兼容意義的基礎(chǔ)上進(jìn)行正常、和諧的工作，必須采取有力的措施，抑制并防止電網(wǎng)中因諧波危害所造成的嚴(yán)重后果。
　　2諧波源
　　在電力的生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)換和使用的各個環(huán)節(jié)中都會產(chǎn)生諧波。
　　在發(fā)電環(huán)節(jié)中對發(fā)電機(jī)的接線采取一些措施后，可以認(rèn)為發(fā)電機(jī)供給的是具有基波頻率的正弦波形的電壓。
　　諧波的產(chǎn)生主要是來自下列具有非線性特性的電氣設(shè)備。
　　（1）具有鐵磁飽和特性的鐵芯設(shè)備如：變壓器、電抗器等；
　　（2）以具有強(qiáng)烈非線性特性的電弧現(xiàn)象的設(shè)備如：氣體放電燈、交流弧焊機(jī)、煉鋼電弧爐等；
　　（3）以電力電子元件為基礎(chǔ)的電源的設(shè)備如：各種電力交流設(shè)備（整流器、逆變器、變頻器）、相控調(diào)速和調(diào)壓設(shè)備，大容量的電力晶閘管可控開關(guān)設(shè)備等，它們大量的用于化工、電氣化鐵道、冶金、礦山等工礦企業(yè)以及各式各樣的家用電器中。
　　以上這些非線性電氣設(shè)備（或稱之非線性負(fù)荷）顯著的特點是他們從電網(wǎng)取用非正弦電流，也就是說即使電源給這些負(fù)荷供給的是正弦波形的電壓，但由于他們具有其電流不隨著電壓同步變化的非線性的電壓——電流特性，使得流過電網(wǎng)的電流是非正弦波的，這種電流波形是由基波和與基波頻率成整數(shù)倍的諧波組成，即產(chǎn)生了諧波，使電網(wǎng)電壓嚴(yán)重失真，此外電網(wǎng)還必須向這類負(fù)荷產(chǎn)生的諧波提供額外的電能。
　　接入低壓供電系統(tǒng)的非線性設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流可分為穩(wěn)定的諧波和變化的諧波兩大類。所謂穩(wěn)定的諧波電流電指這種諧波的幅度不隨時間變化，如視頻顯示設(shè)備和測試儀表等產(chǎn)生的諧波，這類設(shè)備電網(wǎng)來說表現(xiàn)為恒定的負(fù)載。由激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、微波爐等產(chǎn)生的各次諧波的幅值隨時間變化，稱之為波動的諧波，這類設(shè)備對電網(wǎng)來說是一個隨時間變化的負(fù)載。
　　隨著電力電子設(shè)備使用不斷增加，同時這些設(shè)備產(chǎn)生的諧波又具有較大的振幅，所以目前它們是供電系統(tǒng)中的主要諧波源。　　

3諧波危害
　　3.1增加了發(fā)、輸、供和用電設(shè)備的附加損耗，使設(shè)備過熱，降低設(shè)備的效率和利用率
　　由于諧波電流的頻率為基波頻率的整數(shù)倍，高頻率電流過導(dǎo)體時，因集膚效應(yīng)的作用，使導(dǎo)體對諧波電流的有效電阻增加，從而增加了設(shè)備的功率損耗，使導(dǎo)體的發(fā)熱嚴(yán)重。
　　（1）對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的影響
　　諧波對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的危害主要是產(chǎn)生附加的損耗和轉(zhuǎn)矩。由于集膚效應(yīng)、磁帶、渦流等隨著頻率的增高而使在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的鐵心和繞組中產(chǎn)生的附加損耗增加。在供電系統(tǒng)中，用戶的電動機(jī)負(fù)荷約占整個負(fù)荷的85%左右。因此，諧波使電力用戶電動機(jī)附加損耗增加的影響*為顯著，由于電動機(jī)的出力一般不能按發(fā)熱情況來進(jìn)行調(diào)整，由諧波引起電動機(jī)的發(fā)熱效應(yīng)是按它能隨的諧波電壓折算成等值的基波負(fù)序電壓來考慮的。試驗表明，在額定出力下持續(xù)承受力3%額定電壓和負(fù)序電壓時，電動機(jī)的絕緣壽命要減少一半。因此，國際上一般建議在持續(xù)工作的條件下，電動機(jī)承受的負(fù)序電壓不宜超過額定電壓的2%。
　　諧波電流產(chǎn)生的諧波轉(zhuǎn)矩對電動機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩的影響不大。但諧波會產(chǎn)生顯著的脈沖轉(zhuǎn)矩，可能出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸震動的問題。這種振蕩力矩使汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子元件發(fā)生扭振，并使汽輪機(jī)葉產(chǎn)生疲勞循環(huán)。
　　（2）對變壓器的影響
　　諧波電流使變壓器的損耗增加，特別是3次及其倍數(shù)次諧波對三角連接的變壓器會在其繞組中形成環(huán)流，使繞組過熱；對全星形連接的變壓器，當(dāng)繞組中性點接地，而該側(cè)電網(wǎng)中分布電容較大或裝有中性點接地的并聯(lián)電容器時，可能形成3次諧波諧振，使變壓器附加損耗增加。
　?。?/span>3）對輸電線路的影響
　　由于輸電線路阻抗的頻率特性，線路電阻隨著頻率的升高而增加。在集膚效應(yīng)的作用下，諧波電流使輸電線路的附加損耗增加。在供應(yīng)電網(wǎng)的損耗中，變壓器和輸電線路的損耗占了大部分，所以諧波使電網(wǎng)網(wǎng)損增大。諧波還使三相供電系統(tǒng)中的中性線的電流增大，導(dǎo)致中性線過載。輸電線路存在著分布的線路電感和對地電容。它們與產(chǎn)生諧波的設(shè)備組成串聯(lián)回路或并聯(lián)回路時，在一定的參數(shù)配合條件下，會發(fā)生串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振。一般情況下，并聯(lián)諧波諧振所產(chǎn)生的諧波過電壓和過電流對相關(guān)設(shè)備的危害性較大。當(dāng)注入電網(wǎng)的諧波的上頻率位于在網(wǎng)絡(luò)諧振點附近的諧振區(qū)內(nèi)時，會激勵電感、電容產(chǎn)生部分諧振，形成諧波放大。在這種情況下，諧波電壓升高、諧波電流增大將會引起繼點保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動，以至損壞設(shè)備，與此同時還可以產(chǎn)生相當(dāng)大的諧波網(wǎng)損。對于電力電纜線路，由于電纜的對地電容比架空線路約大10-20倍，而感抗約架空線路的1/2-1/3，因此更容易激勵出較大的諧波振和諧波放大，造成絕緣擊穿的事故。
　?。?/span>4）對電力電容器的影響
　　隨著諧波電壓的增高，會加速電容器的老化，使電容器的損耗系數(shù)增大、附加損耗增加，從而容易發(fā)生故障和縮短電容器的壽命。另一方面，電容器的電容與電網(wǎng)的感抗組的諧振回路的諧振頻率等于或接近于某次諧波分諧波分量的頻率時，就會產(chǎn)生諧波放大，使得電容器因過熱、過電壓等而不能正常運(yùn)行，甚至損壞。
　　3.2影響繼電和自動裝置工作的可靠性
　　諧波對電力系統(tǒng)中以負(fù)序（基波）量為基礎(chǔ)的繼電保護(hù)和自動裝置的影響十分嚴(yán)重，這是由于這負(fù)序（基波）量整定的保護(hù)裝置整定值小、靈敏度高。如果在負(fù)序基礎(chǔ)上再疊加上諧波的干擾（如電氣化鐵道、電弧爐等諧波源還是負(fù)序源）則會引起發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)誤動（若誤動引起跳閘則后果嚴(yán)重），變電站主變的復(fù)合電壓啟動過電流保護(hù)裝置負(fù)序電壓保護(hù)誤動，母線差動保護(hù)的負(fù)序電壓閉鎖元件誤動以及線路各種型號的距離保護(hù)、高頻保護(hù)、故障錄波器、自動準(zhǔn)同期裝置等發(fā)生誤動，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的**進(jìn)行。
　　3.3使測量和計量儀器的指示和計量不準(zhǔn)確
　　由于電力計量裝置都是按50Hz的標(biāo)準(zhǔn)的正弦波設(shè)計的，當(dāng)供電電壓或負(fù)荷電流中有諧波成分時，會影響感應(yīng)式電能表的正常工作。在有諧波源的情況下，諧波源用戶處的電能表記錄了該用戶吸收的基波電能并扣除一小部分諧波電能，從而諧波源雖然污染了電網(wǎng)，卻反而少交電費；而與此同時，在線性負(fù)荷用戶處，電能表記錄的是該用戶吸收的基波電能及部分的諧波電能，這部分諧波電能不但使線性負(fù)荷性能變壞，而且還要多交電費。電子式電能表更不利于供電部門而有利于非線性負(fù)荷用戶。
　　3.4干擾通信系統(tǒng)的工作
　　電力線路上流過的3、5、7、11等幅值較大的奇次低頻諧波通過磁場耦合，在鄰近電力線的通信線路中產(chǎn)生干擾電壓，干擾通信系統(tǒng)的工作，影響通信線路通話的清晰度，而且在諧波和基波的共同作用下，觸發(fā)電話鈴，甚至在極端情況下，還會威脅通信設(shè)備和人員的**。另外高壓直流域（HVDC）換流站換相過程中產(chǎn)生的電磁噪聲（3-10KHZ）會干擾電力載波通信的正常工作，并利用載波工作的閉鎖和繼電保護(hù)裝置動作失損，影響電網(wǎng)運(yùn)行的**。

　　3.5對用電設(shè)備的影響
　　諧波會使電視機(jī)、計算機(jī)的圖形畸變，畫面亮度發(fā)生變化，并使機(jī)內(nèi)的元件出現(xiàn)過熱，使計算機(jī)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤。對于帶有啟動用的鎮(zhèn)流器和提高功率因數(shù)用的電容器的熒光燈及汞燈來說，會因為在一定參數(shù)的配合下，形成某次諧波頻率下的諧振，使鎮(zhèn)流器或電容器因過熱而損壞。對于采用晶閘管的變速裝置，諧波可能使晶閘管誤動作，或使控制回路誤觸發(fā)。
　　4抑制諧波的主要措施
　　諧波問題是關(guān)系到供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量的一個重要問題。它不但與供電部門有關(guān)而且還關(guān)系到廣大用戶和電器設(shè)備制造廠的切身利益。為減少供電系統(tǒng)的諧波問題，一般從管理和技術(shù)措施上采取以下幾個方面的對策：
　?。?/span>1）增加換流裝置的相數(shù)
　　換流裝置是供電系統(tǒng)的主要諧波源之一。理論分析表明，換流裝置在其交流側(cè)與直流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波次數(shù)分別為pk±1和pk（p為整流相數(shù)或脈動數(shù)，k為正整數(shù)）。當(dāng)脈動數(shù)由P=6增加?xùn)|歐阿p=12時，可以有效的消除幅度較大的低頻率，（其特征諧波次數(shù)分別為12k±1和12k）,從而大大地降低了諧波電流的有效值。
　?。?/span>2）加裝濾波裝置（包括無源濾波和有源濾波裝置）
　　為了減少諧波對供電系統(tǒng)的影響，*根本的思想是從產(chǎn)生諧波的源頭抓起，設(shè)法在諧波源附近減少諧波電流，從而降低諧波電壓。防止諧波電流危害的方法，裝置交流濾波器，交流濾波器能有效地抑制諧波電流，是電網(wǎng)電壓畸變減輕，送電質(zhì)量提高，同時反過來又使大功率負(fù)荷的效率充分發(fā)揮，壽命相對延長，濾波器提供的容性無功，還有一定的無功補(bǔ)償作用，使系統(tǒng)的功率因數(shù)提高。濾波器按主回路中是否含有源器件，可分為有源濾波器和無源濾波器兩類。
　　附：減小諧波影響的技術(shù)措施