谐波及其影响

1、什么是谐波

  电力系统中有非线性负载时，即使电源是正弦波形的工频电，但作用于非线性负载时，就会产生周期性的非正弦波形的电压和电流，这些周期性的非正弦波形的电压和电流，用傅里叶级数展开，就是我们所说的谐波。

　 供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列不同于电网基波频率的分量，谐波分量与基波分量的比值为整数倍的这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1） 称为谐波次数。谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。

2、谐波产生的原因

（1）发电源质量不高会产生谐波。例如生产工艺原因。

（2）输配电系统会产生谐波。输配电系统中主要是电力变压器产生谐波。

（3）用电设备会产生谐波。特别是晶闸管整流设备。

 1)整流晶闸管设备。由于整流晶闸管广泛应用在开关电源、机电控制、充电装置等许多方面，给电网带来了相当多的谐波。据统计，由整流设备引起的谐波将近达到全部谐波的40%，是谐波的一个主要来源。

 2)变频设备。电动机、电梯、水泵、风机等机电设备中常用的变频设备，因为大部分是相位控制，其谐波成分比较复杂，除了整数次的谐波成分外，还含有一定分数次的谐波成分，变频设备的功率一般较大，其广泛应用对电网造成的谐波也越来越多。

 3)气体放电类电光源。气体放电类电光源如高压钠灯、高压汞灯、荧光灯以及金属卤化物灯等，其伏安特性的非线性相当严重，有的电光源还具有负伏安特性，这些都会给输电网带来奇次谐波成分。

 4)家用电器设备。在空调器、冰箱、洗衣机、电风扇等含有绕组的用电设备中，由于不平衡电流的变化也能使电源波形发生改变。另外，计算机、电视机、温控炊具、调光灯具等，因其具有一定的调压整流功能，也会产生高次的奇次谐波成分。这些家用电器设备也成为谐波的一个主要来源。

3、谐波的危害

（1）谐波的短期影响；

 1）保护装置的误动作；

 2）谐波电压干扰电子系统内的控制装置（可控硅、 PLC、 继电保护…）；

 3）对弱电系统的干扰（远程控制、 继电保护 通讯系统 音响 计算机 电视机等；

 4）异常的振动及噪声（低压盘柜、 异步电机、 变压器等…）；

 5）电容器过载导致异常发热而损坏；

 6）对电度计量及常用仪表指示的影响。感应式电度表对高次谐波有负的频率误差。

（2）谐波的长期影响

 1）电源装置产生过热（变压器、 发电机）；

 2）机械应力（电动产生脉动转矩）；

 3）电气设备长期过热；

 4）由于集肤效应、 磁滞效应产生附加损耗（变压器、 配电导线…）；

 5）金属部件的腐蚀；

 6）电磁辐射产生干扰。