谐波的产生和危害

目前，随着科学技术的发展，电力系统中各种非线性元件大量采用，造成电力电网中谐波含量的大幅增加，电力电网遭到严重污染；电网中谐波含量的增加不仅危及电网的安全运行，而且增加电力系统损耗，直接造成用户电气设备的突发性故障，给用户造成难以估量的损失。很多企业面临电网无功无法治理、大量电力被浪费或者价格昂贵的电力设备莫名其妙的烧毁等电力质量问题。
　　当供电电网的正弦波电压施加在非线性负载上，电流就变成非正弦波，这种形式的电流会在电网阻抗上产生压降，导致电压波形也发生畸变。通过数学分析，以傅立叶级数对该非正弦波进行分解，我们发现畸变的波形是由与电网正常工作频率相同的基波分量和倍数于工频的高次分量叠加而成，这种倍数于基波频率的高次分量我们称之为谐波。
　　为限制电力电网的污染，国家对电力电网的工作环境进行统一规范的管理和综合治理，特别颁发了《电能质量公用电网谐波》

　　GB/T14549-93 对电力电网的谐波含量做出统一规定。

　　

　　谐波的危害
　　理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的能耐电力电子设备广泛应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还没有引起足够的重视。在电力电子设备广泛应用之前，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面：
　　谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的 3 次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾；
　　谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏；谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起严重事故。
　　谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确；谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致数据丢失，使通信系统无法正常工作。