文/張善強（河南省商丘市永城市新城區(qū)永煤公司供電分公司）

一、諧波的產生

電力系統(tǒng)中會產生諧波的設備是多種多樣的。國際電工委員會（IEC）規(guī)定，發(fā)電機實際的端電壓波形在任何瞬間與基波波形之差不得大于基波幅值的5%，因而，可以認為發(fā)電機電勢具有純正弦波形，沒有諧波分量。系統(tǒng)中涉及的諧波源存在非線性特性的用電設備。即便為這些設備提供所需的正弦電壓波，其所選用的電流仍然為非正弦，也就意味著諧波電流的存在。具體諧波電流含量會與特性和工作實際情況有著密切的關系，與電力系統(tǒng)參數的關系比較小。因而這些具有非線性特性的用電設備可以看作是諧波恒流源。用電設備所產生的諧波電流會進入到電力系統(tǒng)當中，造成系統(tǒng)中電壓出現諧波分量。

二、諧波的危害

諧波對電力系統(tǒng)的污染日益嚴重，如不采取措施加以抑制，它們將竄到電力系統(tǒng)和其他用戶中引起許多不良影響。歸納起來，諧波造成的不良影響有：

（一）使電網的電壓和電流波形發(fā)生畸變，致使電能品質變壞

若是公用電網擁有較為嚴重的諧波，會影響接入電網的相關設備的正常運作，提升設備故障發(fā)生概率，造成供用電網中性線注入更多的電流。這種情況會引發(fā)超載、發(fā)熱情況的加劇，對電網的安全運行造成不利影響。此外，由于相同頻率的諧波電壓會與諧波電流產生相應的有功功率和無功功率，進而造成電網電壓的下降，造成電網容量的浪費。

（二）使電器設備的鐵損增加，造成電器設備過熱，降低正常出力

諧波電流，特別是3次（及其倍數）諧波侵入三角形連接的變壓器，會在其繞組中形成環(huán)流，使繞組發(fā)熱，加快絕緣介質的老化速度。對星形連接的中性線接地系統(tǒng)中，侵入變壓器的中性線的3次諧波電流會使中性線發(fā)熱，影響變壓器正常工作。

（三）使電介質加速老化，絕緣壽命縮短

在電網中金屬化膜電容器被大量應用于無功補償或濾波器，而在諧波的長期作用下，金屬化膜電容器會加速老化，壽命縮短，以至損壞。

（四）使電纜溫升增加，產生放電造成接地

諧波污染將會使電纜的介質損耗、輸電損耗增大，泄漏電流上升，溫升增加且造成局部放電，引發(fā)單相接地故障的可能性增加，由于電力電纜的分布電容對諧波電流有放大作用，在系統(tǒng)負荷低谷時，系統(tǒng)電壓上升，諧波電壓也相應升高，電纜的額定電壓越高，諧波引起事故的危害就會越大。

（五）影響繼電保護的可靠性

由于繼電保護裝置的整定值設定可能會與基波負序量有著一定的關系。所以，如果諧波干擾疊加至相應整定值方面，會有很大的概率引發(fā)負序保護裝置的誤操作，降低電力系統(tǒng)安全性。

（六）干擾通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)在供電系統(tǒng)中的作用至關重要，通信系統(tǒng)受諧波的干擾較大，輕者產生噪聲，降低通信質量；重者導致數據丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作，特別是對于綜合自動化變電站影響較大。

三、諧波的治理

在諧波的治理過程中，無源諧波補償式應用范圍比較廣泛，并且具有較好的效果，價格相對來說較為低廉。這種解決方法擁有三種形式，即串聯濾波、并聯濾波和串并混合濾波。其中并聯濾波具有較為廣泛的應用范圍，它屬于電源凈化濾波形式，能夠實現組合濾除多次諧波，與此同時向系統(tǒng)提供無功補償。串聯濾波通常情況下會被用作濾除三次諧波。LC濾波器作為無源濾波器，是一種較為傳統(tǒng)的抑制濾波方法。一般情況下，LC濾波器是由濾波電容器、電抗器和電阻器三者組合而成，呈現出具有可行性的濾波裝置，與諧波源并聯使用。運用這種措施能夠實現補償諧波，并且還能夠促進補償無功功率。由于其整體結構相對較為簡單，因此得到了廣泛的推廣應用。但是這樣的處理方法也存在明顯的缺點，因為其補償特性通常會受到電網阻抗和運行狀態(tài)兩者的影響，在使用過程中會與系統(tǒng)發(fā)生并聯諧振。這種情況的出現會造成諧波放大，引發(fā)LC濾波器過載甚至損壞。

在當前階段，電網諧波污染情況愈發(fā)嚴重，這與非線性負荷增加有著一定的關系。隨著科學技術的不斷進步，運用傳統(tǒng)的L-C無源濾波方法已經不能夠滿足當前的實際需求。合理運用此類濾波器，可以實現對頻率以及幅值都存在變化的諧波展開跟蹤補償。在進行跟蹤補償的過程中，補償特性不會因電網阻抗的受到影響。

由于傳統(tǒng)的L-C無源濾波受電網參數和L、C參數影響大，并且容易與電網參數引起諧振，使當前的運行不能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。但是如果僅運用有源濾波需要較高的成本。利用有源、無源混合使用，能夠將各自的優(yōu)勢展現出來，有著較大的容量，整體成本比較低，且性能優(yōu)越。不僅可以補償無功，還能夠補償諧波。有效解決無源濾波因電網參數影響這個缺點。

另外有一種諧波保護器，主要用于過濾高次諧波、保護儀器設備有很好的效果，它主要是由電壓箝位、低通濾波器以及吸收器組成，能夠抑制和吸收用電設備產生的隨機高頻噪聲、脈沖尖峰、高次諧波、電涌等干擾，而且能夠實時跟蹤電壓波形，快速過濾電源中的雜波、浪涌、尖峰，矯正因諧波影響而產生的高次諧波，從源頭消除諧波污染，為用電設備提供保護功能，該設備主要用于380V或220V低壓系統(tǒng)中。

四、結束語

隨著非線性電力設備的廣泛應用，特別是變頻設備的大量使用，電力系統(tǒng)中諧波問題越來越嚴重，一方面造成了電力設備的損壞，加速絕緣老化，另一方面影響繼電保護的可靠性。為此，要積極采取措施，在源頭加以控制。