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　 隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活水平的不斷提高，除了需要電能成倍增長，對供電質(zhì)量及供電可靠性的要求也越來越多，電力質(zhì)量（Ｐｏｗｅｒ Ｑｕａｌｉｔｙ）受到人們的日益重視。例如，工業(yè)生產(chǎn)中的大型生產(chǎn)線、飛機場、大型金融商廈、大型醫(yī)院等重要場合的計算機系統(tǒng)一旦失電，或因受電力網(wǎng)上瞬態(tài)電磁干擾影響，致使計算機系統(tǒng)無法正常運行，將會帶來巨大的經(jīng)濟損失。電梯、空調(diào)等變頻設(shè)備、電視機、計算機、復(fù)印機、電子式鎮(zhèn)流器熒光燈等已成為人民日常生活的一部分，如果這些裝置不能正常運行，必定擾亂人們的正常生活。但是，電視機、計算機、復(fù)印機、電子式照明設(shè)備、變頻調(diào)速裝置、開關(guān)電源、電弧爐等用電負載大都是非線性負載，都是諧波源，如將這些諧波電流注入公用電網(wǎng)，必然污染公用電網(wǎng)，使公用電網(wǎng)電源的波形畸變，增加諧波成份。

　　 近幾年，傳感技術(shù)、光纖、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)及信息技術(shù)日臻成熟。集成度愈來愈高的微電子技術(shù)使計算器的功能更加完美，體積愈來愈小，從而促使各種電器設(shè)備的控制向智能型控制器方向發(fā)展。隨著微電子技術(shù)集成度的提高，微電子器件工作電壓變得更低，耐壓水平也相對更低，更易受外界電磁場干擾而導(dǎo)致控制單元損壞或失靈。例如，２０世紀７０年代計算機迅速普遍推廣，電磁干擾及抑制問題更是十分突出，一些功能正常的計算機常出現(xiàn)誤動作，而無法找出原因。１９６６年日本三基電子工業(yè)公司率先開發(fā)了“模擬脈沖的高頻噪音模擬器”，將它產(chǎn)生的脈沖注入被試計算機的電源部分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)計算機在注入１００～２００Ｖ脈沖時就誤動作，難怪計算機在現(xiàn)場無法正常工作，其原因之一是計算機的電源受到了污染。因此，受諧波電流污染的公用電源，輕者干擾設(shè)備正常運行，影響人們的正常生活，重者致使工業(yè)上的大型生產(chǎn)線、系統(tǒng)運行癱瘓，會造成嚴重經(jīng)濟損失。

　　 國際電工委員會（ＩＥＣ）已于１９８８年開始對諧波限定提出了明確的要求。美國“ＩＥＥＥ電子電氣工程師協(xié)會”于１９９２年制定了諧波限定標(biāo)準(zhǔn)ＩＥＥＥ—１０００。在ＩＥＥＥｓｔｄ．５１９—１９９２標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了計算機或類似設(shè)備的諧波電壓畸變因數(shù)（ＴＨＤ）應(yīng)在５％以下，而對于醫(yī)院、飛機場等關(guān)鍵場所則要求ＴＨＤ應(yīng)低于３％。

　　 1 電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生

　　 1.1　電源本身諧波

　　 由于發(fā)電機制造工藝的問題，致使電樞表面的磁感應(yīng)強度分布稍稍偏離正弦波，因此，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也會稍稍偏離正弦電動勢，即所產(chǎn)生的電流稍偏離正弦電流。當(dāng)然，幾個這樣的電源并網(wǎng)時，總電源的電流也將偏離正弦波。

　　 1.2　由非線性負載所致

　　 1.2.1 非線性負載

　　 諧波產(chǎn)生的另一個原因是由于非線性負載。當(dāng)電流流經(jīng)線性負載時，負載上電流與施加電壓呈線性關(guān)系；而電流流經(jīng)非線性負載時，則負載上電流為非正弦電波，即產(chǎn)生了諧波。

　　 1.2.2 主要非線性負載裝置

　　 （１）開關(guān)電源的高次諧波：開關(guān)電源由五部分組成：一次整流、開關(guān)振蕩回路、二次整流、負載和控制，這幾個部分產(chǎn)生的噪聲不完全一樣。這幾種干擾可以通過電源線等產(chǎn)生輻射干擾，也可以通過電源產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。

　　 （２）變壓器空載合閘涌流產(chǎn)生諧波

　　 鐵心中磁通變化時，會產(chǎn)生８～１５倍額定電流的涌流，由于線圈電阻的存在，變壓器空載合閘涌流一般經(jīng)過幾個周波即可達到穩(wěn)定。所產(chǎn)生的勵磁涌流所含的諧波成份以３次諧波為主。

　　 （３）單相電容器組開斷時的瞬態(tài)過電壓干擾：電力電子調(diào)速系統(tǒng)普遍應(yīng)用于工業(yè)中改進電機效率及靈活性設(shè)備，調(diào)速裝置內(nèi)電力電子器件對過電壓特別敏感，因此線路中瞬態(tài)過電壓會造成調(diào)速系統(tǒng)的過電壓保護誤跳閘。由于與中壓母線相連的電容器要經(jīng)常操作，這意味著調(diào)速系統(tǒng)誤跳閘事故會經(jīng)常發(fā)生；

　　 （４）電壓互感器鐵磁諧振過電壓：在我國１０ｋＶ、３５ｋＶ等級的中性點不接地配電網(wǎng)中，為了監(jiān)視對地絕緣，一般采用三相五柱式電壓互感器。在正常情況下，三相對地電壓是平衡的，但是由于發(fā)生單相接地故障等原因，會導(dǎo)致三相對地電壓平衡的破壞，還有可能使電壓互感器線圈電感Ｌ和系統(tǒng)對地電容Ｃ在參數(shù)上配合，而產(chǎn)生諧振過電壓。

　?。ǎ担┱髌骱湍孀兤鳟a(chǎn)生的諧波電壓、電流：整流器的作用將交流電轉(zhuǎn)成直流電，而逆變器是將直流電轉(zhuǎn)變成交流電。其電路中的二極管視為理想二極管，即正向阻抗接近零，反向阻抗無窮大。因此，只允許電流單方向流動，從整流器的輸出端看，每相電流波形為矩形波，不是正弦波，利用傅氏級數(shù)展開式展開周期的矩形波形，可以看到除了工頻正弦波（５０Ｈｚ基波）外，還疊加了一系列高次波形——諧波。應(yīng)該說電動機采用變頻器進行調(diào)速，可以高水平完成調(diào)速外，也可以節(jié)省大量電能（近３０％），但如前面分析，變頻調(diào)速過程中要產(chǎn)生高次諧波，即形成高次諧波污染，造成廠區(qū)的電視、音響系統(tǒng)不能正常工作，還要干擾二次儀表——壓力、流量、可編程控制器及智能控制器正常工作，諧波還要使變壓器、電動機、電容器及電抗器產(chǎn)生過熱。

　?。ǎ叮╇娀t運行引起電壓波動：隨著冶煉工業(yè)的發(fā)展，當(dāng)然會更多地使用電弧爐，這是一個重要負荷。運行時，電極和金屬碎粒之間會發(fā)生頻繁斷路，而在熔化期間，電源兩相短路，一旦熔化金屬從電極上落下，電弧熄滅，電源又開路，因此，可以說冶煉過程是頻繁的短路－開路－短路的過程，會引起用戶端電壓波動及白熾燈閃爍，一般電壓波動頻率是０．１Ｈｚ～幾十Ｈｚ，這種諧波是以３次諧波為主。

　　 2　諧波的危害

　　 2.1 污染公用電網(wǎng)

　　 如果公用電網(wǎng)的諧波特別嚴重，則不但使接入該電網(wǎng)的設(shè)備（電視機、計算機等）無法正常工作，甚至?xí)斐晒收?，而且還會造成向公用電網(wǎng)的中性線注入更多電流，造成超載、發(fā)熱，影響電力正常輸送。

　　 2.2 影響變壓器工作

　　 諧波電流，特別是３次（及其倍數(shù)）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。對Ｙ形連接中性線接地系統(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。

　　 2.3 影響繼電保護的可靠性

　　 如果繼電保護裝置是按基波負序量整定其整定值大小，此時，若諧波干擾疊加到極低的整定值上，則可能會引起負序保護裝置的誤動作，影響電力系統(tǒng)安全。

　　 2.4 加速金屬化膜電容器老化

　　 在電網(wǎng)中金屬化膜電容器被大量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。

　　 2.5 增加輸電線路功耗

　　 如果電網(wǎng)中含有高次諧波電流，那么，高次諧波電流會使輸電線路功耗增加。