1.諧波的定義供電系統中諧波的定義是用傅里葉級數分解周期性的非正弦電，不僅得到與電網基頻相同的分量，而且得到一系列大于電網基頻的分量，稱為諧波。諧波頻率與基頻之比(n=fn/f1)稱為諧波頻率。電網中有時存在非整數次諧波，稱為非諧波或分數次諧波。諧波實際上是一種干擾，使電網“被污染”。電氣技術領域主要研究諧波的產生、傳輸、測量、危害和抑制，其頻率范圍一般為2n40。

二是諧波源向公共電網注入諧波電流或在公共電網上產生諧波電壓。具有非線性特性的電氣設備是主要的諧波源，如帶有電力電子器件的換流設備、交流控制器、電弧爐、感應爐、熒光燈、干式變壓器等。中工業企業也在使用越來越多的產生諧波的電氣設備，如晶閘管電路供電的DC提升機、交交變頻裝置、軋機DC傳動裝置、晶閘管串級調速的風機水泵、冶煉電弧爐等。這些設備獲取的電流是非正弦的，其諧波分量會使系統的正弦電壓失真。諧波電流的大小取決于諧波源設備的特性和工作條件，而與電網參數無關，可以視為恒流源。各種晶閘管電路產生的諧波頻率與其電路形式有關，稱為電路的特征諧波。對稱三相變流器電路的特征諧波頻率為：……(正整數)，其中p為一個電網周期內的脈沖觸發頻率(或脈沖頻率)。除了特征諧波外，上述電路在三相電壓不平衡、觸發脈沖不對稱或工作條件不穩定的情況下也會產生非特征諧波。較顯著的諧波分析計算是特征諧波，如5、7、11、13次。對于P脈沖變換器電路，假設DC側電流完全平滑，電網側N次諧波電流與基波電流之比為：換向重疊角。估計是可取的。如果DC側的電流紋波較大，則5次諧波的幅度將增加，而其他諧波的幅度將減小。當多個諧波源接入電網時，每個諧波源的相同諧波電流分量之和將小于每個分量的算術和。干式變壓器的勵磁電流包含三階、五階和七階諧波分量。因為干式變壓器的一次和二次繞組中的一個總是有角連接，這為三次諧波提供了路徑，所以三次諧波電流不會流入電網。但當各相勵磁電流不平衡時，三次諧波的殘余分量(高達20)可以進入電網。

三、諧波傳輸對于多電壓電網，其諧波阻抗的特點是Zn(高壓側)和Zn(低壓側)。諧波電流從低壓側流向高壓側，其大小基本與高壓側的參數無關，可視為恒流源。諧波電壓從高壓側傳遞到低壓側，可視為恒壓源。在諧波分析中，電網的諧波等效電路就是根據這個原理構造的。1.電網部件的頻率特性在諧波頻率范圍內。由于渦流和漏磁場的存在，電網元件的諧波參數應考慮長線效應，即干式變壓器和導體的等效電阻r隨著頻率的增加而增加，而等效電感l隨著頻率的增加而減小。電纜、電線、電容器的電容c基本上不隨頻率的變化而恒定。負載阻抗和頻率之間的關系因負載不同而不同(見圖1:負載有功電導頻率關系圖)。簡化電機負載分析時，只能考慮漏電感。電機漏電感Lsn的頻率特性與干式變壓器相似。2.電網等效電路電網可以由電網各元件的諧波參數Rn、Ln、Cn組成。三相對稱電網的等效電路圖通常用單相表示(見圖2:電網及其等效電路和阻抗矢量軌跡圖)。根據等效電路，計算各頻率下的節點導納矩陣Yn，計算阻抗Zn=，計算諧波電壓Un=ZnIn。電網在某些諧波頻率下會發生并聯諧振，導致諧波電流大幅增加。電網并聯諧振頻率計算如下：Sk為節點B的短路功率(MVA)；Sc是電網的充電功率(包括并聯電容器的功率，MVA)。諧振電路的品質因數q取決于諧振頻率和電網的負載率。負載率降低，品質因數增加。低壓電網的品質因數為2~3，高壓公共電網的品質因數為2~5，高壓工業電網的品質因數約為10。當低壓電網中沒有并聯電容器時，其諧振頻率一般不在諧波范圍內。四、諧波限制為了使電網的諧波電壓保持在允許值以下，需要限制諧波源注入電網的諧波電流量。工業大多數發達家相繼制定了電網諧波管理的標準或法規。諧波管理標準的制定是基于電磁兼容的原理，即在一個常見的電磁環境中，電氣設備可以正常工作，而不會過度干擾這個環境(見圖3:電磁兼容)。1993年，我頒布了限制電力系統諧波的家標準《電能質量：公用電網諧波》，規定了公共電網的諧波電壓限值和用戶向公共電網注入諧波電流的允許值(見表1和表2)。受諧波影響的電壓或電流正弦波形的失真度用諧波電壓或電流含量率表示：HRVn=(Un/U1)100HRIn=(In/I1)100，其中Un和In為第n次諧波電壓和電流的有效值；U1和I1是基波電壓和電流的有效值。表1公共電網諧波電壓(相電壓)限值、電網千伏電壓標稱電壓、總諧波畸變率、各階諧波電壓含量率、奇數偶數0 . 385 . 04 . 02 . 06(10)4 . 03 . 21 . 635(66)3 . 02 . 41 . 02 . 60 . 8表2 56460 . 66666666661 #p#分頁標題#e#

49.34.14.33.35.92.75.02.32.62.03.81.83.41.6110750129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.71.71.51.52.81.32.51.2五、諧波危害諧波增加電氣設備的熱損耗，干擾其功能甚至引發故障。另外諧波可對信息系統產生頻率藕合干擾。1.電動機諧波電壓在電動機短路阻抗上產生的諧波電流和電動機負序基波電流I一起使設備產生附加熱損耗，并且在電動機起動時容易發展成干擾力矩。諧波電流和負序基波電流有效值之和一般不得大于電動機額定電流Ie的5~10，即如果電動機不是按額定功率連續運行，可以允許短時超出上述限值。2.電容器諧波可使電容器過流發熱。在畸變電壓下電容器的電流有效值為：有關規程規定電容器長期工作電流不得超過1.3倍額定電流（Ic=CUn）。位于諧波源附近的電容器或者濾波電容器通常按較高的電流有效值特殊制造。3.電子裝置諧波電壓可使晶閘管觸發裝置發生觸發錯誤，甚至導致設備故障。諧波也會對電網音頻控制系統和計算機產生不良影響。4.通訊系統在2.5kHz以下導線間電感電容藕合作用隨頻率呈近似線性上升，特別是較高次諧波會對通訊及信息處理設備產生干擾。

六、諧波測量測量諧波電流使用低感分流器（約L/R）和電子式電鉗，測量諧波電壓使用電阻分壓器或電容式分壓器。諧波測量設備基于快速傅立葉分析原理，由模擬濾波器和模擬（數字）相關器或者計算機組成。諧波阻抗測量是使用一個可控式電源向電網注入諧波頻率電流，然后分別測量諧波電壓的幅值和相位（見圖4：諧波注入原理圖）。七、諧波抑制將三相橋式電路的脈動數從6提高到12，可消除5，7次諧波。將多個諧波源接于同一段母線，利用諧波的相互補償作用也可降低電網諧波含量。當諧波量超出規程允許值或者電網在諧波范圍內有諧振時，通常設置單調諧濾波器吸收特征諧波。對于13次及以上的諧波，可設置一個高通濾波器。濾波回路也會吸收電網原有諧波并可能性導致過負荷。一般通過調整失諧率，降低品質因數或者通過附加電子裝置控制電流值來避免過負荷。電容器可通過串聯電抗器形成諧波阻塞回路，以防止電容器諧波過負荷。一般將串聯諧振頻率定在250Hz以下。

來源：中電力諧波監測及濾波工程技術網