1 引言

　　在電力電子技術快速發(fā)展的今天，用電負荷日益增加種類各異，尤其是采用變頻器驅動的電動機系統因具有流程控制方便，節(jié)能效果明顯，維護簡單，網絡化等優(yōu)點，而被越來越多的應用。無論是哪種變頻器，在變頻過程中都會使它的輸入、輸出端產生高次諧波，輸入端的諧波會通過輸入電源線對公用電網產生影響，輸出端的諧波對電動機等負載產生很大負面影響，由此電網在穩(wěn)態(tài)運行下產生越來越多諧波。諧波都來自何處、都有何影響、怎樣檢測、怎樣抑制等成為我們今天關注的問題。

　　2 諧波源

　　諧波產生來自各種諧波源，所謂“諧波源”通常是指各種特定的用電設備，即非線性用電設備或非線性電力負荷。其中電網中電力電子設備占主要成份，大量的變壓器群、鐵芯電抗器、電弧爐、變頻驅動或晶閘管整流直流驅動設備、計算機、重要負載所用的不間斷電源(ups) 、節(jié)能熒光燈系統、家用電器和電子設備都是諧波源，這些非線性負載將導致電網污染，電力品質下降，引起供用電設備故障, 嚴重時甚至引發(fā)火災事故等。

　　3 諧波危害

　　當電力電子裝備容量達到所接電網短路容量的0.3至0.5倍以上時，或電網參數引起較低諧波次數的諧波諧振時，可能在某一范圍內易引起“諧波不穩(wěn)定”。5、7次諧波含量占總諧波量比重較大，其中5次諧波含量占諧波總含量的45％，有甚高達80％。諧波危害主要表現在以下幾方面：

　　(1)高次諧波電流在電機變壓器上的集膚效應嚴重時容易引起局部高溫造成絕緣損壞，諧波含量較低時增加變壓器銅損比例。

　　(2)由于諧波電流和基波磁場的相互作用產生不良的機械振動，加速軸和軸承疲勞縮短壽命，也會增大變壓器噪聲。

　　(3)對于承受較大諧波的電動機諧波軸電壓容易擊穿軸承潤滑油膜，造成放電損壞軸承。

　　(4)電網中的大量3次諧波造成電力電容器很快“鼓肚”和“放炮”而退出運行，3次諧波流過中線時會使線路過熱甚至發(fā)生火災。

　　(5)在一定條件下，電力電子設備工作時產生的瞬間尖刺電壓是影響電力電纜局部放電和壽命的重要原因，造成電纜絕緣故障擊穿而損壞。

　　(6)諧波還可能導致保護和自動裝置的誤動。

　　(7)諧波信號具備頻率高、能量大能夠存在電容耦合、電磁感應、電氣傳導等特點，對通信產生不可避免的干擾。

　　(8)諧波超標易損壞電子原器件或縮短電子原器件壽命。

　　(9)諧波會引起公用電網局部的并聯諧振和串聯諧振，從而使諧波放大，這就使上述的危害大大的增加，甚至引起其它嚴重事故。

　　4 國家標準

　　gb／t14549-93《電能質量－公用電網諧波》如表1。

　　表2為注入公共連接點的諧波電流允許值。

表1 電能質量－公用電網諧波標準

表2 注入公共連接點的諧波電流允許值

　　5 諧波測量

　　上述諧波的危害，使它成為*價電能質量的一個重要指標，有必要時在電網日常運行中加以檢測和監(jiān)測。由于電網諧波問題的復雜性，采用一定的理論計算，很難準確反映電網的實際情況，通常采用實測電網諧波的干擾，保證電網安全運行和高質量供電。

　　目前，從儀器性能和測試目的可分為：諧波檢測儀報警儀、諧波頻譜分析儀、電能質量綜合分析儀。發(fā)達國家在研制和使用諧波分析儀方面較先進，儀器功能齊全、測量范圍廣，使用方便可靠，價格較高。而國產儀器性能方面尚較差，數據采集方面也不太理想，但價格較低。如：國產dxj系列諧波檢測儀、美國fluke電能質量分析儀、日產數字型電能分析儀、國產gxf系列諧波頻譜分析儀等。

　　6 諧波治理

　　抑制諧波危害主要是對諧波源本身和在傳播路徑上采取措施?；舅悸罚阂皇茄b設諧波補償裝置來補償諧波，二是對電力電子裝置本身進行改造，使其少產生諧波，且功率因數可控制為1，三是在市電網絡中采用適當的措施來抑制諧波，具體方法有以下幾種：

　　6.1 抑制諧波所采用的措施

　　(1)選用電力電子設備時，盡量選脈動數較大為宜或利用有一定移相角的換流變壓器。12相脈沖整流

　　thdv大約為10%-15%，18相脈沖整流的thdv約為3%-8%，缺點是需要專用變壓器，不利于設備的改造，價格較高；

　　(2)不能對設備本體改進時，可采用在諧波源附近處安裝有源電力濾波器來吸收諧波電流的方法比較先進，但補償容量較小，造價較高；

　　(3)具有諧波互補性的裝置應集中，否則分散或交錯使用，適當限制諧波量大的工作方式；

　　(4)在用戶進線處加串聯電抗器，以增大和電氣系統的電氣距離，減小諧波的相互影響；

　　(5)從電源電壓、線路阻抗、負載特性等方面找出不平衡原因，改善電源三相不平衡度；

　　(6)加裝無功功率補償裝置，抑制電壓波動、閃變、三相不平衡；

　　(7)增大供電電源容量，減小諧波含量；

　　(8)改進設備或裝置性能提高用電設備的抗干擾能力；

　　(9)信號線與動力線分開配線，盡量使用雙絞線降低共模干擾；

　　(10)在使用通訊電子控制系統中，在編制軟件的時候適當增加對檢測信號和輸出控制部分的軟件濾波，以增強系統自身的抗干擾能力。

　　安裝濾無源電力波器方式簡單，體積小、無功補償效果良好，適合于穩(wěn)態(tài)諧波場所。并聯安裝有源濾波器自動檢測非線性負荷產生的諧波電流及濾波器與系統連接點的電壓畸變，輸出與負荷產生的諧波電流大小相等、相位相反的諧波電流，起到補償諧波的作用。動態(tài)性能好，響應時間短(15μs)，三相補償諧波電流低的功率損耗（小于設備額定功率的3%），適合于暫態(tài)諧波或諧波成份復雜，變化較快，隨機性較強的場所。

　　6.2 運用實例

　　目前工廠廣泛采用變頻調速，大多是6脈沖觸發(fā)變頻器，5次諧波含量較高。我廠有一臺980kw／690v三相異步電動機由西門子6脈沖變頻器傳動調速。在變頻器輸入端并聯安裝諾基亞一臺無源電力濾波器，設計主要吸收變頻器產生的5次諧波。投用前5次諧波畸變率28.8%，投用后變成1.7%，補償率超過90%。基本消除系統的5次諧波干擾，延長元器件的使用壽命。無源濾波器結構中的電容器提高線路末端功率因數達到100%，節(jié)約電能統計結果顯示投入后比投入前月節(jié)電8000余度，贏得良好的經濟效益。

　　7 結束語

　　諧波給公用電網帶來了一定程度的破壞，成為電網污染源之一，當前使用的各種方法都有一定的弊端，所以，分析和研究怎樣抑制諧波還將成為一個非常重要的課題。