一、为什么会产生谐波？

在生活供电系统中，存在非线性负荷，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波，加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基波频率为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。因此，畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……等。由于设备和机器在高谐波电压和/或电流水平存在时可能发生故障或失效，因此谐波失真已成为设施管理人员，自动化设备用户和工程师日益关注的问题。虽然谐波的存在不会使工厂或办公室无法运行，但影响程度取决于电力系统能承受多少以及设备对谐波失真的敏感程度。

二、谐波产生的危害有哪些？

1、对电网影响

（1） 影响电网的安全性、可靠性、稳定性，造成正常的供电中断、电网解裂、事故扩大。另外还会造成设备寿命变短、电网的功率损耗增加、接地保护功能异常、遥控功能失常、线路和设备过热等严重问题。

（2） 增大附近磁场的干扰，影响电子仪表和通信系统的正常工作；会引起局部串联或者并联谐振，造成电压等设备损坏，造成电弧熄灭时间延长，影响断路器的开断能力。

2、对用电安全的影响

（1） 设备影响。会影响继电保护、计算机系统、精密制造业的精密机械和仪器，造成设备不正常运行，影响设备正常使用寿命，甚至引起继电保护误动作而形成不必要的事故。

（2） 火灾影响。生活中节能灯、调光器这些终端都是谐波源，对电网危害很大。通过有关部门测定，在应用电器设备较多的酒吧、大厦、居民小区等，没有采取滤波等措施前，中性电流很大，很容易导致过热引发火灾事故。

（3） 通信影响。谐波产生的静电感应和电磁感应会在通信线路上产生声频干扰，严重时还会产生电话铃响。

3、对各类设备的影响

（1） 对电力的影响。电容器在电网无功配置容量中占据比例很大，其中用户电容器占据三分之二，这些电容器设计大多只考虑无功补偿量，不考虑装设点电能质量的实际污染情况。所以当运行点电能质量指标低时，会造成补偿装置投不上、降低电容器使用寿命、熔断电容器保护熔丝，还会发生串联并联谐振，引起电容器谐波过电压、电流，导致电容器爆炸等。

（2） 对变压器影响。谐波电流会使变压器铜耗增加，导致局部过热振动，噪声增大，绕组附加发热，从而对变压器安全运行造成威胁。

（3） 对同步发电机影响。谐波电流会使同步发电机局部发热，降低绝缘强度，同时输出的电压波形中产生附加谐波分量，会使负载的同步发电机转子扭振，降低工作寿命。

（4） 对断路器的影响。谐波会使断路器的磁吹线圈不能正常工作，降低断路器的遮断能力，最终导致断路器触头破损。

（5） 对自动控制装置的影响。干扰正常分析计算，导致错误输出结果。对设备硬件造成不可逆转的损坏，干扰负载保护回路，造成误动作等等。

三、 谐波的监督和测量

1、谐波监测点一般选择在主要发电厂、枢纽变电站及接有大量谐波源负荷或电容器组的220kV及以下电压等级的母线上。谐波监测点应随着电网的发展作及时调整。

2、对于谐波监测点的谐波电压和主要谐波源用户的谐波电流应根据具体情况进行连续或定时监测。

3、为了全面掌握电网的谐波水平和负荷的谐波特性，定期对电网进行谐波普查测试。

4、当大容量的谐波源设备、电容器(或滤波器)组等接入电网前后，均应进行专门的谐波测试，以确定电网背景谐波状况、谐波源的谐波发生量、电容器(或滤波器)组对谐波的影响等，以决定其能否正式接网运行。

四、 谐波源的管理及治理措施

1.增加整流变压器二次侧整流的相数

对于带有整流元件的设备，尽量增加整流的相数或脉动数，可以较好地消除低次特征谐波，该措施可减少谐波源产生的谐波含量，一般在工程设计中予以考虑。因为整流器是供电系统中的主要谐波源之一，其在交流侧所产生的高次谐波为tK 1次谐波，即整流装置从6脉动谐波次数为n=6K 1，如果增加到12脉动时，其谐波次数为n=12K 1(其中K为正整数)，这样就可以消除5、7等次谐波，因此增加整流的相数或脉动数，可有效地抑制低次谐波。不过，这种方法虽然在理论上可以实现，但是在实际应用中的投资过大，在技术上对消除谐波并不十分有效，该方法多用于大容量的整流装置负载。

2.整流变压器采用Y/ 或 /Y接线

该方法可抑制3的倍数次的高次谐波，以整流变压器采用 /Y接线形式为例说明其原理，当高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内时，其中3的倍数次高次谐波电流无路可通，所以自然就被抑制而不存在。但将导致铁心内出现3的倍数次高次谐波磁通(三相相位一致)，而该磁通将在变压器原边绕组内产生3的倍数次高次谐波电动势，从而产生3的倍数次的高次谐波电流。因为它们相位一致，只能在 形绕组内产生环流，将能量消耗在绕组的电阻中，故原边绕组端子上不会出现3的倍数次的高次谐波电动势。从以上分析可以看出，三相晶闸管整流装置的整流变压器采用这种接线形式时，谐波源产生的3n(n是正整数)次谐波激磁电流在接线绕组内形成环流，不致使谐波注入公共电网。这种接线形式的优点是可以自然消除3的整数倍次的谐波，是抑制高次谐波的最基本方法，该方法也多用于大容量的整流装置负载。

3.尽量选用高功率因数的整流器

采用整流器的多重化来减少谐波是一种传统方法，用该方法构成的整流器还不足以称之为高功率因数整流器。高功率因数整流器是一种通过对整流器本身进行改造，使其尽量不产生谐波，其电流和电压同相位的组合装置，这种整流器可以被称为单位功率因数变流器(UPFC)。该方法只能在设备设计过程中加以注意，从而得到实践中的谐波抑制效果。

4.)整流电路的多重化

整流电路的多重化，即将多个方波叠加，以消除次数较低的谐波，从而得到接近正弦波的阶梯波。重数越多，波形越接近正弦波，但其电路也越复杂，因此该方法一般只用于大容量场合。另外，该方法不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可以减少直流输出电压中的谐波幅值，并提高纹波频率。如果把上述方法与PWM技术配合使用，则会产生很好的谐波抑制效果。该方法用于桥式整流电路中，以减少输入电流的谐波。

当然，除了基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，还有基于谐波补偿装置功能的谐波抑制方法，它包括加装无源滤波器、加装有源滤波器、装设静止无功补偿装置(SVC)等等，在此就不再详细论述。

随着现代信息技术，计算机技术和电子技术的发展，电能质量问题已越来越引起用户和供电部门的重视。应用先进的电能质量测试仪器不仅能大大提高电能质量的监测与治理水平，同时还可建立先进可靠的电能质量监测网络，及时分析和反映电网的电能质量水平，找出电网中造成电能质量谐波及故障的原因，采取相应的谐波治理措施，为保证电网的安全、稳定、经济运行提供重要的保障。