谐波定义
谐波---是指在工频50Hz基波上叠加的杂波,当电网中的电压或电流波形为非正弦波时，说明其中含有频率高于基波频率的电压或电流成分，即谐波。采用傅立叶分析方法，这些杂波可以分解为其频率相对于工频基波（50Hz）的倍数，称为该谐波的次数，例如，100Hz的波形为2次谐波，150Hz的波形为3次谐波，250Hz的波形为5次谐波等。
谐波的危害
谐波对配电系统的影响，与污水对水源的影响很相似，是对环境的一种污染。谐波对配电系统产生的影响，有些是表面的、直观的、短暂的，但更多的影响是潜在的、间接的、累积的。后者所产生的影响，是一种不易察觉的隐患，往往会对电网和企业造成严重的危害和经济损失。
（一）、对电力电网的具体危害:
1、造成电网的功率损耗增加,设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、线路设备过热等，降低发电、输电及用电设备的使用效率，大大增加电网线路损耗，浪费大量的电能。
2、在三相四线制系统中，特别三次谐波会产生非常大的零线电流，使配电变压器的零线电流甚至超过相电流，产生额外的热效应从而引起用电设备发热，使绝缘老化，线路过热甚至引发火灾。
3、谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或串联谐振，使谐波电流放大几倍甚至数十倍，引起电容器过压与过流，导致电容器及相连的电抗器和电阻器的损坏。
（二）、对电力变压器的危害:
1、谐波使变压器的铜耗增加，引起局部过热、震动、噪音增大、绕组附加发热、影响绝缘的局部放电和介质的增大。
2、谐波引起附加损耗使得变压器的磁滞及涡流损耗增加。
3、谐波引起变压器合闸涌流中的电流过大，对变压器的安全运行将造成威胁。
（三）、对用电安全的影响和干扰：
1、火灾影响:一些建筑物突发性火灾已被证明与电力谐波有关。目前，一些单位如商厦、网吧、计算机房、酒店的节能灯、调光器和电器设备中的开关电源应用很普遍，这些谐波源在没有采取滤波措施前，中性电流都很大，导致线路过热成为火灾事故的重大隐患。
2、设备影响:谐波的污染对继电保护、计算机系统和精密仪器等都可能影响正常的运行、降低设备寿命，甚至引起设备误动作而形成不必要的事故。
（四）、在信号干扰方面:
1、谐波会引起一些保护设备误动作，如继电保护，熔断器等。同时也会导致测量仪表计量不准。
2、谐波通过电磁感应和传导耦合等方式对邻近的电子设备和通信系统产生干扰，影响通信质量，严重时会导致它们无法正常工作。
谐波危害举例：
湖南衡阳2007年7月4日由于影院外霓虹灯内变压器温度过高引发大火；
大庆油田发生变压器爆炸；
唐山钢厂轧钢电机烧毁、电容器爆炸。
以上都是由于谐波发热引发用电事故，因此我们要在紧抓节能的同时，一定要采用安全可靠的产品，保证人身和生产安全。
产生谐波的原因
随着电气和电力电子技术的发展，非线性负载被广泛应用，这些设备会产生大量的谐波并注入到电网中，使电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，其原因主要为以下两个方面：
（一）整流技术、电力电子技术的广泛应用，导致配电系统中产生大量谐波。这些谐波的存在，降低了用电设备的使用效率，增加了用电负荷，浪费了电能，由于设备长期处于过负荷运行的状态，甚至引发安全问题。
（二）为提高配电系统的功率因数，在所有的配电柜中都安装有无功补偿电容器。这些电容器的投入运行，在谐波存在的系统中，会放大谐波电流和谐波电压，进一步加剧了谐波的危害。
常见谐波源
Ø 电弧加热设备：如电弧炉、矿热炉、电焊机等。
Ø 交流整流的直流用电设备：如电力机车、电解、电镀等。
Ø 交流整流再逆变用电设备：如变频调速、变频空调、UPS电源等。
Ø 开关电源设备：如中频炉、彩色电视机、计算机等。
晶闸管整流设备：由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。晶闸管整流装置从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器，变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流；如果是12脉冲整流器，也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这类设备是最大的谐波源。
变频装置：变频装置常用于电机、风机、泵类、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成分非常复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。
电弧炉、电石炉：由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2-7次的谐波，平均可达基波的8-20%，最大可达45%。
气体放电类电光源：荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性，可知其非线性十分严重，有的还含有负的伏安特性，它们会给电网造成奇次谐波电流。
家用电器：电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。
国家标准：
谐波的标准
谐波管理标准的制定是基于电磁相容性的原则，即在一个共同的电磁环境中，电气设备既能正常工作，又不得过量地干扰这个环境。 #@E(<Pu4`
zuMO我国于1993年颁布了限制电力系统谐波的国家标准《电能质量 公用电网谐波》，规定了公用电网谐波电压限值和用户向公用电网注入谐波电流的允许值（见表1及表2）。
T\fu dmj表1：公用电网谐波电压（相电压）极限值 s<,"Hsh^CR
|
电网标称电压ＫＶ |
电压总谐波畸变率 ％ |
各次谐波电压含有率，％ |
|
奇 次 |
偶 次 |
|
0.38 |
5.0 |
4.0 |
2.0 |
|
6 |
4.0 |
3.2 |
1.6 |
|
10 |
|
35 |
3.0 |
2.4 |
1.2 |
|
66 |
|
110 |
2.0 |
1.6 |
0.8 |
表2：注入公共连接点的谐波电流允许值
|
标准
电压
KV |
基准
短路
容量MVA |
谐波次数及谐波电流允许值,A |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
|
0.38 |
10 |
78 |
62 |
39 |
62 |
26 |
44 |
19 |
21 |
16 |
28 |
13 |
24 |
11 |
12 |
9.7 |
18 |
8.6 |
16 |
7.8 |
8.9 |
7.1 |
14 |
6.5 |
12 |
|
6 |
100 |
43 |
34 |
21 |
34 |
14 |
24 |
11 |
11 |
8.5 |
16 |
7.1 |
13 |
6.1 |
6.8 |
5.3 |
10 |
4.7 |
9.0 |
4.3 |
4.9 |
3.9 |
7.4 |
3.6 |
6.8 |
|
10 |
100 |
26 |
20 |
13 |
20 |
8.5 |
15 |
6.4 |
6.8 |
5.1 |
9.3 |
4.3 |
7.9 |
3.7 |
4.1 |
3.2 |
6.0 |
2.8 |
5.4 |
2.6 |
2.9 |
2.3 |
4.5 |
2.1 |
4.1 |
|
35 |
250 |
15 |
12 |
7.7 |
12 |
5.1 |
8.8 |
3.8 |
4.1 |
3.1 |
5.6 |
2.6 |
4.7 |
2.2 |
2.5 |
1.9 |
3.6 |
1.7 |
3.2 |
1.5 |
1.8 |
1.4 |
2.7 |
1.3 |
2.5 |
|
66 |
500 |
16 |
13 |
8.1 |
13 |
5.4 |
9.3 |
4.1 |
4.3 |
3.3 |
5.9 |
2.7 |
5.0 |
2.6 |
2.6 |
2.0 |
3.8 |
1.8 |
3.4 |
1.6 |
1.9 |
1.5 |
2.8 |
1.4 |
2.6 |
|
110 |
750 |
12 |
9.6 |
6.0 |
9.6 |
4.0 |
6.8 |
3.0 |
3.2 |
2.4 |
4.3 |
2.0 |
3.7 |
1.9 |
1.9 |
1.5 |
2.8 |
1.3 |
2.5 |
1.2 |
1.4 |
1.1 |
2.1 |
1.0 |
1.9 |
|
