1. 何謂諧波？

在供電系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的直接原因是因?yàn)殡x散系統(tǒng)負(fù)荷引發(fā)。當(dāng)電流量流經(jīng)負(fù)荷時(shí)，與所加的電流不呈線性相關(guān)，就形成非正弦電流量，即電源電路中有諧波產(chǎn)生。諧波頻段是基波頻段的整倍率，根據(jù)德國(guó)數(shù)學(xué)家傅立葉(M．Fourier)分析原理證明，任何重復(fù)的波形圖都可以轉(zhuǎn)化為帶有基波頻段和上述為基波倍率的諧波的正弦波份量。諧波是正弦波，每個(gè)諧波都具有不同的頻段，頻率與相角。諧波可以區(qū)分為偶次與奇次性，第3、5、7次偏號(hào)的為奇次諧波，而2、4、6、8等為偶次諧波，如基波為50赫茲時(shí)，2次諧波為l00Hz，3次諧波則是250赫茲。一般地講，奇次諧波引起的傷害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相電系統(tǒng)中，因?yàn)閷?duì)應(yīng)點(diǎn)關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在。對(duì)于三相電整流負(fù)荷，出現(xiàn)的諧波電流是6n±1次諧波，比如5、7、11、13、17、19等，軟啟動(dòng)主要產(chǎn)生5、7次諧波。

“諧波”一詞源于聲學(xué)。有關(guān)諧波的數(shù)學(xué)分析在18時(shí)代和19時(shí)代已經(jīng)打下基礎(chǔ)了良好的基礎(chǔ)。傅里葉等人明確提出的諧波分析方法迄今為止仍被市場(chǎng)應(yīng)用。供電系統(tǒng)的諧波問(wèn)題距今20時(shí)代20年代和30年代就引起了人們的注意。那時(shí)候在德國(guó)，因?yàn)槭褂渺o止不動(dòng)汞弧變流器而造成了電流、電流量波形圖的畸變。1945年J.C.Read發(fā)布的有關(guān)變流器諧波的文獻(xiàn)綜述是初期有關(guān)諧波探討的經(jīng)典文獻(xiàn)綜述。

到了50年代和60年代，因?yàn)楦邏褐绷鬏旊娂夹g(shù)的發(fā)展，發(fā)布了有關(guān)變流器引起供電系統(tǒng)諧波問(wèn)題的大量文獻(xiàn)綜述。70年代至今，因?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)的迅猛發(fā)展，各種電力工程電子裝置在供電系統(tǒng)、工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸及家庭中的應(yīng)用日漸廣泛，諧波所造成的傷害也日趨嚴(yán)重。世界各地都對(duì)諧波問(wèn)題給予完全和關(guān)注。國(guó)際上舉辦了多次有關(guān)諧波問(wèn)題的學(xué)術(shù)會(huì)，不少?lài)?guó)家和國(guó)際學(xué)術(shù)研究組織都擬定了限制供電系統(tǒng)諧波和用電量設(shè)備諧波的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

諧波探討的含義，公德意味著諧波的危害十分嚴(yán)重。諧波使動(dòng)能的生產(chǎn)、傳輸數(shù)據(jù)和利用的速率降低，使配電設(shè)備超溫、產(chǎn)生震動(dòng)和的噪音，并使絕緣層脆化，使用期減短，甚至發(fā)生常見(jiàn)故障或損壞。諧波可引起供電系統(tǒng)部分并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量調(diào)大，造成電容等設(shè)備損壞。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和保護(hù)裝置誤動(dòng)作，使動(dòng)能記量出現(xiàn)錯(cuò)亂。對(duì)于供電系統(tǒng)外界，諧波對(duì)通訊設(shè)備和通訊設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干撓。

2. 諧波抑止

為解決電力工程電子裝置和其他諧波源的諧波污染問(wèn)題，思路有多條：一條是掛設(shè)諧波賠償裝制來(lái)賠償諧波，這對(duì)各種諧波源都是適用的；另一條是對(duì)電力工程電子裝置自身進(jìn)行改建，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因素可控制為1，這當(dāng)然只適用作為主要諧波源的電力工程電子裝置。

掛設(shè)諧波賠償裝制的傳統(tǒng)方法就是采用LC調(diào)諧濾波器。這種方法既可賠償諧波，又可賠償無(wú)功功率，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一直被廣泛使用。這種方法的主要短處是賠償特點(diǎn)受電力網(wǎng)特性阻抗和運(yùn)作情況影響，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，造成諧波調(diào)大，使LC濾波器過(guò)壓甚至損壞。除此以外，它只能賠償固定頻段的諧波，賠償效果也不甚理想化。

3. 無(wú)功補(bǔ)償

人們對(duì)有功功率的理解好容易，我們要深刻認(rèn)識(shí)無(wú)功功率卻并不是信手拈來(lái)的。在正弦電源電路中，無(wú)功功率的定義是清楚的，而在帶有諧波時(shí)，迄今為止尚未獲得堪稱(chēng)的無(wú)功功率界定。但是，對(duì)無(wú)功功率這一定義的重要性，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償重要性的認(rèn)識(shí)，確是相同的。無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)含有對(duì)基波無(wú)功功率補(bǔ)償和對(duì)諧波無(wú)功功率的賠償。

無(wú)功功率對(duì)供配電系統(tǒng)和負(fù)載的運(yùn)作都是十分重要的。供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部件的特性阻抗主要是電理性的。因此，粗略說(shuō)，為了輸送機(jī)有功功率，就要求送電端和受電web端電流有個(gè)相位差，這在相當(dāng)寬的范圍之內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)；而為了輸送機(jī)無(wú)功功率，則要求兩端電壓有一副值差，這只能在太窄的范圍之內(nèi)實(shí)現(xiàn)。不僅大部分網(wǎng)絡(luò)部件耗費(fèi)無(wú)功功率，大部分負(fù)荷也需要耗費(fèi)無(wú)功功率。網(wǎng)絡(luò)部件和負(fù)荷所需要的無(wú)功功率必須從網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)地方獲得。顯而易見(jiàn)，這些無(wú)功功率如果都要由發(fā)電機(jī)組提供并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸是不科學(xué)的，通常也是不可能的。合理的方法應(yīng)是在需要耗費(fèi)無(wú)功功率的地方產(chǎn)生無(wú)功功率，這就是無(wú)功補(bǔ)償。

無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕卸喾矫妫?

（1）提升供用電系統(tǒng)及負(fù)荷的功率因素，降低設(shè)備容積，降低輸出功率耗損。

（2）穩(wěn)定受電端及電力網(wǎng)的電流，提升供電系統(tǒng)質(zhì)量。在長(zhǎng)距離電力線中合適的地方設(shè)置動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝制還可以改進(jìn)輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提升輸電能力。

（3）在電器化鐵道等三相負(fù)載不平衡的場(chǎng)所，通過(guò)適度的無(wú)功襝可以平衡三相電的有功及無(wú)功負(fù)荷。

造成電纜、電動(dòng)機(jī)和變壓器過(guò)熱，導(dǎo)致其使用壽命下降或損壞；

引發(fā)斷路器誤動(dòng)作，區(qū)域性停電事故；

造成電容器過(guò)載或因故障而損毀；

導(dǎo)致中性線上出現(xiàn)大電流而引發(fā)系統(tǒng)故障；

誘發(fā)電網(wǎng)諧振；

電網(wǎng)中存在的諧波將降低供電效率；

如諧波污染等級(jí)過(guò)高，將得不到供電部門(mén)的入網(wǎng)批準(zhǔn)。

傳統(tǒng)L/C濾波器只能消除特定的幾次諧波,而對(duì)其他的某次諧波則會(huì)產(chǎn)生放大作用。而且電容器容值會(huì)隨著時(shí)間、環(huán)境發(fā)生變化，導(dǎo)致與系統(tǒng)發(fā)生 諧振，造成電容器設(shè)備損壞，影響配電系統(tǒng)正常運(yùn)行。（文章采集自康潤(rùn)電氣，如涉及版權(quán)問(wèn)題請(qǐng)聯(lián)系我們刪除）