高次諧波及其治理

一、概述
   目前，許多變電所的負荷中含有大量非線性負荷，如整流裝置、交-交變頻裝置、煉鋼電弧爐、中頻爐、電力機車、交流電焊機、高頻電焊機、中頻淬火爐、高頻淬火爐、計算機的開關電源、帶電子鎮流器的熒光燈等。供電給這些非線性負荷的係統電壓即使為理想正弦波，它們工作時的電流也是非正弦電流。這些非正弦電流波形按傅氏級數可以分解為基波及一係列不同頻率和振幅的諧波。諧波頻率為基波頻率的整數倍時，稱為高次諧波；其頻率為基波頻率的非整數倍時，稱為分數諧波或旁頻波；其頻率低於基波頻率時，稱為次諧波。諧波電流流經係統中包括發電機、輸電線、變壓器等各種阻抗元件時，必然產生非正弦的電壓降，使交流係統內各點的電壓波形也發生不同程度的畸變。電壓畸變的程度取決於非線性負荷容量與電網容量的相對比值以及供電係統對諧波頻率的阻抗，畸變的電壓反過來對整流裝置從係統中取用的電流波形又有影響。因而諧波電流和諧波電壓是相伴而生、相互影響的。
二、諧波危害

2.1通訊乾擾

   非線性負荷供電係統產生的諧波對與其鄰近的通訊線路產生靜電感應及電磁感應，在通訊係統內產生**影響。

2.2同步發電機的影響

   電力係統中的同步發電機，特彆是以非線性負荷為主或以發電電壓直接供給非線性負荷的同步發電機，高次諧波對其有較大**影響。諧波電流引起定子特彆是轉子部分的附加損耗和附加溫升，降低了發電機的額定出力。

2.3對異步電動機的影響

    諧波引起電機角速度脈動，嚴重時會發生機械共振。對電動機的功率因數和*大轉矩都有影響。

2.4對電力電容器的影響

   由於電容器的容抗和頻率成反比，電力電容器對諧波電壓*為敏感。諧波電壓加速電容器介質老化，介質損失係數tgδ增大，容易發生故障和縮短壽命，諧波電流常易使電容器過負荷而出現不允許的溫升。電容器與電力係統還可能發生危險的諧振。此時，電容器成倍地過負荷，響聲異常，熔斷器熔斷，使電容器無法運行。伴隨著諧振，在諧振環節常出現過電壓，造成電氣元件及設備故障或損壞，嚴重時影響係統的**運行。

2.5對電纜線路絕緣的影響

   對電纜線路，非正弦電壓使絕緣老化加速，漏泄電流增大；當出現並聯諧振過電壓時，可能引起放炮並擊穿電纜。

2.6對變壓器的影響

    諧波電壓使變壓器激磁電流增大，效率變低，並惡化其功率因數。諧波放大會造成主變聲音異常。

2.7對測量儀的影響

    高次諧波會引起電度表誤差，諧波頻率愈高，誤差愈大，且均為負誤差。

2.8對繼電保護自動裝置等的影響

   當諧波電壓水平較高時，對供電係統的電壓自動調節的誤差有所增加。負序係統的高次諧波電流對具有負序電流諧波濾波裝置的繼電保護裝置有**影響。諧波電流惡化甚至破壞利用電力線路作為聯係通道的遠動裝置的工作。

2.9對整流裝置的影響

   高次諧波對脈衝—相位控製的可控矽（晶閘管）整流裝置有較大影響，可能造成脈衝丟失而燒壞可控矽管。

   由於諧波的這些危害，所以在設計和建設非線性負荷的配電時，必須滿足國家製訂的諧波標準《電能質量公用電網諧波》gb/t14549-93要求，采取抑製和消除諧波的措施。

    抑製和消除諧波，主要歸結為抑製和消除諧波電流，使電壓畸變率和係統注入公共連接點的

諧波電流符合國家標準。

三、公用電網諧波國家標準

    國家標準gbt/14549-93中諧波電壓限值和諧波電流允許值如下：

3.1公用電網諧波電壓（相電壓）限值見表1：