谐波源及常用设备产生的谐波电流值

1、基本概念

交流电网中，由于许多非线性电气设备的投入运行，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波。对周期性交流量进行傅里叶级数分解，得到的频率与工频相同的分量称为基波(fundamental)，得到的频率为基波频率大于1整数倍的分量称为谐波(harmonic，HR)，得到的频率不等于基波频率整数倍的分量称为间歇波(interharmonic，IHR)。任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。

基波频率为电网频率(工频50Hz)，谐波次数(h)是谐波频率与基波频率的整数比，间歇波次数(ih)是间歇波频率与基波频率的比值。如基波为50Hz时，2次谐波为100Hz，3次谐波则是150Hz。

谐波按照相序，分为正序谐波(第4、7、10、...、3h+1次)，负序谐波(第2、5、8、...、3h-1次)、零序谐波(第3、6、9、...、3h次)。按照谐波次数，分为偶次谐波、奇次谐波、间歇波(非整数次谐波)。

一般来说，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在，对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13等，变频器主要产生5、7次谐波。

2、谐波源及常用设备产生的谐波电流值

近30年来，电力电子装置的应用日益广泛，也使得电力电子装置成为最大的谐波源。

用户向公用电网注入谐波电流的电气设备或在公用电网中产生谐波电压的电气设备，统称为谐波源。常见谐波源主要有换流设备、电弧炉、铁芯设备、照明设备、某些生活日用电器等非线性电气设备。

3、谐波的危害

理想的公网电网应当提供单一且稳定的频率以及规定的电压幅值。然而，谐波对公用电网和其他系统造成的危害不容忽视，主要体现在以下几个方面：

谐波电流流经变压器时，会显著增加铁芯损耗，导致变压器过热，进而缩短其使用寿命。

当谐波电流通过交流电动机时，不仅使电动机铁芯损耗增大，还会引发转子振动，对机械加工产品的质量产生严重影响。

电容器对高次谐波的阻抗非常小，因此当含有高次谐波的电压施加在电容器两端时，电容器很容易过负荷而损坏。

谐波电流会导致电力线路的电能损耗增加。

谐波可能引起电力系统的电压谐振，产生过电压，有可能击穿线路设备的绝缘。当大量的3次谐波流过中性线时，线路可能过热，甚至引发火灾。

谐波会使系统的继电保护和自动装置发生误动作，同时导致电气测量仪表的计量不准确。

谐波产生的附加磁场干扰会影响电子仪表和通讯系统的正常工作，从而降低通讯质量。

4、谐波限值

(1)电压谐波限值

判断谐波是否正常需要根据电力系统的实际情况进行分析。一般来说，谐波含量低于国标的限额，同时能保证系统平安运行，就可以认为谐波是正常的。合格标准与电压等级有关，如220则总电压畸变率 5%以内合格，10kV就4%了。

电源谐波的定义

电源谐波是由于非线性负载造成电压或电流波形偏离正弦而发生畸变。谐波的波形也是正弦波，只不过谐波频率是基波频率的整倍数。那么为什么会有谐波的产生呢?一方面是由于发电设备存在一些问题，从而含有谐波;另一方面是因为一些非线性设备在运行过程中产生了谐波，如变频器、开关电源、电焊机、LED灯、显示器、变频家电、电弧炉等。非线性设备目前是谐波产生的主要原因。

电源谐波的危害

电源谐波的存在会对设备、电力系统造成一定的影响，导致设备无法正常运行、系统不稳定。具体的危害主要有以下几点：

1. 影响设备的正常工作运行

电源谐波会造成设备附加损耗、机械振动、过电压、噪声等，造成电容器、电缆、变压器等设备过热，、绝缘老化，缩短使用寿命，损坏设备。

2. 产生附加的谐波损耗

电源谐波会对设备造成附加损耗，降低设备的工作效率，谐波严重甚至会使线路过热引发火灾等安全事故。

3. 串联/并联谐振

电源谐波会引发串联谐振和并联谐振，放大谐波，造成过电压、过电流。

4. 谐波会影响电力系统的稳定性、安全性、可靠性，可能造成供电中断。

5. 谐波也会对通信系统产生干扰，降低通信质量。

电源谐波会影响设备的运行与寿命、造成电力系统不稳定、干扰通信系统，因此抑制和防范电源谐波很重要，可以通过装设谐波补偿装置来补偿谐波、改造电力电子装置等措施来改善。除此之外，需要对电源谐波进行测试，对谐波进行评估。NSAT-8000电源测试系统为电源各项参数测试提供一体化测试方案，定制开发，快速完成测试，进行数据分析，可靠测试。