功率因数校正(PFC)技术也可作为谐波治理的一种有效手段

谐波治理是保障电力系统稳定运行和提高电能质量的重要任务。虽然传统的谐波治理方法往往较为复杂，但通过改进电力电子设备、增加滤波器、采用排耦电抗器、合理布线与接地、实施功率因数校正等简单易行的措施，可以在很大程度上降低谐波的影响。在实际应用中，需要根据具体的谐波源、谐波含量、系统参数等因素综合考虑，选择合适的治理方法或多种方法的组合。同时，必须严格遵守相关的安全规程和标准，确保谐波治理措施的安全、可靠运行。通过不断探索和创新，我们相信未来会涌现出更多简单、高效、经济的谐波治理技术，为电力系统的稳定运行和电能质量的提升做出更大的贡献。所谓谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。

谐波主要由谐波电流源产生：当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不同，电流因而发生了畸变，由于负荷与电网相连，故谐波电流注入到电网中，这些设备就成了电力系统的谐波源。

系统中的主要谐波源可分为两类：① 含半导体的非线性元件，如各种整流设备、变流器、交直流换流设备、PWM变频器等节能和控制用的电力电子设备;② 含电弧和铁磁非线性设备的谐波源，如日光灯、交流电弧炉、变压器、发电机组及铁磁谐振设备等。

国际上对电力谐波问题的研究大约起源于五六十年代，当时的研究主要是针对高压直流输电技术中变流器引起的电力系统谐波问题。进入70年代后，随着电力电子技术的发展及其在工业、交通及家庭中的广泛应用，谐波问题日趋严重，从而引起世界各国的高度重视。各种国际学术组织如电气与电子工程师协会(IEEE)、国际电工委员会(IEC)和国际大电网会议(CIGRE)相继各自制定了包括供电系统、各项电力和用电设备以及家用电器在内的谐波标准。我国国家技术监督局于1993年颁布了国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》，标准给出了公用电网谐波电压、谐波电流的限制值;GB17625.1《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值》规定电气(电子)设备送出的谐波电流限值。

除了无源 LC 滤波器，有源滤波器因其动态响应快、滤波效果好的优点而受到关注。然而，有源滤波器通常需要复杂的控制电路和昂贵的功率半导体器件，成本较高，对于“简单方法”而言并不完全符合要求。尽管如此，有源滤波器的出现为谐波治理提供了更多选择，未来随着技术的进步和成本的降低，有源滤波器可能会在更多领域得到应用。

排耦电抗器是一种相对简单且成本较低的谐波治理装置。它通常被安装在谐波源设备与电源之间，通过在电路中引入一个适当的电抗，可以抑制特定次谐波的产生和传播。排耦电抗器的主要原理是利用电抗与谐波源之间的阻抗匹配，将谐波电流限制在较小的范围内。例如，在整流桥和电源之间串联一个小的电抗器，可以有效地抑制 5 次和 7 次谐波。排耦电抗器的优点是结构简单、安装方便、成本较低，且对系统的影响较小。然而，排耦电抗器的滤波效果与其参数设置密切相关，需要根据具体的谐波源和系统参数进行选择和调整。

除了上述方法，合理的布线与接地也是谐波治理的重要措施。谐波电流通常具有较高的频率，因此其在电路中的传播特性与基波电流不同。通过合理的布线，可以减少谐波电流的路径，降低其对电网和敏感设备的影响。例如，将谐波源设备远离敏感设备，可以减少谐波通过空间耦合传播的可能性;采用屏蔽电缆可以有效地抑制谐波信号的辐射和干扰。合理的接地方式也可以提高系统的抗干扰能力，减少谐波对通信系统的干扰。

功率因数校正(PFC)技术也是谐波治理的一种有效手段。PFC 技术通过改善非线性负载的功率因数，可以降低线路电流，从而减少谐波电流的影响。许多现代的功率电子设备都集成了 PFC 功能，通过内部的控制电路实现功率因数的自动校正。这种方法的优点是简单易行，无需额外的设备投入，且可以同时改善电能质量和提高系统效率。

在实际应用中，谐波治理往往需要根据具体的谐波源、谐波含量、系统参数等因素综合考虑，选择合适的治理方法或多种方法的组合。例如，对于谐波含量较高的系统，可能需要采用无源 LC 滤波器与排耦电抗器相结合的方式;对于需要同时改善功率因数和抑制谐波的系统，可以考虑采用 PFC 技术与有源滤波器相结合的方案。谐波治理没有一成不变的方法，需要根据实际情况灵活选择和调整。

在实施谐波治理措施时，安全始终是第一位的。电力系统涉及高电压、大电流，任何不慎的操作都可能造成人身伤害或设备损坏。因此，在设计和实施谐波治理方案时，必须严格遵守相关的安全规程和标准。例如，在安装滤波器或排耦电抗器时，需要确保其额定电流和电压满足系统要求，并留有一定的裕量;在调试和运行过程中，需要监测电路的电流、电压和温度等参数，及时发现和排除异常情况。

为了有效治理谐波，确保电力系统的稳定运行，我们采取了多种方法。这包括使用谐波滤波器来减少谐波的生成与传播，降低谐波源的输出以控制谐波的产生，同时提升电力系统的容量以应对谐波的冲击。此外，持续的谐波监测与分析也是必不可少的环节，它能帮助我们及时发现并解决谐波问题，确保电力系统的稳定高效。

2. 电容串联电抗器

补偿电容器与滤波电抗器是常用的无功补偿搭配，其性价比高。在电容前段串联电抗，可以构成LC无源滤波回路。根据电网的谐波次数选择合适电抗率的滤波电抗器，再搭配适配电压等级的补偿电容，即可在治理谐波的同时进行无功补偿。但需注意，电容电抗选型必须谨慎，否则可能导致系统谐波无法有效滤除，甚至增加电容电抗的故障率。

3. 有源滤波器

尽管有源滤波器和电抗器都能滤除系统中的谐波，但它们的性质却大相径庭。有源滤波器，作为一种电力电子设备，能够通过电流运算电路对电网中的谐波电流含量进行精确检测和分析，并据此发出一个与谐波电流相抵消的补偿电流。这使得有源滤波器在动态滤除系统内各次谐波方面表现出色，且无需担忧谐振问题。然而，其高昂的造价和对使用环境的严格要求，使得许多企业可能无法负担或应用。 增加输、供和用电设备的额外附加损耗，使设备的温度过热，降低设备的利用率和寿命：

① 电力谐波对输电线路的影响：

谐波对供电线路产生了附加损耗。由于集肤效应和邻近效应，使线路电阻随频率增加而提高，造成电能的浪费;由于中性线正常时流过电流很小，故其导线较细，当大量的三次谐波流过中性线时，会使导线过热，损害绝缘，引起短路甚至火灾。当注入电网的谐波频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时，对输电线路和电力电缆线路会造成绝缘击穿。

② 电力谐波对变压器的影响：

谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度，谐波电流的存在增加了铜损。对带有非对称性负荷的变压器而言，会大大增加励磁电流的谐波分量。

③ 电力谐波对电力电容器的影响：

含有电力谐波的电压加在电容器两端时，由于电容器对电力谐波阻抗很小，谐波电流叠加在电容器的基波上，使电容器电流变大，温度升高，寿命缩短，引起电容器过负荷甚至爆炸，同时谐波还可能与电容器一起在电网中造成电力谐波谐振，使故障加剧。

④ 谐波对旋转电机的主要影响是引起附加损耗，其次是产生机械振动、噪声和谐波过电压。

(2) 影响继电保护和自动装置的工作可靠性：

特别对于电磁式继电器来说，电力谐波常会引起继电保护及自动装置误动或拒动，使其动作失去选择性，可靠性降低，容易造成系统事故，严重威胁电力系统的安全运行。

(3) 对通讯系统工作产生干扰：

电力线路上流过的幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合时，会在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，甚至在极端的情况下，还会威胁着通信设备和人员的安全。