公用電網諧波是指公用電網中某些設備的非線性特性或負荷的非線性快速時變，即所加的電壓與電流不成線性關係而造成的波形畸變。非線性負荷產生的諧波電流注入電網，使公用電網的電壓波形產生畸變，嚴重地污染了電網的環境，威脅著電網中各種電氣設備的安全經濟運行。
基本介紹
- 中文名：公用電網諧波
- 外文名：harmonics in public supply network
- 危害：引起電網電壓波形畸變等
- 抑制方法：裝設無源電力諧波濾波器等
- 套用：電力系統維護等
- 學科：電力學
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相關術語
(1)公共連線點：用戶接入公用電網的連線處。
(2)諧波測量點：對電網和用戶的諧波進行測量之處。
(3)基波（分量）：對周期性交流量進行傅立葉級數分解，得到的頻率與工頻柑同的分量。
(4)諧波（分量）：對周期性交流量進行傅立葉級數分解，得到頻率為基波頻率大於1整數倍的分量。
(5)諧波次數（h）：諧波頻率與基波頻率的整數化。
(6)諧波含量（電壓和電流）：從周期性交流量中減去基波分量後所得的量。
(7)諧波含有率（HR）：周期性交流量中含有的第h次諧波分量的均方根值與基波分量的均方根值之比（用百分數表示）。
(8)總諧波畸變率（THD）：周期性交流量中的諧波含量的均方根值與基波分量的均方根值之比（用百分數表示）。
(9)諧波源：向公用電網注入諧波電流或在公用電網中產生諧波電壓的電氣設備。
(10)短時間諧波：衝擊持續時間不超過2s，且兩次衝擊之間的間隔時間不小於30s的電流所含有諧波及其引起的諧波電壓。
諧波危害
高次諧波對電網的危害有以下幾方面：
1．引起電網電壓波形畸變
供電系統電網電壓波形應為正弦波，由於諧波源向電網注入諧波電流，在電路阻抗上產生諧波電壓降，與正弦波電壓疊加，造成電網電壓波形畸變，影響供電電能質量。
2．影響電力電容器正常運行
並聯電容器的容抗與頻率成正比。高次諧波的頻率比基波大好幾倍，因此並聯電容器受諧波作用時，容抗大大下降，這就使電容器對諧波電壓特別敏感。在高次諧波電壓作用下電容器出現嚴重過電流，引起溫升過高。有時甚至出現並聯電流放大和串聯電壓諧振，燒壞設備。
3．影響其他電氣設備的正常運行
高次諧波對電機也有影響，會引起旋轉電機過熱，影響發電機出力。有時還會引起、變壓器等設備產生雜音和雜散磁通渦流過熱。
4．對電子儀器和繼電保護的正確工作造成影響
高次諧波對電子儀器和電晶體繼電保護的工作特性造成影響，使誤差增加，性能變壞，可能造成誤判斷、誤動作。特別是對樞紐變電所的繼電保護或鐵路信號系統造成影響，一旦H{現誤動作會造成嚴重後果。
5．對電力線路和通訊線路的影響
高次諧波電流流經輸配電線路時，可能引起串聯諧振，引起線路過電壓。如果輸配電線路與通信弱電線路並行，距離較近。則輸配電線路中流過高次諧波電流時有可能對通信線路造成干擾，引起信號失真。
測量方法
(1)諧波電壓(或電流)測量應選擇在電網正常供電時可能出現的最小運行方式，且應在諧波源工作周期中產生的諧波量大的時段內進行（例如，電弧煉鋼爐應在熔化期測量）。當測量點附近安裝有電容器組時，應在電容器組的各種運行方式下進行測量。
(2)測量的諧波次數一般為第2到第19次，根據諧波源的特點或測試分析結果，可以適當變動諧波次數測量的范同。
(3)對於負荷變化快的諧波源（例如，煉鋼電弧爐、晶閘管變流設備供電的軋機、電力機車等），測量的間隔時間不大於2min，測量次數應滿足數理統計的要求，一般不少於30次；對於負荷變化慢的諧波源（例如，化工整流器、直流輸電換流站等），測量間隔和持續時間不作規定。
(4)諧波測量的數據應取測量時段內各相實測量值的95%機率值中最大的一相值，作為判斷諧波是否超過允許值的依據。對負荷變化慢的諧波源，可選五個接近的實測值，取其算術平均值。
為了方便、實用，實測值的95%機率值可按下述方法近似選取：將實測值按由大到小的次序排列，捨棄前面5%的大值，取剩餘實測值中的最大值。
抑制方法
1．減少大功率靜止變流器產生的諧波
對於大功率靜止變流器，採取下列措施抑制諧波：
1)提高整流變壓器二次側的相數和增加變流器的脈動數。
2)使用多台相數相同的整流裝置，使整流變壓器的二次側有適當的相角差。這是抑制高次諧波的基本和常用方法之一，其效果相當顯著。
2．裝設無源電力諧波濾波器
單調諧濾波器主要用來濾除較為嚴重的低頻單次諧波。雙調諧濾波器相當於兩個並聯的單調諧濾波器，它同時吸收兩種頻率的諧波。與兩個單調諧濾波器相比，它減小了迴路，基波損耗較小，但它結構複雜，調諧較困難，一般用在高壓大容量裝置中。高通濾波器有一階減幅型、二階減幅型、三階減幅型和C型。一階減幅型由於基波功率損耗太大，一般不採用；二階減幅型的基波損耗較小，且阻抗頻率特性較好，結構也簡單，故工程上用得最多；三階減幅型基波損耗更小，但特性不如二階減幅型好，用得也不多；C型濾波器是一種新型的高通型式，特性介於二階與三階之間，基波損耗很小，只是它對工頻偏差及元件參數變化較為敏感。
3．裝設有源電力濾波器
前述的無源電力濾波器有不少缺點，例如：①有效材料消耗多，體積大；②濾波要求和無功功率補償、調壓要求有時難以協調；③濾波效果不夠理想，只能做成對某幾次諧波有濾波效果，而很可能對其他幾次諧波有放大作用；④在某些條件下可能和系統發生諧振，引發事故；⑤當諧波源增大時，濾波器負擔加重，可能因諧波過載不能運行。
隨著電力電子技術的發展，人們開發了新型諧波抑制裝置——有源電力濾波器，它以實時檢測的諧波電流為補償對象，具有良好的補償效果和通用性。
