波形質量是指電壓和電流質量變化偏離理想正弦波形的畸變程度。理想的電壓和電流波形是正弦形的.但由於電力系統中大容量整流（或換流）設備以及其他各種非線性負荷的出現，使電壓和電流波形發生畸變。畸變波形偏離正弦波的程度、常以正弦波畸變率表示、即各次諧波分量有效值的平方和的平方根值與其基波有效值的百分比。
基本介紹
- 中文名：波形質量
- 外文名：The waveform quality
- 原理：電壓和/或電流質量變化
- 性質：畸變程度
- 表現：偏離理想正弦波形
- 學科：電力系統
簡介,諧波源,波形畸變的危害,抑制諧波的措施,
簡介
電壓和電流波形的正弦形程度:理想的電壓和電流波形是正弦形的.但由於電力系統中大容量整流（或換流）設備以及其他各種非線性負荷的出現，使電壓和電流波形發生畸變。畸變波形偏離正弦波的程度、常以正弦波畸變率表示、即各次諧波分量有效值的平方和的平方根值與其基波有效值的百分比。畸變波形的第n次諧波含量為n次諧波分量的有效值與基波有效值的百分比。為了保證各種電氣設備的正常運行，必須使電壓和電流的正弦波形畸變率限制在允許的範圍內。中國現行的SD126-84《電力系統諧波管理暫行規定》中，規定了電力系統電壓正弦波形畸變率的極限值.
為了控制電力系統的諧波電壓。必須限制每個諧波源注入電力系統的諧波電流。因此，又規定了限制用戶非線性用電設備註入電力系統的諧波電流允許值。
諧波源
其形成主要有以下幾方面原因。
1.具有鐵芯結構的電氣設備。電力變壓器、靜止補償裝置的飽和電抗器等，在暫態過程中或電壓偏高時，由於磁飽和的非線性特性引起高次諧波電流注入電力網.使電力網的電壓波形發生畸變。對於換流變壓器，流過直流分量電流時，直流偏磁增加鐵芯的飽和程度。產生高次諧波就更為嚴重。
2.矽整流器或晶閘管換流裝置。它們的電流或電壓波形不是正弦的，特別是高壓直流輸電的換流站、電氣機車負荷。以及廣泛套用於工業生產的整流設備和變預設備。對系統的電壓波形質量都有顯著的影響。
3.電弧的非線性特性引起高次諧波。工業電弧爐、電弧焊以及汞弧燈、日光燈等負荷的電弧在複雜燃燒過程中，電弧電阻與通流情況有關(如電流增大，電阻迅速下降)，電弧電阻變化是隨機的，它所產生的高次諧波規律十分複雜。
4.電力系統不對稱運行或不對稱故障時所產生的高次諧波。系統不對稱運行時，在同步電機的定子繞組中有負序電流通過，在電機轉子中產生偶次諧波而定子側將會出現一系列的奇次諧波電流。若系統中發生了突然不對稱故障，在故障初始階段，定子繞組中的直流分量電流還將引起一系列的偶次諧波分量。
波形畸變的危害
諧波電流使電力網電壓波形發生畸變。會給電氣設備及其運行工況帶來嚴重危害。
1.系統中存在諧波分量時，可能產生局部的並聯或串聯諧振，放大了諧波水平。導致諧波支路中的設備因過電壓和過電流而損壞。例如變電所中的並聯電容器、電壓互感器等設備，有不少是由於諧振而造成損壞的.
2.諧波引起設備的附加損耗，降低使用效率。諧波的存在，對所有電氣設備和電力網都會帶來附加的攝耗，它對不同的設備引起的損耗的程度是不同的，其中對電容器組的影響最為嚴重。隨著頗率的提高，介質損耗會明顯增加。對於輸電線路，由於諧波頻率高，集膚效應的緣故，使線路電阻增加，因此引起附加的線損。同時指出，變壓器、電機等設備都會因諧波電流引起一定的附加銅損和鐵損，產生過熱或局部過熱現象。
3.加速絕緣老化，縮短設備壽命。在頻率較高的電場下，絕緣老化物理過程顯著加劇，在允許電壓畸變率5%的條件下，設備使用兩年後，對電容器、電纜等設備危害很大。
4.諧波對電力系統的運行，會導致某些不正確的工作狀態:
①在超高壓長距離輸電線路上，較大的諧波電流會使潛在電弧熄滅延緩，導致單相重合閘失敗，擴大事故。在消弧線圈接地系統中較大的諧波分量同樣會延遲或阻礙消弧線圈的滅弧作用。
②諧波對不同墊式的繼電器有不同程度的影響。在諧波分量較大時。可能使保護裝置發生誤動或拒動。此外，零序三次諧波電流過大，可能引起接地保護的誤動作。
③諧波引起儀表誤差和測量誤差。常用的感應式電能表是按工頻正弦電壓波形設汁的，其頗率特性在偏離5MHz時、呈現出負的誤差，偏離越遠，誤差越大。電磁型儀表在高頻段誤差較大。對於過零槍側相位的儀表，誤差就更大了。
④諧波對通信系統有干擾，如果高次諧波的頗率接近於載波頻率，電力系統的載波通信以及遠動裝置信號的傳輸就會被干擾。對於與架空電力線路平行敷設的通信線路，通過電磁和靜電感應以及傳導藕合等途徑，也同樣地產生干擾，降低傳輸質量。
此外，諧波分量對晶閘管的觸發系統以及控制裝置等都會導致誤動作。對於一般感應電動機，由於諧波所產生的脈動轉矩，會引起電機跳動式的振動。總之，波形的畸變對電力系統運行的影響和危害是很大的。
抑制諧波的措施
為了改善電力系統的運行工況，提高波形質量。在技術經濟條件許可的情況下，必須採取抑制系統中諧波的措施。
(1)增大諧波源母線處的相對短路容量，降低系統諧波阻抗。減少母線的諧波電壓。
(2)採用交流濾波器，吸收諧波電流。
(3)增加換流裝置的脈波數量減少諧波電流的產生.
(4)在設計上和操作中避開並聯電容器與系統感抗間的諧振。
(5)高壓直流輸電線路上串聯高頻阻塞裝置.用以阻塞高次諧波的傳播，
近年來，出現一種新的抑制高次諧波裝置-有源濾波器的電力變流裝置，它是套用補償原理，對高次諧波負荷供給必要的高次諧波電流，使電源電流為正弦波形。這種裝置具有補償正確、占用空間小、擴展容量方便等特點，目前正進入實用化的研究階段。
