前言：在判断电气设备质量和性能时，谐波影响程度是重要的判断指标之一。谐波问题的产生能够在很大程度上威胁到与电力有关的所有设备。所以，为了有效的保障设备的安全性和稳定性，有绝对的必要对谐波的问题进行研究并解决，从而维护并促进电力系统的正常运行。本文将基于谐波的成因分析，探讨了谐波产生的具体影响，提出了有效抑制谐波的相关技术措施，以期为实际应用提供参考借鉴。
关键词：电气设备；谐波影响；抑制技术
1、谐波的成因
1.1谐波概述
一般来说，在电力系统的运行过程中，会产生一种谐波的情况。而谐波准确的说，就是周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波，而基波是指其频率与工频（50Hz）相同的分量。谐波产生的原因主要有三个方面引起：其一，电源端产生的谐波。其二，输配电过程中产生的谐波。其三，电力设备产生的谐波。
1.2产生谐波的设备类型
（1）整流设备。整流设备主要包括整流器、逆变器和变频装置。其原理都是通过应用整流元件的导通、截止特点来强制性的连通、切断连续的正弦波形以实现整流的目的，利用过程中吸收非线性的能量，从而产生大量的谐波。
（2）铁芯设备。铁芯设备主要包括基于各类型铁芯导磁载体的变压器以及电抗器，非线性磁饱和是这一设备所具备的明显特性。当交流电流以完好形式的正弦波形在载体铁芯进行注入的过程中，会出现强迫磁化的过程；铁芯线圈作用过程中，如果电压借助完好的正弦波形作用，则会发生自由磁化的过程。这两种过程都会产生一定程度的谐波。
（3）电弧炉以及中频炉。电弧炉利用了电弧的负阻抗性质，其由于无法连续吸收电流而导致产生谐波。中频炉的运行原理是通过利用中频电流产生高密度的磁力线，在金属材料上发生作用并形成涡流，最终熔化。这一过程发生时，谐波会干扰到周边的设备，甚至会严重算好中频炉专用变压器。
（4）电子照明设备。照明行业中电子镇流器的广泛十分广泛，它能够在高频的状态下明显将灯管的有效功率进行提升，与此同时也会为周边的电网注入谐波以及电气噪声。再例如气体放电灯，在电弧放电的过程中同样会派生谐波电流；谐波也会在LED灯的驱动电源中产生。
（5）开关模式电源。为了可以代替传统降压器以及整流器，通常会应用开关模式电源在电子设备中。其能够大大缩减器件体积和价格，但不足的是，只可以吸取脉冲电流，会产生不连续的畸波。通过谐波检测仪的检测结果表明，该类设备主要以大量的3次和高次谐波分量为主。
2、谐波的影响分析
谐波对电力系统的危害主要分为直接和间接两种影响，其中直接影响则主要是对系统元件、测控装置以及其他电子设备造成损伤。系统元件则主要包括补偿装置、旋转电机、输电线路以及变压器四种；测控装置则主要包括电气计量仪表、继电保护以及自动装置三种，而电子设备则主要指的是微电子装置。如果谐波干扰了附近的通信系统传播的信号，属于间接影响。其危害表现在以下几点。
（1）损耗变压器中谐波电流，甚至会造成变压器绕组以及铁芯发热等现象，从而使得变压器的绝缘保护材料加速老化，降低变压器的工作效率。
（2）谐波电压或电流会加大发电机定子以及转子的铁芯损害程度，使发电机整体或局部的温度偏高，从而影响电机的稳定运行。
（3）在输电线路上，谐波电流会增加热度以及交流电阻，加快其损耗的速度，如果采用的是电缆输电，那么谐波电压将会使周围介质的电场强度变大，从而缩短了电缆的使用生命周期，增加安全事故发生的次数、维修费用。
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（4）当谐波的频率到达谐振的频率时，就会突然增大谐波的电流造成电容器以及串联电抗损坏，甚至是击穿电缆。
（5）谐波将会导致部分类型的继电保护受到影响，如晶体管型和整流型保护装置、变压器等会因此而出现拒动作或者误动作的情况。
（6）谐波产生的电流会干扰周围附近的通讯系统，从而阻断信号的传送。
3、谐波的综合抑制措施
3.1装设无源滤波器
无源滤波器由L、C元件构成虑波回路，设计L、C回路在某一谐振频率呈现低阻抗（与系统阻抗相比）而吸收谐波电流。这类滤波器往往接在变压器的二次侧出口处，从而使变压器的一次侧该次谐波的分量也很小，达到对该次谐波治理的目的。无源滤波器投资少、结构简单、运行可靠、维护方便，但也存在一定的缺点———即滤波容易受系统参数影响，对某些次谐波有放大的可能、体积大。无源滤波器需要根据配电系统和负荷情况的不同进行位置的确定。有源滤波器和谐波源安装越近，产生的滤波效果就越好，是减小谐波电流和谐波电压畸变的最好办法。但在一些非线性负荷分布负载的场合，可以采取变压器总补偿或二级配电补偿的方案，而且不同方案可以配合使用。由于有源电力滤波装置安装位置灵活，可以完全实现根据设计需要达到最完美的谐波治理效果。
3.2有源滤波技术
有源滤波技术是一种现代的数字信号采集、处理技术，同时也是先进的IBBT转换技术，即可以主动将反相谐波电流注入到系统内部。有源滤波器与无源滤波器相比，其具有较为宽泛的滤波范围，即单机可滤除2～21次全频谱谐波电流。这种滤波器的灵活性相对较强，不仅可以实时监督电力系统的负载状况，还可以对各次谐波进行补偿，改善电压闪变状况，使系统电压保持在一个相对稳定的状态，而且性价比合理。有源滤波器具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化的谐波。有源滤波器在治理电力系统谐波方面有良好的性能，且在工业系统中具有便于安装的优点。在当今科学技术快速发展的背景下，动态的有源滤波器将会慢慢替换过去的滤波器，从而降低对周边环境的污染。
3.3采用多功能谐波保护器
采取磁性手段对谐波进行治理其成本要低于有源滤波装置，多功能谐波保护器能够从谐波对电气系统带来的危害从根本上进行解决，也就是采用磁场吸收谐波能量的方法，不仅具有较高的可靠性，而且其使用寿命也比较长。此类产品如多功能谐波保护器（KYXBQ），采用了超微晶合金材料与创新科技的特别电路，能吸收各种频率各种能量的谐波干扰，将谐波消除在发生源，自动消除对用电设备产生的随机高次谐波和高频噪声、脉冲尖峰、电涌等干扰。
3.4管理抑制技术
谐波的治理，除了要从技术方面采取有效方法消除和减少谐波外，也得从管理的源头进行谐波的控制。（1）供电部门要从整体出发，对整个的电气设备系统作出具体的规划，同时通过一些措施对其进行管理和监督。在此过程中，要注意对尚待投入负载的谐波设备进行检测，同时对已经在运行的谐波源负载进行检测，加装滤波装置。（2）在管理的过程中，适当应用经济和法律手段十分必要，这就要求有关部门在进行规划时，转变“先污染后治理”的观念，加强对相关污染指数的控制。
结语：综上所述，谐波的产生范围广，危害率也从以前的低频率而转变为现在的高频率，从而危害到电力系统电气设备的安全稳定运行，并阻碍了电力行业的发展，因此，有必要加强供电设备谐波综合治理，在抑制谐波的基础上确保电气设备的可靠性，最终实现电气化发展。
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[3]许迪.电力系统谐波及其综合治理[J].电气应用，2017，36（24）：86-88.
论文作者:魏明伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/7/9
标签：谐波论文; 滤波器论文; 电流论文; 无源论文; 变压器论文; 设备论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第1期论文;