第1章 諧波檢測概述

1.1 諧波檢測的意義

電能是人類社會中不可缺少的重要能源，它廣泛應用在社會的各個領域中。近些年來，電力電子技術被廣泛應用，半導體器件等其他的一些非線性負荷也越來越多地應用于電力系統中，這就造成了諧波污染對電力系統的影響日益嚴重。工業中所使用的的各類開關電源、靜止換流器、電動機、電力機車、電弧爐等，還有生活中的熒光燈、電視機等雖然給工農業生產和人們的日常生活帶來了很多便利，但同時也給電網制造了大量的諧波垃圾。這些諧波垃圾會對電壓造成波形畸變，也就是通常所說的諧波污染，從而影響電能的質量，導致電氣設備壽命縮短，加大網損，使電網發生諧波諧振的可能性增大，繼電保護和自動裝置不能正常動作或操作，儀表指示和電度計量不準，以及計算機和通信受干擾等一系列重要問題。這就使得電能質量下降，增大了電能的損耗。諧波垃圾雖然比較少出現，但是一旦出現就可能引起非常嚴重的后果，例如引起電力設備過載或破壞、重要的控制和保護裝置誤動、改善功率因數的電容器組被破壞等。這對電力系統的安全、經濟運行造成了極大的影響。

在電網中，畸變的電流會引起系統電壓的畸變而產生諧波電壓，這些畸變的電壓和電流不但會使用電設備所處的環境惡化，嚴重時還會使設備不能正常使用，同時也會對周圍的公用電網和通信系統及其設備造成不同程度的影響。諧波對電力系統和用戶的影響及危害，概括起來大致有以下幾個方面：

1）諧波使公用電網中的元器件產生附加的諧波損耗，降低了發電、輸電及用電設備的效率，大量的次諧波流過中性線會使線路過熱甚至引發火災。

2）諧波使得各種電氣設備不能正常工作，如諧波對電機和變壓器的影響除引起附加損耗外，還會產生機械振動、噪聲和過電壓，局部嚴重過熱。諧波也會使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以致損壞。

3）為了提高功率因數而在負載側裝設并聯電容，或為了消除某次諧波而裝設統一的單調諧無源濾波器，對諧波頻率來說就可能會造成局部的串、并聯諧振，使諧波放大，嚴重時導致電容器和電抗器燒毀，甚至引起嚴重事故。

4）諧波會使繼電保護、自動制裝置等誤動作，使電氣儀表計量（如功率因數表）不準確。

5）諧波會通過電磁感應、靜電感應和傳導三種耦合方式對附近的通信造成干擾，如產生噪聲、降低通信質量，嚴重時會導致信息丟失，甚至使通信系統無法正常工作。

因此，電力系統諧波問題的研究越來越受到人們的重視。在對諧波問題進行研究和分析時，首先要對諧波進行測量，這是諧波問題中一個重要的分支，更是所有研究工作的出發點和主要依據，諧波測量的主要作用如下：

1）用于鑒定電力系統和諧波源用戶的諧波水平是否符合標準的規定，同時也包括對所有諧波源投運時的測量。

2）對電氣設備調試、投運時進行諧波測量，可以保證設備投運后電力系統和設備得以安全和經濟地運行。

3）對諧波的專題測試，如諧波阻抗、諧波潮流、諧波諧振和放大等。

綜上，可以看出，對電網中的諧波含量進行準確的測量，確切地掌握電網中諧波的實際狀況，可以確保電力系統和供電系統安全、經濟地運行，同時也保證了設備和人身的安全。因此，諧波測量對于防止諧波危害、維護電網的安全運行具有十分重要的意義。