3.2 諧波電流的危害

供電系統中的諧波電流危害主要表現在以下幾個方面。

1.增加發電、供電和用電過程中的附加損耗，以及對輸電和用電設備的危害

由于諧波電流的頻率為基波頻率的整數倍，高頻電流在流過導體時，集膚效應會使導體對諧波電流的有效電阻增加，從而增加設備的功率損耗，使設備嚴重發熱。

1）對旋轉電動機

在整個供電系統中，由于用戶的電動機負荷要占到整個負荷的85%左右，所以諧波電流對于旋轉電動機的有害作用是促使人們要根治諧波電流的主要原因。

諧波電流對旋轉電動機所產生的集膚效應、磁滯和渦流的損耗，在旋轉電動機的鐵芯和繞組中產生了附加損耗（發熱）以及額外的轉矩（諧波轉矩）。前者要使電動機的絕緣壽命縮短；而后者由于諧波電流產生額外轉矩，使得電動機的轉矩發生變化。諧波的次數與額外轉矩的相序如下：

1/+；2/-；3/0；4/+；5/-；6/0；7/+；8/-；9/0；10/+；11/-；12/0；……

其中，0序不產生附加轉矩；+序產生正向旋轉磁場，使轉矩加大；-序產生負向旋轉磁場，使轉矩減小。

+序和-序分量的共同作用可使電動機轉軸產生振動和扭曲，從而縮短電動機的使用壽命。為此，必要時應該降低電動機的額定功率來保證電動機的使用壽命。

2）對變壓器

諧波電流使變壓器的銅耗增加，特別是三次諧波及其倍頻，對于三角形接法的變壓器，會在其繞組中形成環流，使變壓器附加損耗增加而產生過熱。

3）對輸電線路

由于輸電線路阻抗的頻率特性，線路電阻隨著頻率的升高而增加。在集膚效應的作用下，諧波電流會使輸電線路的附加損耗增加。

另外，在三相星形接法的電路中，每相間的相位差為120°，當三相平衡時，中線的合成電流為零，即中線無電流通過。即使三相不平衡時，也只有不平衡電流進入中線，因此，中線的安裝截面常比相線減少一半。但是當線路中含有諧波電流時，特別是三次諧波的奇數倍，它們在中線上卻是相加的，導致中性線過載。中線的過電流會造成中線過熱和中線壓降的增加。

英國曾有一則報導：相電流為100A時，中線電流竟達到150A，即中線的電流密度是相線的3倍。因此有人建議中線的截面應當加粗到相線的2倍。

此外，輸電線路存在著分布的線路電感和對地電容，它們與產生諧波的設備組成串聯回路或并聯回路時，在一定的參數配合條件下，會發生串聯諧振或并聯諧振。一般情況下，并聯諧振所產生的諧波過電壓和過電流對相關設備的危害性較大。當注入電網的諧波的頻率位于網絡諧振點附近的諧振區內時，會激勵電感、電容產生部分諧振，形成諧波放大。在這種情況下，諧波電壓升高、諧波電流增大將會引起繼電保護裝置出現誤動，以致損壞設備，與此同時還可產生相當大的諧波網損。

對于電力電纜線路，由于電纜的對地電容比架空線路大10～20倍，而感抗為架空線路的 ，所以更容易激勵出較大的諧波諧振和諧波放大，造成絕緣擊穿的事故。

4）對電力電容器的影響

隨著諧波電壓的增高，還會加速電容器的老化，使電容器的損耗系數增大，附加損耗增加，從而發生故障和縮短電容器的壽命。另外，電容器的電容與電網的感抗組成的諧振回路的諧振頻率等于或接近于某次諧波分量的頻率時，就會產生諧波電流放大，使得電容器因過熱、過電壓等而不能正常運行。

2.影響繼電保護和自動裝置的工作和可靠性，嚴重威脅電力系統的安全運行

諧波對電力系統中的繼電保護和自動裝置的影響十分嚴重，這是因為這些按基波量整定的保護裝置，整定值小、靈敏度高。如果在基波的基礎上再疊加上諧波的干擾，則會引起繼電保護的誤動（若誤動引起跳閘，則后果嚴重），以及線路各種型號的距離保護、高頻保護、故障錄波器、自動準同期裝置等的誤動作，嚴重威脅電力系統的安全運行。

3.使測量和計量儀器的指示和計量不準確

由于電力計量裝置都是按50Hz的標準的正弦波設計的，當供電電壓或負荷電流中有諧波成分時，會影響如感應式電能表等一類電力計量儀表的正常工作。

4.干擾通信系統的工作

電力線路上流過的3、5、7、11次等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合，在鄰近電力線的通信線路中會產生干擾電壓，觸發電話鈴響，干擾通信系統的工作，影響通信線路通話的清晰度。在極端情況下，甚至還會威脅通信設備和人員的安全。

5.對用電設備的影響

諧波會使電視機、計算機顯示器的圖形產生畸變，畫面亮度產生波動變化，并使機內的元件出現過熱，使計算機及數據處理系統出現錯誤。

對于帶有啟動器的鎮流器和提高功率因數用的電容器的熒光燈及汞燈，會因為在一定參數的配合下，形成某次諧波頻率下的諧振，使鎮流器或電容器因過熱而損壞。

對于采用晶閘管的變速裝置，諧波可能使晶閘管誤動作，或使控制回路誤觸發。