扫码关注
在电力电网中，由于电力系统中存在各种非线性元件，使得电压和电流波形发生畸变产生谐波，而谐波会造成电网功率损耗增加，缩短其使用寿命，保护功能市场，甚至引发安全事故，所以电子工程师必须保证控制电力系统的谐波因素，今天本文将详细分析电网谐波的产生原因。
一般来说，电网谐波的产生原因如下：
1、电源本身谐波
由于发电机制造工艺的问题，致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，因此，产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然，几个这样的电源并网时，总电源的电流也将偏离正弦波。
2、由非线性复杂所致
①非线性负载
当电流流经线性负载时，负载上电流与施加电压呈线性开关，而电流流经非线性负载时，则负载上电流为非正弦电波，即产生了谐波。
②主要非线性负载装置
1）开关电源的高次谐波：
开关电源由五部分组成:一次整流、开关振荡回路、二次整流、负载和控制，这几个部分产生的噪声不完全一样。这几种干扰可以通过电源线等产生辐射干扰，也可以通过电源产生传导干扰。
2）变压器空载合闸涌流产生谐波
铁心中磁通变化时，会产生8～15倍额定电流的涌流，由于线圈电阻的存在，变压器空载合闸涌流一般经过几个周波即可达到稳定。所产生的励磁涌流所含的谐波成份以3次谐波为主。
3）单相电容器组开断时的瞬态过电压干扰
电力电子调速系统普遍应用于工业中改进电机效率及灵活性设备，调速装置内电力电子器件对过电压特别敏感，因此线路中瞬态过电压会造成调速系统的过电压保护误跳闸。由于与中压母线相连的电容器要经常操作，这意味着调速系统误跳闸事故会经常发生。
4）电压互感器铁磁谐振过电压
在我国10kV、35kV等级的中性点不接地配电网中，为了监视对地绝缘，一般采用三相五柱式电压互感器。在正常情况下，三相对地电压是平衡的，但是由于发生单相接地故障等原因，会导致三相对地电压平衡的破坏，还有可能使电压互感器线圈电感L和系统对地电容C在参数上配合，而产生谐振过电压。
5）整流器和逆变器产生的谐波电压、电流
整流器的作用将交流电转成直流电，而逆变器是将直流电转变成交流电。其电路中的二极管视为理想二极管，即正向阻抗接近零，反向阻抗无穷大。因此，只允许电流单方向流动，从整流器的输出端看，每相电流波形为矩形波，不是正弦波，利用傅氏级数展开式展开周期的矩形波形，可以看到除了工频正弦波（50Hz基波）外，还叠加了一系列高次波形——谐波。应该说电动机采用变频器进行调速，可以高水平完成调速外，也可以节省大量电能（近30%），但如前面分析，变频调速过程中要产生高次谐波，即形成高次谐波污染，造成厂区的电视、音响系统不能正常工作，还要干扰二次仪表——压力、流量、可编程控制器及智能控制器正常工作，谐波还要使变压器、电动机、电容器及电抗器产生过热。
6）电弧炉运行引起电压波动
随着冶炼工业的发展，当然会更多地使用电弧炉，这是一个重要负荷。运行时，电极和金属碎粒之间会发生频繁断路，而在熔化期间，电源两相短路，一旦熔化金属从电极上落下，电弧熄灭，电源又开路，因此，可以说冶炼过程是频繁的短路一开路一短路的过程，会引起用户端电压波动及白炽灯闪烁，一般电压波动频率是0.1Hz~几十Hz，这种谐波是以3次谐波为主。
