電能的利用是人類進入文明社會的標志，電氣化時代的到來讓我們的生活發生翻天覆地的變化。如今，無論是5G建設還是物聯網的推廣，都離不開一個可靠、安全的電網。

隨著各種復雜的、精密的、對電能質量敏感的用電設備不斷普及，人們對電網電能質量的要求越來越高，而電力諧波問題則是影響電能質量的一項重要因素。

電力諧波可以分為諧波電壓和諧波電流。前者是電子設備誤動作的主要原因，后者則會導致變壓器過熱、電纜過熱、跳閘、無功補償裝置燒毀。因此，當電網電壓發生畸變時，就表示其中出現了諧波成分。

在電力系統中，如果把周期性非正弦電量進行傅立葉級數分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。

目前，電力諧波與電磁干擾、功率因數降低被列為電力系統的三大公害，因而了解諧波產生的機理和治理方法，對于改善供電質量、確保電力系統安全、保障工廠經濟運行都有著十分重要的意義。

電力諧波是如何產生的？

綜合來說，電力諧波的產生主要來自于以下三個方面：

01

發電源質量不高產生諧波

從發電電源的角度出發，由于空間上的電氣設備的非對稱性（發電機由于三相繞組在制作上很難做到絕對對稱），造成電磁特性的不一致，會有一定程度上的電能質量的偏差。一般來說，這種誤差相對較少。

02輸配電系統產生諧波

輸配電系統中主要是電力變壓器產生諧波。由于變壓器鐵心的飽和，磁化曲線的非線性，加上設計變壓器時考慮經濟性，其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上，這樣就使得磁化電流呈尖頂波形，因而含有奇次諧波。

03

用電設備產生諧波

在用電設備中，許多設備都會造成電能質量的問題：晶閘管整流設備、變頻裝置、電弧爐、電石爐、氣體放電類電光源、家用電器等一系列的非線性的負載設備在使用過程中都會造成奇數次諧波的電流。

電力諧波對電網的危害

半導體變流技術的發展使得人們對電能的利用效率得到了大幅地提高，但大量的開關電源和晶閘管的使用也導致了諧波電流的產生，對電網產生十分嚴重的危害。

1.諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障；

2.諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀；

3.諧波會影響電表的計量精度，所有接于電網中的設備的損耗都會增加，溫升增加；

4.電機類負荷由于諧波的逆序作用而導致輸出扭矩的下降，繼電保護機構可能會由于諧波而產生誤動或扭矩下降；

5.于電力系統外部，諧波會對通信設備和電子設備產生嚴重干擾。

當電網的諧波污染程度小于國家標準的規定時，通常不會對系統造成影響。但隨著污染程度的增加，諧波的影響就逐漸顯現出來，如果不及時進行諧波治理，往往會產生很嚴重的后果。

電力諧波的治理措施

諧波電流是諧波的根源，要制定有效的治理諧波的方案，要先從減少或消除注入系統的諧波電流入手，以便把諧波電壓控制在限定值之內。因此，抑制電力諧波主要有三方面的措施：

01

降低諧波源的諧波含量

主動治理，在諧波源上采取措施，通過改進用電設備，最大限度地避免諧波的產生。這種方法比較積極，能夠提高電網質量，節省因消除諧波影響而支出的費用。

02在諧波源處吸收諧波電流

通過安裝電力濾波器，阻止諧波源產生的諧波注入電網，或阻止電力系統的諧波流入負載端，目前常用的方式采用有無源濾波裝置和有源濾波裝置等。這類方法是對已有的諧波進行有效抑制的方法，也是目前電力系統使用最廣泛的抑制諧波方法。

03改善供電環境

選擇合理的供電電壓并盡可能保持三相電壓平衡，可以有效地減小諧波對電網的影響。諧波源由較大容量的供電點或高一級電壓的電網供電，承受諧波的能力將會增大。對諧波源負荷由專門的線路供電，減少諧波對其它負荷的影響，也有助于集中抑制和消除高次諧波。

隨著工業物聯網的不斷發展，大量的可控裝置、變頻調速裝置等非線性負荷設備被應用，使得電網的電力諧波問題愈來愈嚴重，給各類用電設備帶來危害：輕則增加能耗、縮短壽命；重則造成用電事故，直接影響安全生產。

面對日益復雜的用電環境，我們更加應當了解電力諧波問題的來龍去脈，知曉電力諧波的三大治理方法，才能夠能夠有效處理絕大多數電能質量問題，創造更大的價值。

編輯：jq