1、基本概念

交流電網(wǎng)中，由于許多非線性電氣設備的投入運行，其電壓、電流波形實際上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸變的非正弦波。對周期性交流量進行傅里葉級數(shù)分解，得到的頻率與工頻相同的分量稱為基波(fundamental)，得到的頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量稱為諧波(harmonic，HR)，得到的頻率不等于基波頻率整數(shù)倍的分量稱為間歇波(interharmonic，IHR)。任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。

基波頻率為電網(wǎng)頻率(工頻50Hz)，諧波次數(shù)(h)是諧波頻率與基波頻率的整數(shù)比，間歇波次數(shù)(ih)是間歇波頻率與基波頻率的比值。如基波為50Hz時，2次諧波為100Hz，3次諧波則是150Hz。

諧波按照相序，分為正序諧波(第4、7、10、...、3h+1次)，負序諧波(第2、5、8、...、3h-1次)、零序諧波(第3、6、9、...、3h次)。按照諧波次數(shù)，分為偶次諧波、奇次諧波、間歇波(非整數(shù)次諧波)。

一般來說，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中，由于對稱關系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在，對于三相整流負載，出現(xiàn)的諧波電流是6n±1次諧波，例如5、7、11、13等，變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。

2、諧波源及常用設備產(chǎn)生的諧波電流值

近30年來，電力電子裝置的應用日益廣泛，也使得電力電子裝置成為最大的諧波源。

用戶向公用電網(wǎng)注入諧波電流的電氣設備或在公用電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓的電氣設備，統(tǒng)稱為諧波源。常見諧波源主要有換流設備、電弧爐、鐵芯設備、照明設備、某些生活日用電器等非線性電氣設備。

3、諧波的危害

理想的公網(wǎng)電網(wǎng)應當提供單一且穩(wěn)定的頻率以及規(guī)定的電壓幅值。然而，諧波對公用電網(wǎng)和其他系統(tǒng)造成的危害不容忽視，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

諧波電流流經(jīng)變壓器時，會顯著增加鐵芯損耗，導致變壓器過熱，進而縮短其使用壽命。

當諧波電流通過交流電動機時，不僅使電動機鐵芯損耗增大，還會引發(fā)轉(zhuǎn)子振動，對機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響。

電容器對高次諧波的阻抗非常小，因此當含有高次諧波的電壓施加在電容器兩端時，電容器很容易過負荷而損壞。

諧波電流會導致電力線路的電能損耗增加。

諧波可能引起電力系統(tǒng)的電壓諧振，產(chǎn)生過電壓，有可能擊穿線路設備的絕緣。當大量的3次諧波流過中性線時，線路可能過熱，甚至引發(fā)火災。

諧波會使系統(tǒng)的繼電保護和自動裝置發(fā)生誤動作，同時導致電氣測量儀表的計量不準確。

諧波產(chǎn)生的附加磁場干擾會影響電子儀表和通訊系統(tǒng)的正常工作，從而降低通訊質(zhì)量。

4、諧波限值

(1)電壓諧波限值

判斷諧波是否正常需要根據(jù)電力系統(tǒng)的實際情況進行分析。一般來說，諧波含量低于國標的限額，同時能保證系統(tǒng)平安運行，就可以認為諧波是正常的。合格標準與電壓等級有關，如220則總電壓畸變率 5%以內(nèi)合格，10kV就4%了。

電源諧波的定義

電源諧波是由于非線性負載造成電壓或電流波形偏離正弦而發(fā)生畸變。諧波的波形也是正弦波，只不過諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù)。那么為什么會有諧波的產(chǎn)生呢?一方面是由于發(fā)電設備存在一些問題，從而含有諧波;另一方面是因為一些非線性設備在運行過程中產(chǎn)生了諧波，如變頻器、開關電源、電焊機、LED燈、顯示器、變頻家電、電弧爐等。非線性設備目前是諧波產(chǎn)生的主要原因。

電源諧波的危害

電源諧波的存在會對設備、電力系統(tǒng)造成一定的影響，導致設備無法正常運行、系統(tǒng)不穩(wěn)定。具體的危害主要有以下幾點：

1. 影響設備的正常工作運行

電源諧波會造成設備附加損耗、機械振動、過電壓、噪聲等，造成電容器、電纜、變壓器等設備過熱，、絕緣老化，縮短使用壽命，損壞設備。

2. 產(chǎn)生附加的諧波損耗

電源諧波會對設備造成附加損耗，降低設備的工作效率，諧波嚴重甚至會使線路過熱引發(fā)火災等安全事故。

3. 串聯(lián)/并聯(lián)諧振

電源諧波會引發(fā)串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振，放大諧波，造成過電壓、過電流。

4. 諧波會影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性，可能造成供電中斷。

5. 諧波也會對通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，降低通信質(zhì)量。

電源諧波會影響設備的運行與壽命、造成電力系統(tǒng)不穩(wěn)定、干擾通信系統(tǒng)，因此抑制和防范電源諧波很重要，可以通過裝設諧波補償裝置來補償諧波、改造電力電子裝置等措施來改善。除此之外，需要對電源諧波進行測試，對諧波進行評估。NSAT-8000電源測試系統(tǒng)為電源各項參數(shù)測試提供一體化測試方案，定制開發(fā)，快速完成測試，進行數(shù)據(jù)分析，可靠測試。