第1章 谐波检测概述

1.1 谐波检测的意义

电能是人类社会中不可缺少的重要能源，它广泛应用在社会的各个领域中。近些年来，电力电子技术被广泛应用，半导体器件等其他的一些非线性负荷也越来越多地应用于电力系统中，这就造成了谐波污染对电力系统的影响日益严重。工业中所使用的的各类开关电源、静止换流器、电动机、电力机车、电弧炉等，还有生活中的荧光灯、电视机等虽然给工农业生产和人们的日常生活带来了很多便利，但同时也给电网制造了大量的谐波垃圾。这些谐波垃圾会对电压造成波形畸变，也就是通常所说的谐波污染，从而影响电能的质量，导致电气设备寿命缩短，加大网损，使电网发生谐波谐振的可能性增大，继电保护和自动装置不能正常动作或操作，仪表指示和电度计量不准，以及计算机和通信受干扰等一系列重要问题。这就使得电能质量下降，增大了电能的损耗。谐波垃圾虽然比较少出现，但是一旦出现就可能引起非常严重的后果，例如引起电力设备过载或破坏、重要的控制和保护装置误动、改善功率因数的电容器组被破坏等。这对电力系统的安全、经济运行造成了极大的影响。

在电网中，畸变的电流会引起系统电压的畸变而产生谐波电压，这些畸变的电压和电流不但会使用电设备所处的环境恶化，严重时还会使设备不能正常使用，同时也会对周围的公用电网和通信系统及其设备造成不同程度的影响。谐波对电力系统和用户的影响及危害，概括起来大致有以下几个方面：

1）谐波使公用电网中的元器件产生附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的次谐波流过中性线会使线路过热甚至引发火灾。

2）谐波使得各种电气设备不能正常工作，如谐波对电机和变压器的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，局部严重过热。谐波也会使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。

3）为了提高功率因数而在负载侧装设并联电容，或为了消除某次谐波而装设统一的单调谐无源滤波器，对谐波频率来说就可能会造成局部的串、并联谐振，使谐波放大，严重时导致电容器和电抗器烧毁，甚至引起严重事故。

4）谐波会使继电保护、自动制装置等误动作，使电气仪表计量（如功率因数表）不准确。

5）谐波会通过电磁感应、静电感应和传导三种耦合方式对附近的通信造成干扰，如产生噪声、降低通信质量，严重时会导致信息丢失，甚至使通信系统无法正常工作。

因此，电力系统谐波问题的研究越来越受到人们的重视。在对谐波问题进行研究和分析时，首先要对谐波进行测量，这是谐波问题中一个重要的分支，更是所有研究工作的出发点和主要依据，谐波测量的主要作用如下：

1）用于鉴定电力系统和谐波源用户的谐波水平是否符合标准的规定，同时也包括对所有谐波源投运时的测量。

2）对电气设备调试、投运时进行谐波测量，可以保证设备投运后电力系统和设备得以安全和经济地运行。

3）对谐波的专题测试，如谐波阻抗、谐波潮流、谐波谐振和放大等。

综上，可以看出，对电网中的谐波含量进行准确的测量，确切地掌握电网中谐波的实际状况，可以确保电力系统和供电系统安全、经济地运行，同时也保证了设备和人身的安全。因此，谐波测量对于防止谐波危害、维护电网的安全运行具有十分重要的意义。