谐波有什么坏处（知识学习谐波的危害）

谐波：是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。简单来说，谐波就是频率是工频（50HZ）整数倍的分量。谐波分为奇次谐波和偶次谐波。

基波：是指频率与工频（50HZ）相同的分量。

奇次谐波：是指额定频率为基波奇数倍的谐波，如：3、5、7等。

偶次谐波：是指额定频率为基波偶数倍的谐波，如：2、4、6等。

波形畸变：是由电力系统中的非线性设备引起的，流过非线性设备的电流和加在其上的电压不成比例关系。

一般，偶次谐波较少，奇次谐波较多，所以奇次谐波危害较大。

由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。非线性负载有：UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。

谐波产生分析：

1) 发电设备

发电设备为电源产生端，由于铁芯难做到绝对均匀一致，所以也会产生较少谐波。

2) 输配电

电力变压器是输配电中的主要谐波来源。铁芯磁化，曲线处于非线性饱和状态，谐波电流可达变压器额定电流的0.5%以上。

3) 电力设备

整流晶闸管设备产生的谐波，占全部谐波的40%，其他谐波发生设备有变频设备，气体放电类电光源，家用电器（含绕组）等。

THD（total harmonic distortion，总谐波失真），谐波总畸变率，顾名思义就是谐波的总和除以基本波。谐波总畸变率分为谐波电压总畸变率（VTHD)和谐波电流总畸变率(ITHD)。以VTHD为例（ITHD的定义及计算相似），计算如下：

谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

谐波对的危害大致有以下几个方面：

1) 增加电力运行成本

由于谐波不经治理是无法自然消除的，因此大量谐波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，从而加大了电力运行成本，增加了电费的支出。

2) 降低供电可靠性

谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。

3) 影响设备正常工作

当输电线路与通讯线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感应，形成电场耦合和磁场耦合，谐波分量将在通讯系统内产生声频干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致信号丢失，使通信系统无法正常工作，严重时将威胁通讯设备及人身安全。

对旋转的发电机、电动机，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗，从而降低发输电及用电设备的效率，更为严重的是谐波振荡容易使汽轮发电机产生震荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳循环，导致设备无法正常工作。

4) 引发电力事故

电网中含有大量的谐波源（变频或整流设备）以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行，如不加以治理极易引发输配电事故的发生。

继电保护自动装置对于保证电网的安全运行具有十分重要的作用。但是，由于谐波的大量存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出，引起区域（厂内）电网瓦解，造成大面积停电等恶性事故。

电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量（计量仪表的误差主要反映在电能表上）。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的遮断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。

谐波治理的常用方法：

· 串联电抗器

· 有源滤波补偿

· 无源滤波补偿

· 增加整流设备的相数

· 安装各种突波吸收保护装置，如避雷器等

现在常用的滤波方式有电容、电感滤波和有源电子滤波APF。两者在滤波原理上存在差异，电容滤波主要是以分流方式滤除谐波，即给谐波开一个旁路通道；APF则是抵消式滤波，即与原有谐波产生一个大小相等、方向相反的谐波源，抵消原有谐波。从滤波效果上，APF高于电容电感式滤波。随着电力电子器件IGBT价格的降低，APF越来越得到广泛的应用。

APF在数据机房的应用

APF在办公楼宇的应用