摘要：目前随着电力电子技术的发展，各类变频设备广泛应用于电力系统中。由于大量电力电子设备以及非线性负载的接入，电力系统中混有越来越多的谐波和间谐波。目前，谐波与电磁干扰，功率因素降低并列为电力系统的三大公害，谐波会导致电能质量的下降，这就使得用电设备以及电网在一定程度上会受到影响。因而了解谐波产生的机理，研究和清除供配电系统中的高次谐波，对改善供电质量，确保电力系统安全，经济运行都有着十分重要的意义。
关键词：电力系统；谐波；检测与治理
前言
在工业产业化和信息产业化飞速发展的今天，人们对电能质量的要求也在同时提高。但电子装置由于会受到自身非线性因素的干扰，使得电子器件、电力设备已成为电网中最重要的一类谐波源，电流、电压波形和不对称对电网造成更严重的失真，进而造成的后果比较厉害。将电流谐波控制在限定值之内并且能够控制或者消除注入系统的电压谐波。这就是我们对谐波进行处理和完善的目的。
1.研究意义及研究背景
电力系统输送给用户的电能，如果能保持恒定的幅值和工作频率，这种状态被称为电力系统理想的运行状态。但是，在实际输电过程中，因为频率会在一定的范围内产生波动，导致电压也会在一定范围内产生波动，所以这种理想的输电状态现在看来是不能做到的。一般意义上，对电能的分析往往只注意的问题是频率和电压的偏差。现代社会，电气化被广泛应用在许多领域，电气化设备的大量投入，使电力系统使用的人数更多、人群更加复杂，对电气化的研究和分析的重点和内容也变的越来越复杂。对电能质量要气更高简单的频率和电压偏差问题已不足，研究更多的内容为闪变和电压变动的问题。
2.电力系统中谐波的影响问题
电力系统中的谐波不仅使接人系统的设备无法正常工作，甚至损坏，而且还会使供电系统中性线承受的电流超载，影响供电系统的电力输送。
2.1对变压器的影响
谐波使变压器的铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗和导体外部因漏磁引起的杂散损耗，特别是三次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器会在其绕组中形成环流，使绕组过热；谐波使变压器的铁耗增大，主要表现在铁心中的磁滞损耗增加，谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大。由于受铜耗、铁耗增大的影响，变压器的实际使用容量势必要减小，因此在选择变压器的额定容量时，需要考虑留出电网中的谐波含量。
2.2 对电力电容器的影响
当电网存在谐波时，电容器端电压增大，通过电容器的电流增大，使电容器的损耗系数增大，附加损耗增加，从而加速电容器的老化，缩短电容器的使用寿命。此外，电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率，等于或接近于某次谐波分量的频率时，就会引发谐波电流放大，使电容器因过热、过电压而不能正常运行。
2.3 对电动机的影响
谐波对电动机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。附加损耗是由于集肤效应、磁滞、涡流等随着频率的增高，在电动机的铁心和绕组内产生的，它使电动机效率降低，严重时使电动机过热。而负序谐波会在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反起制动作用的转矩，从而减少电动机的出力。此外，电动机中的谐波电流，其频率接近某零件的固有频率时，还会使电动机产生机械振动，发出很大的噪声。
2.4 对输电线路的影响
由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加，在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗增加。谐波还使三相电力系统中的中性线的电流增大，导致中性线过载。在中性点直接接地的三相四线式供电系统中，当负荷产生3N次谐波电流时，中性线上将流过各相3N次谐波电流的和。当三相负荷不平衡时，中性线上的电流会更大，这将导致中性线导线发热过高，增加了线路损耗，甚至会烧毁导线。输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生串联谐振或并联谐振，所产生的谐波过电压和过电流，对相关设备有一定的危害。谐波电压升高、谐波电流增大还会引起继电保护装置误动作，以至损坏设备。对于电力电缆线路，更容易激励出较大的谐波谐振和谐波放大，从而造成电缆绝缘击穿事故。
3.谐波检测方法
消除谐波的方式很多，以下几类是常用的、具有工程实际推广意义的方法。
3.1 有源滤波器
它是在无源滤波的基础上发展完善起来的。其实质上是一个理想谐波源，即时产生与系统谐波的大小和相位反相的谐波，注入系统以抵消该次谐波，达到滤波的目的。在其额定的无功功率范围内，理论滤波效果较好。缺点是造价较高，误差控制导致有源滤波器的性能受到影响。
3.2 无源滤波器
通常安装在设备的交流侧，由多元件构成谐振回路，当谐振频率和某一高次谐波的频率相同时，就可“中和”该次谐波。
3.3 合理选择变压器和电容器
合理地选择变压器的接线方式，可以有效阻止不平衡电流，以及3N次谐波电流从原边注入到系统中。而在三角形、星形变压器里，不平衡电流和3N次谐波电流在原边绕组内循环流动，不会注入电源配电系统中。为了能够改善功率因数和调节电压，在电网中常使用如并联电容器组等设备。
3.4 人工智能技术
人工智能技术的不断突破和飞速发展也使得利用神经元替代自适应滤波器成为很好的选择，这不仅因为其特有自适应和自学习能力，而且输入输出关系明晰，结构简单。目前的瓶颈在于人工神经网络的硬件问题使得应用范围受到限制。
4.电力系统谐波治理措施
4.1 相数调整
整流器是存在于供电系统中的主要谐波源之一，通过提高整流的相数或脉动数，可以消除低次谐波，减少谐波含量，达到抑制谐波效果。此种方法缺点是应用中的投入成本过大，因此从经济角度来看并不是最佳。应用场合多用于大容量的整流装置负载。
4.2 防止谐波放大
主要是防止并联电容器组对谐波的放大。众所周知，并联电容器在电网中起提高功率因数，以及调节波动电压的作用。为避免电容器对谐波的放大，一般采取的措施是：改变限流电抗器；限制电容器的投切容量。
4.3 接线方式
根据需要，通过星形或角形接线方式，可抑制三倍次高次谐波，电流不通，就被抑制消除。
4.4 高功率因数整流器
高功率因数整流器是一种通过对整流器器件本身进行改善，严格控制其产生谐波、同相位电流和电压的组合装置。利用多重化整流器来减少谐波是一种传统方法。此种整流器可以被称为单位功率因数变流器（UPFC）。该方法只能在设备设计选型过程中加以注意，从而达到实际而有效的抑制效果。
4.5 多重化整流电路
利用方波叠加得到接近正弦波或阶梯波，以消除较低次的谐波。重数越多，波形越接近正弦波。与此同时电路也相应越复杂，该方法常用于大容量多负荷情况。
结语
电力谐波治理应该着力于：重组电网结构，电能质量检测系统的搭建和完善，提高检测技术与装备水平，使用电源净化滤波设备进行治理等方面进行更多尝试和探索。如何趋利避害，合理治理、利用电力系统谐波，是从业者需要认真反思的课题。随着行业的重视，近年来设计、运行、维护经验的逐步积累，可以更好地推动无功补偿和谐波抑制技术的进步，打造洁净绿色的电力系统环境。
参考文献
[1] 肖湘宁， 电能质量分析与控制[M]. 北京：中国电力出版社， 2004.
[2] 李红， 杨善水. 电力系统谐波检测的现状与发展[M]. 现代电子技术， 2004（9）：81-84.