梁少华
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摘要：随着人们用电设备的不断增加，非线性用电设备种类逐渐增多，所产生的非正弦电气谐波分量也随之加大。本文研究目的是通过明确电气谐波产生的原因，分析其会对电力系统带来的危害和隐患，提出科学合理的谐波消除对策，旨在降低电气谐波带来的不利影响，从而保证供电和用电工作的正常开展。
关键词：电气谐波；危害影响；消除对策
前言：
谐波是一个物理概念，最早来自于声学，后因在电力系统中产生谐波问题而逐渐引起人们的注意。电气谐波是指电流中成基波整数倍频率的电量，在严谨科学角度来讲，通常是指利用傅里叶级数分解计算周期性的非正弦电量后剩余大于基波频率的电流产生的电量。而在具体的电力工作中电气谐波是指与交流电网有效分量为工频单一频率不同的任何成分。
一、电气谐波产生原因
在具体的电力工作中，电气谐波来源于发电设备和用电设备。发电机在运行过程中其转子产生的磁场为不完善的正弦波，因此其保真度和可靠性在一定程度上呈现不稳定的状态。我国电力系统主要应用的发电设备有两种，即隐级机和凸级机。隐级机发电设备通常采用汽轮发电机，凸级机发电设备则采用水轮发电机，在发电机产生谐波角度来说隐级机产生的谐波分量更少。但在科学技术和新型材料的不断创新背景下，发电机逐渐应用可控硅等电子励磁装备，会在一定程度上导致谐波分量的增加。在发电机运行过程中的端电压，或变压器的电源侧实际电压超过额定电压达10%以上，电压的三次谐波会因磁饱和大幅度上升。
除此之外，影响电气谐波产生还有一个重要因素是非线性用电设备，现常用的非线性用电设备有电弧加热设备、直流用电设备、再逆变用电设备和电源开关设备。不同的非线性用电设备其谐波分量也不同，例如电弧加热设备在达到70V及以上时才会起弧产生电流，并且因起弧电压略高于灭弧而造成非线性从而产生非正弦波造成谐波污染。
二、电气谐波造成的危害
（1）加剧电网线损
电气谐波会导致电力系统在运行过程中产生多余的附加谐波，从而加剧电网线损程度。在三相四线制电网中，零线会因大规模的三次谐波或其整数倍电气谐波过度负荷而造成线路发热，这种情况会加快绝缘部分的老化从而缩短电力设备的使用寿命，从而加剧电网线路和关键部件的损耗程度，影响整个电力系统的正常、安全运行。
（2）增加变压器损耗
电气谐波的产生会在一定程度上加剧电力变压器的关键部件铁损和铜损，从而导致电力变压器工作效率大幅降低。且电气谐波会产生噪声污染，有时会发生过大的金属碰撞声，使变电场所的噪声污染指数持续上升甚至超标，对变电所工作人员的身心健康造成损害。电气谐波带来的危害会降低电力变压器的实际运行容量和速率，从而影响变压系统的正常工作运转。
（3）增加电容器损耗
电力电容器本身对谐波的抵抗能力较弱，当电力谐波出现在电容器两端的电压中时，谐波会持续叠加在基波上流经电容器导致电容器的实际电流增大，电容器超额运行会出现发热的现象，严重超负荷时还会存在爆炸的安全隐患，导致电容器设备的使用寿命持续下降。
如若电容器夹带电气谐波持续工作，会对电网系统造成谐波共振，当电力设备中包含补偿电容器时，谐波谐振产生的电流会被大幅度放大，其产生的过电流会损害电容器连接的各设备，从而造成严重事故导致电网故障。除此之外电容器受谐波损害还会导致自动化精细设备准确度波动，出现动作误判，从而使测量记录等工作得到的数据可靠性和真实性受到影响。
（4）增加感应电动机损耗
电气谐波会对感应电动机造成较大程度的损耗。电气谐波在经过励磁部分是会产生附加谐波，不同的谐波都有不同的相序和方向，感应电动机中基波磁场是正向的。当电气谐波频率偏高时其对感应电动机造成的多余损耗会以热能的方式释放，从而直接影响感应电动机的工作性能好使用寿命。
（5）导致计算图形畸变
电气谐波会对计算机图像呈现造成影响，在产生谐波时会时计算机画面亮度受到波动影响，加上计算机内部元件会出现温度升高的现象，从而导致计算机系统处理数据能力下降，呈现出畸变图像损害电力系统正常工作能力。除此之外，电力谐波还会影响测量和计算系统并对信号传输造成干扰，会出现信号缺失或受损的现象。
三、电气谐波消除对策
（1）安装滤波器
为有效消除电气谐波带来的不利影响，当前采取的最常见的方法就是安装滤波器来减少谐波分量。滤波器通常分为有源滤波器和无源滤波器两类，有源滤波器是通过比较正弦波和电力系统电源侧电流波型，将得出的差额部分进行弥补，从而达到减低谐波分量的目的。无源滤波器是通过谐波谐振反应减低谐波电压，从而减少其分量。
（2）调整并联电容器组
在电力系统运行中，并联电容器发挥着调节功率因数和电压的功能。当运行过程中出现电气谐波时，并联电容器组会在一定参数范围内放大谐波，从而加剧谐波带来的不利影响和危害。因此可以通过调整并联电容器组，改用串联电抗器或在支路中安装滤波器从而达到降低谐波分量的作用。除此之外，还可以通过对电容器组的投入运行容量做出严格限制规定来抑制其放大谐波的功能。
（3）增加换流装置对应数值
在电力供电部分换流装置是造成电气谐波的重要来源，根据谐波特质分析得出，换流装置中的交流侧谐波次数应大于直流侧谐波次数，因此可以调整换流装置的对应相数数值，将其改为6或6的倍数，可以达到消除大幅度低频项的目的以此降低电气谐波的有效数值。
（4）隔离谐波
非线性用电设备在使用过程中产生的谐波会对本级电网甚至上级电网产生危害，因此要通过减少非线性用电设备产生的非正弦波，并对产生的电气谐波进行隔离，可以采用减少系统阻抗的方式来有效隔离电气谐波，从而达到消除谐波对电网不利影响的目的。
结束语：
电气谐波的产生会对电力设备和整体电网造成严重损耗，并降低电力系统的资源利用率，同时降低了电力企业的经济效益和生态效益。因此电力系统应重视电气谐波的危害性，提升谐波消除技术水平并不断引进新方法，合理改进供电和发电的各环节，从而有效消除电气谐波并降低其对电力系统的损害，保证电网供电和用电工作可以安全顺利地开展。
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