諧波對電力網安全運行的危害

電力網中的諧波問題已引起廣泛的關注，這是由于隨著現代工業技術的發展以及電力電子設備的廣泛應用，電力網中非線形負荷（例如晶閘管換流設備、電弧爐、家用電器等）大量增加，供電電壓的波形發生了嚴重的畸變（即電網中諧波含量急劇增加），影響了電力網和電氣設備的安全和經濟運行，并危及廣大用戶的正常用電和生產。

在電力系統中，通常把發電機和用電之間的屬于輸送和分配電能的中間環節稱為電力網，包括輸電網和配電網。電力網是由不同電壓等級的電力線路和變電站組成的，也就是由架空線路、電纜線路和變電站的電氣設備，如變壓器、斷路器、繼電保護裝置和自動裝置等設備構成的。

對于架空線路來說，即使電壓基波未超過規定值，但由于諧波的存在，當諧波電壓的波峰與基波電壓的波峰互相疊加時，其電壓峰值就有可能超過允許值而產生電暈，引起電暈損耗。在低壓配電線路中，通常采用三相四線制，根據電路理論，可以把三相電路分解為正序、負序和零序。正常情況下，由于三相電路肯定不是絕對平衡的，所以中性線會存在電流，但是比各相電流小得多。如果電網中存在大量的3次和3的整數倍諧波，而這些諧波電流屬于零序電流，將全部流過中性線。這將使得中性線過載過熱，絕緣損壞，甚至發生火災。我國已發生多起由這一原因引起的火災，造成慘重損失，必須引起足夠的重視。

由于諧波電壓和基波電壓在波峰或波谷處相互加強，將可能使電壓波形出現尖峰，從而加速電纜絕緣的老化，引起浸漬的局部放電，也使介質損耗增加和溫度升高，縮短了電纜的使用壽命。諧波的存在，使電纜發生接地故障的概率增大。此外，電纜的分布電容使諧波的危害加重。

諧波對變壓器的危害也不容忽視。3次及其整數倍的諧波，將在三角形連接的繞組中形成環流。這不止是使變壓器的銅損增大，還有可能使變壓器繞組過熱，從而迫使繼電保護裝置動作，造成停電事故。對于全星形接法的變壓器，若繞組中性點接地，并且該側電網中分布電容較大或裝有中性點接地的并聯電容器時，則有可能諧振，影響了變壓器的可靠運行。

繼電保護和自動裝置對電力網安全運行的重要性是不言而喻的。沒有繼電保護和自動裝置的電力網，正如沒有剎車裝置的汽車，是不可想象的。諧波的危害在于會使電力網的撋渤底爸脭失靈，引起電力網的繼電保護和自動裝置誤動或者拒動，從而出現惡性的電力事故。因此，在設計和運行繼電保護和自動裝置時，對諧波的干擾，要給予充分的考慮。

由于諧波對電力網和用電設備造成很大的危害，世界許多國家都發布了限制電網諧波的國家標準。我國由技術監督局于1993年發布了國家標準（GB/T1454993）《電能質量 公用電網諧波》，并于1994年3月1日起正式實施。基本原則是把諧波源限制在一定的范圍之內，使接在電網中的電氣設備能正常工作。