【什么是谐波】在电力系统和电子工程中，“谐波”是一个非常重要的概念。它指的是在交流电路中，由于非线性负载的存在，使得电流或电压波形偏离标准正弦波，产生一系列频率为基波频率整数倍的附加波形。这些附加波形被称为“谐波”。
谐波的存在可能会对电力系统的稳定性、设备寿命以及电能质量造成不良影响。因此，了解谐波的来源、特性及其影响，对于电力系统的设计与维护具有重要意义。
一、谐波的定义
| 项目 | 内容 |
| 定义 | 谐波是交流电路中，由非线性负载引起的、频率为基波频率整数倍的附加波形。 |
| 基波 | 电网中正常运行的50Hz或60Hz的正弦波。 |
| 谐波频率 | n×f（n为整数，f为基波频率）。例如：3次谐波为150Hz，5次为250Hz等。 |
二、谐波的来源
| 来源类型 | 典型设备/现象 | 说明 |
| 非线性负载 | 变频器、整流器、LED照明 | 负载电流与电压不成正比，导致波形失真。 |
| 电力电子设备 | 逆变器、可控硅调压 | 控制器件的开关动作引起谐波。 |
| 电力系统本身 | 电抗器、变压器 | 在某些情况下也会引入谐波。 |
三、谐波的分类
| 类型 | 说明 | 示例 |
| 偶次谐波 | 频率为偶数倍基波频率的谐波 | 如2次、4次谐波 |
| 奇次谐波 | 频率为奇数倍基波频率的谐波 | 如3次、5次、7次谐波 |
| 次谐波 | 频率低于基波的谐波 | 较少见，多出现在特殊系统中 |
四、谐波的危害
| 危害类型 | 具体表现 |
| 设备过热 | 谐波电流增加，导致电缆、变压器等设备发热。 |
| 电能浪费 | 谐波导致功率因数下降，增加无功损耗。 |
| 保护误动作 | 继电器、断路器可能因谐波干扰而误动作。 |
| 通信干扰 | 高频谐波可能干扰无线电通信系统。 |
五、谐波的抑制方法
| 方法 | 说明 |
| 无源滤波器 | 利用电感、电容组成滤波电路，吸收特定频率的谐波。 |
| 有源滤波器 | 使用电力电子器件实时检测并抵消谐波电流。 |
| 改善负载特性 | 采用低谐波输出的变频器、整流器等设备。 |
| 合理设计系统 | 在电力系统设计时考虑谐波影响，提高系统抗干扰能力。 |
六、总结
谐波是电力系统中常见的非理想现象，主要由非线性负载引起。其频率为基波的整数倍，可能导致设备损坏、电能浪费和系统不稳定。为了保障电力系统的安全运行，需采取有效的抑制措施，如使用滤波器、优化负载结构等。
通过理解谐波的来源、危害及应对策略，可以更好地提升电力系统的效率与可靠性。
