產(chǎn)生諧波的現(xiàn)象有哪些

現(xiàn)在的商業(yè)和工業(yè)電力系統(tǒng)中存在著大量的非線性負(fù)載，整個負(fù)載包括非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電壓和諧波電流的附加效應(yīng)。典型的非線性負(fù)載包括熒光燈鎮(zhèn)流器、計算機和調(diào)速馬達(dá)驅(qū)動等。

諧波的前兆在整個配電系統(tǒng)都可以顯示，而不一定非要在諧波源，例如熒光燈照明系統(tǒng)的諧波可以回流到配電變壓器中，甚至到達(dá)它的一次繞組中。這個變壓器可能處于良好的工作狀態(tài)，但還是遭到其它負(fù)載產(chǎn)生的諧波的毀壞。

●中線電流偏高

在帶有單相非線性負(fù)載的三相四線制系統(tǒng)中，三次奇數(shù)倍諧波無法抵消，而是在中線導(dǎo)體相加。如果一個系統(tǒng)存在許多這樣的負(fù)載，那么中線電流就會超過任何一相的電流，由于中線沒有斷路器保護(hù)，這將是非常危險的。

利用諧波表測量三相負(fù)載的中線電流，將測量到的中線電流與從不平衡相電流估計的數(shù)值相比較。中線電流是三相電流的矢量和，并且當(dāng)三相電流在幅度和相位都平衡的時候，中線電流通常為0。如果中線電流比預(yù)計的要高，三次奇數(shù)倍諧波將是非?？赡艿脑?，這時變壓器將需要降載使用。

●斷路器的誤動作

熱磁斷路器利用雙金屬開斷機構(gòu)，對電流波形的實際熱效應(yīng)產(chǎn)生響應(yīng)。峰值感應(yīng)斷路器只是對電流波形的峰值產(chǎn)生反應(yīng)，因此對于諧波電流不可能產(chǎn)生完全正確的反應(yīng)。對于任何一種斷路器，如果所有負(fù)載的總和還不至于使斷路器動作，那么諧波很可能是其動作的原因。利用諧波表，在一次側(cè)和二次側(cè)分別測量電流讀數(shù)，通過諧波表的柱形圖顯示各次諧波的水平。

通過觀察電力系統(tǒng)諧波的譜圖，可以了解諧波問題的實質(zhì)。在上面這個顯示中。5次和7次諧波占據(jù)主導(dǎo)地位，這種情況有時發(fā)生在電機驅(qū)動的系統(tǒng)中。如果3次、9次和15次諧波占主導(dǎo)地位，將指示該系統(tǒng)存在一些單相的非線性負(fù)載。

●母線和接線板的過熱

中線母線和接線板的尺寸是按相電流的額定值設(shè)計的，并不包括諧波引起的附加負(fù)載。當(dāng)中線導(dǎo)體由于三次奇數(shù)倍諧波而過載時，它們也會過載。對于它們的過熱現(xiàn)象，也可以懷疑是由上述諧波造成的。

●電氣柜的振動

按50Hz設(shè)計的配電柜在高頻諧波電流產(chǎn)生的磁場下會發(fā)生機械諧振。如果配電柜振動并發(fā)出嗡嗡的聲音，很可能是由于在諧波頻率下的諧振造成的。

●通訊系統(tǒng)中的音頻干擾

通訊系統(tǒng)經(jīng)常提供諧波問題的首要線索。通訊電纜通常與中線導(dǎo)體并排敷設(shè)。中線導(dǎo)體中三次奇數(shù)倍諧波對通訊電纜產(chǎn)生的感應(yīng)干擾，可以在電話線中聽到。

●變壓器的不良表現(xiàn)

諧波可以引起變壓器的芯損和銅損。變壓器通常按50Hz的相電流負(fù)載設(shè)計。由于渦流和磁滯現(xiàn)象，高頻率的諧波電流使芯損增加，與同樣的基波電流相比產(chǎn)生更多的發(fā)熱。當(dāng)中線電流流到變壓器時，會反應(yīng)到三角形接法的一次繞組，并在這里循環(huán)導(dǎo)致過熱和變壓器毀壞。

●感應(yīng)電機的過熱

感應(yīng)電機是線性負(fù)載，如果由良好的正弦波電壓供電，將不會產(chǎn)生諧波電流。但是如果一個電機由畸變電壓供電，將會由于集膚效應(yīng)和渦流而過熱。并且如果一些諧波電流是負(fù)序的，例如5次或11次諧波它們將試圖改變電機的旋轉(zhuǎn)方向，由此降低了轉(zhuǎn)矩和效率。

●發(fā)電機的過熱或電氣不穩(wěn)定性

備用發(fā)電機會發(fā)生同變壓器同樣的過熱問題。因為它們要給那些產(chǎn)生諧波的負(fù)載提供緊急供電，經(jīng)常是更薄弱的地方。除了過熱問題，某些諧波在電流波形過零點產(chǎn)生畸變，還會引發(fā)對發(fā)電機控制回路的干擾和不穩(wěn)定性。

如果系統(tǒng)中的電氣負(fù)載絕大部分是非線性的，那么一臺專業(yè)的諧波故障檢測儀將是必不可少的工具。當(dāng)存在諧波時，測得諧波失真總量的真實讀數(shù)能夠預(yù)測到諧波的短期和長期效應(yīng)。諧波故障檢測儀還可以提供另外一個重要讀數(shù)即K因數(shù)，K因數(shù)用一個數(shù)字表示，高的K因數(shù)代表可以承受高的諧波水平，對于沒有諧波的系統(tǒng)K因數(shù)為1.0。

在進(jìn)行故障檢測時，要確定所得到的每個讀數(shù)都是真有效值。真有效值讀數(shù)對所有波形都是正確的，而不僅僅是正弦波。最重要的是，它可以確切地指示系統(tǒng)中諧波的熱效應(yīng)。在非線性系統(tǒng)中，諧波引起的發(fā)熱是最危險的，系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性也將受到有害的影響。