什么是谐波

谐波是一个在电力系统中广泛讨论的概念，它主要涉及到电流和电压的波形特性。以下是对谐波的详细解释：

定义

谐波是指电流中所含有的频率为基波频率整数倍的电量。具体来说，当对周期性的非正弦交流量进行傅里叶级数分解时，除了基波（即与工频相同的分量，通常为50Hz或60Hz）外，还会得到一系列大于基波频率整数倍的各次分量，这些分量就被称为谐波。

特性

• 频率特性：谐波的频率是基波频率的整数倍，例如基波频率的3倍、5倍、7倍等，分别被称为三次谐波、五次谐波、七次谐波等。
• 波形特性：谐波本身是正弦波，但它们的频率、幅度和相角与基波不同，这会导致整体波形发生畸变。

分类

根据谐波频率的不同，可以将其分为奇次谐波和偶次谐波：

• 奇次谐波：额定频率为基波频率奇数倍的谐波，如3次、5次、7次等。
• 偶次谐波：额定频率为基波频率偶数倍的谐波，如2次、4次、6次等。

此外，还有间谐波（interharmonics）和次谐波（sub-harmonics）等概念，它们分别指频率为基波非整数倍的分量和低于基波的分量。但需要注意的是，这些概念在广义的谐波定义下出现，与严格意义上的谐波（即基波频率的整数倍）有所不同。

产生原因

谐波的产生主要是由于正弦电压加压于非线性负载时，基波电流发生畸变而产生的。这种畸变会导致电流中除了基波外还包含一系列的谐波分量。此外，电网中的阻抗、电容和电感等元件也可能与谐波发生相互作用，进一步加剧谐波的产生和传播。

危害

谐波对电力系统和电力设备的危害是多方面的：

• 增加设备损耗：谐波会导致电力设备的额外损耗，降低设备的效率和使用寿命。
• 引起电压波形畸变：谐波会导致电压波形发生畸变，影响电力系统的稳定性和电能质量。
• 引发谐振：在某些情况下，谐波可能与电网中的电容和电感等元件形成谐振电路，导致谐振现象的发生，进一步加剧谐波的危害。

治理措施

为了降低谐波对电力系统和电力设备的危害，需要采取一系列的治理措施。这些措施包括：

• 改善设备性能：通过改进电力设备的设计和制造工艺，降低其非线性特性，减少谐波的产生。
• 增加滤波装置：在电力系统中安装滤波器等装置，对谐波进行吸收和抑制，降低谐波的传播和危害。
• 优化电网结构：通过优化电网的结构和布局，减少谐波在电网中的传播路径和范围。

综上所述，谐波是电力系统中一个重要的概念，其产生、传播和危害都需要得到充分的关注和有效的治理。