諧波危害及抑制諧波的方法


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　　隨著電網(wǎng)容量迅速增長，電網(wǎng)運行電壓也不斷提高，國外輸電設(shè)備電壓已達１０００ｋＶ我國從２０世紀(jì)８０年代開始進入大電網(wǎng)時期，輸變設(shè)備電壓已達５００ｋＶ。最近開始西北地區(qū)黃河上游水電深度開發(fā)，國家電力公司已批準(zhǔn)建設(shè)第一條７５０ｋＶ輸電線路。
　　隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活水平的不斷提高，除了需要電能成倍增長，對供電質(zhì)量及供電可靠性的要求也越來越多，電力質(zhì)量（ＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙ）受到人們的日益重視。例如，工業(yè)生產(chǎn)中的大型生產(chǎn)線、飛機場、大型金融商廈、大型醫(yī)院等重要場合的計算機系統(tǒng)一旦失電，或因受電力網(wǎng)上瞬態(tài)電磁干擾影響，致使計算機系統(tǒng)無法正常運行，將會帶來巨大的
　　經(jīng)濟損失。電梯、空調(diào)等變頻設(shè)備、電視機、計算機、復(fù)印機、電子式鎮(zhèn)流器熒光燈等已成為人民日常生活的一部分，如果這些裝置不能正常運行，必定擾亂人們的正常生活。但是，電視機、計算機、復(fù)印機、電子式照明設(shè)備、變頻調(diào)速裝置、開關(guān)電源、電弧爐等用電負載大都是非線性負載，都是諧波源，如將這些諧波電流注入公用電網(wǎng)，必然污染公用電網(wǎng)，使公用電網(wǎng)電源的波形畸變，增加諧波成份。
　　近幾年，傳感技術(shù)、光纖、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)及信息技術(shù)日臻成熟。集成度愈來愈高的微電子技術(shù)使計算器的功能更加完美，體積愈來愈小，從而促使各種電器設(shè)備的控制向智能型控制器方向發(fā)展。隨著微電子技術(shù)集成度的提高，微電子器件工作電壓變得更低，耐壓水平也相對更低，更易受外界電磁場干擾而導(dǎo)致控制單元損壞或失靈。例如，２０世紀(jì)７０年代計算機迅速普遍推廣，電磁干擾及抑制問題更是十分突出，一些功能正常的計算機常出現(xiàn)誤動作，而無法找出原因。１９６６年日本三基電子工業(yè)公司率先開發(fā)了“模擬脈沖的高頻噪音模擬器”，將它產(chǎn)生的脈沖注入被試計算機的電源部分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)計算機在注入１００～２００Ｖ脈沖時就誤動作，難怪計算機在現(xiàn)場無法正常工作，其原因之一是計算機的電源受到了污染。因此，受諧波電流污染的公用電源，輕者干擾設(shè)備正常運行，影響人們的正常生活，重者致使工業(yè)上的大型生產(chǎn)線、系統(tǒng)運行癱瘓，會造成嚴(yán)重經(jīng)濟損失。
　　國際電工委員會（ＩＥＣ）已于１９８８年開始對諧波限定提出了明確的要求。美國“ＩＥＥＥ電子電氣工程師協(xié)會”于１９９２年制定了諧波限定標(biāo)準(zhǔn)ＩＥＥＥ—１０００。在ＩＥＥＥｓｔｄ．５１９—１９９２標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了計算機或類似設(shè)備的諧波電壓畸變因數(shù)（ＴＨＤ）應(yīng)在５％以下，而對于醫(yī)院、飛機場等關(guān)鍵場所則要求ＴＨＤ應(yīng)低于３％。
１　電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生
１．１　電源本身諧波
　　由于發(fā)電機制造工藝的問題，致使電樞表面的磁感應(yīng)強度分布稍稍偏離正弦波，因此，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也會稍稍偏離正弦電動勢，即所產(chǎn)生的電流稍偏離正弦電流。當(dāng)然，幾個這樣的電源并網(wǎng)時，總電源的電流也將偏離正弦波。
１．２　由非線性負載所致
1.2.1 非線性負載
　　諧波產(chǎn)生的另一個原因是由于非線性負載。當(dāng)電流流經(jīng)線性負載時，負載上電流與施加電壓呈線性關(guān)系；而電流流經(jīng)非線性負載時，則負載上電流為非正弦電波，即產(chǎn)生了諧波。
1.2.2 主要非線性負載裝置
（１）開關(guān)電源的高次諧波，它由五部分組成：一次整流、開關(guān)振蕩回路、二次整流、負載和控制，這幾個部分產(chǎn)生的噪聲不完全一樣；