一、電網諧波來自於3個方麵:
發電機由於三相繞組在製作上很難做到絕對對稱,鐵心也很難做到絕對均勻一致和其他一些原因,電源多少也會產生一些諧波,但一般來說很少。
二是輸配電係統產生諧波:
輸配電係統中主要是
電力變壓器產生諧波,由於變壓器鐵心的飽和,磁化曲線的非線性,加上設計變壓器時考慮經濟性,其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上,這樣就使得磁化電流呈尖頂波形,因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結構形式、鐵心的飽和程度有關。鐵心的飽和程度越高,變壓器工作點偏離線性越遠,諧波電流也就越大,其中3次諧波電流可達額定電流0.5%。
三是用電設備產生的諧波:
晶閘管整流設備。由於晶閘管整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、
開關電源等許多方麵得到了越來越廣泛的應用,給電網造成了大量的諧波。我們知道,晶閘管整流裝置采用移相控製,從電網吸收的是缺角的正弦波,從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波,顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路,在接感性負載時則含有奇次諧波電流,其中3次諧波的含量可達基波的30%;接容性負載時則含有奇次諧波電壓,其諧波含量隨
電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器,變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流;如果是12脈衝整流器,也還有11次及以上奇次諧波電流。經統計表明:由整流裝置產生的諧波占所有諧波的近40%,這是最大的諧波源。
變頻裝置。變頻裝置常用於風機、水泵、
電梯等設備中,由於采用了相位控製,諧波成份很複雜,除含有整數次諧波外,還含有分數次諧波,這類裝置的功率一般較大,隨著變頻調速的發展,對電網造成的諧波也越來越多。電弧爐、電石爐。由於加熱原料時電爐的三相電極很難同時接觸到高低不平的爐料,使得燃燒不穩定,引起三相負荷不平衡,產生諧波電流,經變壓器的三角形連接線圈而注入電網。其中主要是2次、7次諧波,平均可達基波的8% 、20%,最大可達45%。氣體放電類電光源。熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈等屬於氣體放電類電光源。分析與測量這類電光源的伏安特性,可知其非線性十分嚴重,有的還含有負的伏安特性,它們會給電網造成奇次諧波電流。家用電器。電視機、錄像機、計算機、調光燈具、調溫炊具等,因具有調壓整流裝置,會產生較深的奇次諧波。在洗衣機、電風扇、空調器等有繞組的設備中,因不平衡電流的變化也能使波形改變。這些家用電器雖然功率較小,但數量巨大,也是諧波的主要來源之一。
諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低,使
電氣設備過熱、產生振動和噪聲,並使絕緣老化,使用壽命縮短,甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力係統局部並聯諧振或串聯諧振,使諧波含量放大,造成
電容器等設備燒毀。諧波還會引起
繼電保護和自動裝置誤動作,使電能計量出現混亂。對於電力係統外部,諧波對通信設備和
電子設備會產生嚴重幹擾。