产生谐波的现象有哪些

现在的商业和工业电力系统中存在着大量的非线性负载，整个负载包括非线性负载产生的谐波电压和谐波电流的附加效应。典型的非线性负载包括荧光灯镇流器、计算机和调速马达驱动等。

谐波的前兆在整个配电系统都可以显示，而不一定非要在谐波源，例如荧光灯照明系统的谐波可以回流到配电变压器中，甚至到达它的一次绕组中。这个变压器可能处于良好的工作状态，但还是遭到其它负载产生的谐波的毁坏。

●中线电流偏高

在带有单相非线性负载的三相四线制系统中，三次奇数倍谐波无法抵消，而是在中线导体相加。如果一个系统存在许多这样的负载，那么中线电流就会超过任何一相的电流，由于中线没有断路器保护，这将是非常危险的。

利用谐波表测量三相负载的中线电流，将测量到的中线电流与从不平衡相电流估计的数值相比较。中线电流是三相电流的矢量和，并且当三相电流在幅度和相位都平衡的时候，中线电流通常为0。如果中线电流比预计的要高，三次奇数倍谐波将是非常可能的原因，这时变压器将需要降载使用。

●断路器的误动作

热磁断路器利用双金属开断机构，对电流波形的实际热效应产生响应。峰值感应断路器只是对电流波形的峰值产生反应，因此对于谐波电流不可能产生完全正确的反应。对于任何一种断路器，如果所有负载的总和还不至于使断路器动作，那么谐波很可能是其动作的原因。利用谐波表，在一次侧和二次侧分别测量电流读数，通过谐波表的柱形图显示各次谐波的水平。

通过观察电力系统谐波的谱图，可以了解谐波问题的实质。在上面这个显示中。5次和7次谐波占据主导地位，这种情况有时发生在电机驱动的系统中。如果3次、9次和15次谐波占主导地位，将指示该系统存在一些单相的非线性负载。

●母线和接线板的过热

中线母线和接线板的尺寸是按相电流的额定值设计的，并不包括谐波引起的附加负载。当中线导体由于三次奇数倍谐波而过载时，它们也会过载。对于它们的过热现象，也可以怀疑是由上述谐波造成的。

●电气柜的振动

按50Hz设计的配电柜在高频谐波电流产生的磁场下会发生机械谐振。如果配电柜振动并发出嗡嗡的声音，很可能是由于在谐波频率下的谐振造成的。

●通讯系统中的音频干扰

通讯系统经常提供谐波问题的首要线索。通讯电缆通常与中线导体并排敷设。中线导体中三次奇数倍谐波对通讯电缆产生的感应干扰，可以在电话线中听到。

●变压器的不良表现

谐波可以引起变压器的芯损和铜损。变压器通常按50Hz的相电流负载设计。由于涡流和磁滞现象，高频率的谐波电流使芯损增加，与同样的基波电流相比产生更多的发热。当中线电流流到变压器时，会反应到三角形接法的一次绕组，并在这里循环导致过热和变压器毁坏。

●感应电机的过热

感应电机是线性负载，如果由良好的正弦波电压供电，将不会产生谐波电流。但是如果一个电机由畸变电压供电，将会由于集肤效应和涡流而过热。并且如果一些谐波电流是负序的，例如5次或11次谐波它们将试图改变电机的旋转方向，由此降低了转矩和效率。

●发电机的过热或电气不稳定性

备用发电机会发生同变压器同样的过热问题。因为它们要给那些产生谐波的负载提供紧急供电，经常是更薄弱的地方。除了过热问题，某些谐波在电流波形过零点产生畸变，还会引发对发电机控制回路的干扰和不稳定性。

如果系统中的电气负载绝大部分是非线性的，那么一台专业的谐波故障检测仪将是必不可少的工具。当存在谐波时，测得谐波失真总量的真实读数能够预测到谐波的短期和长期效应。谐波故障检测仪还可以提供另外一个重要读数即K因数，K因数用一个数字表示，高的K因数代表可以承受高的谐波水平，对于没有谐波的系统K因数为1.0。

在进行故障检测时，要确定所得到的每个读数都是真有效值。真有效值读数对所有波形都是正确的，而不仅仅是正弦波。最重要的是，它可以确切地指示系统中谐波的热效应。在非线性系统中，谐波引起的发热是最危险的，系统电压的稳定性也将受到有害的影响。