谐波产生的主要原因是什么？

谐波产生的主要原因是什么？

谐波是电力系统中一个重要的技术问题，它不仅影响电力设备的正常运行，还可能对整个电网的稳定性造成威胁。本文将深入探讨谐波产生的主要原因及其相关概念，帮助读者更好地理解这一现象。

谐波产生的主要原因

谐波的产生主要源于两个方面：用户端的非线性负荷和系统本身的影响。

用户端非线性负荷

非线性用电设备是产生谐波的主要原因。这些设备在使用过程中会产生谐波电流，当这些电流通过系统网络注入到系统电源中时，会在母线电压上产生畸变，从而污染电能质量。例如，化工行业的高频炉、电解设备，以及钢铁行业的炼钢炉、大型轧机和硅整流设备等，都会在取用基波电流的同时产生数次谐波电流注入系统。这些负载的谐波特性不会随不同负载变化，因此注入网络的谐波电流会出现忽大忽小、时隐时现的现象。

系统本身的影响

系统本身也会产生谐波，主要体现在以下几个方面：

1. 发电机的影响：系统交流发电机内部的定子和转子间的气隙，由于受到铁心齿、槽或工艺的影响，分布不均匀。虽然各相电势的波形对称，但三相电势中仍含有一定数量的奇次谐波。

2. 变压器的影响：系统电网中大量变压器的励磁电流含有奇次谐波成分，特别是在变压器空载或过励磁时，这种现象更为严重，从而构成主要的稳定性谐波源。

3. 开关操作的影响：当电网中投切空载变压器或电容器时，其合闸涌流注入电网也会形成突发性的谐波源。

谐波的定义与分类

谐波是指频率低于工频（基波频率）的波形。通常将从2次到30次的谐波称为“次”，其中5次谐波电压（电流）的频率为250Hz，7次谐波电压（电流）的频率为350Hz。13次以上的谐波则被称为高次谐波。

在电力系统中，当多个不同频率的正弦电势作用在同一回路时，电路中的电流会成为各个不同频率电流分量的叠加值，从而形成谐波电流。

通过以上分析可以看出，谐波问题是一个复杂的系统性问题，需要从设备设计、系统运行等多个层面进行综合考虑和解决。