这种波爱捣蛋，电力人都不喜欢它

看似平静如水的电力系统中，其实存在着一种看不见的波。它是个“捣蛋鬼”，要是放任不管，会给我们带来不少麻烦。这种波，就是谐波（harmonicwave）。

英文“harmonic”的意思是：泛音、和声。没错，谐波一词起源于声学。谐波确实就像是一段优美音乐中混入的杂音，让音乐不那么和谐了。

1994年3月，某国一博物馆发生火灾，导致一名博物馆技术员受伤。人们调查发现，火灾是电容器反应器爆炸导致的。爆炸的原因，正是连续流动的谐波电流导致电容设备温度升高。这起事故被媒体广泛报道，也促使该国制定了严格的谐波排放限制标准。

模拟博物馆火灾现场。

今天咱们就来聊一聊“爱捣蛋”的谐波，以及我们是怎么制服它的。

什么是谐波？

咋整出来的？

电力系统的谐波最早在20世纪20年代被发现。当时，德国工程师在使用静止汞弧变流器时，发现电网电压、电流波形发生了畸变。这一现象引起了人们对电力系统谐波问题的注意。

咱们平常用的电，都是交流电。完美情况下，交流电电压和电流的波形应该是像波浪一样均匀起伏的正弦曲线。↓↓↓

可现实往往不那么完美。

电力系统各个环节接入的电力电子设备，有些具有非线性负载的特性。非线性负载最大的特点是会引起电力系统电压或电流正弦波形的畸变。没错，静止汞弧变流器就是一种非线性负载设备。

对畸变后的波形进行傅里叶级数分解（任何重复的波形都可以分解为基波和一系列频率为基波倍数的谐波），与电网频率相同的分量叫基波，大于电网基波频率的分量就是谐波。说起来有点绕，看个图就明白了↓

我国电网的频率为50赫兹，基波的频率也就是50赫兹。频率为150赫兹的叫3次谐波，250赫兹的叫5次谐波，以此类推。

哪些设备会产生谐波呢？

输配电系统的非线性负载元件、非线性负载用电设备都会产生谐波。比如：整流器、开关电源、变频调速器、电子计算机、荧光灯、微波炉、电磁炉、电视机、电话、变频空调等等。

此外，发电机也会产生一些谐波，但相对较少。

谐波有哪些危害？

谐波影响是相对长期的，比较难与设备的自然老化、使用过度等带来的影响区分开。但它确实是导致或加速设备“短命”的一个重要因素。

怎么抑制谐波呢？

谐波这个“捣蛋鬼”，竟然有这么多危害。那我们平时为啥感觉不到呢？那是因为我们国家在电力系统的规划、运行各个环节，对谐波都足够重视。除了有谐波监测系统实时检测电压波形失真度、电流谐波含量等关键指标，对产生的谐波也有比较成熟的抑制手段。现在，与谐波相关的故障是比较少的。

控制谐波主要通过安装滤波装置来实现。

无源滤波装置

这是一种由电容器、电抗器和电阻器组合而成的滤波装置，具有结构简单、维护方便、成本较低等优点。但它只能抑制固定次谐波，其滤波效果受系统阻抗及频率变化影响，且体积较为庞大。

有源电力滤波器

这种滤波器是用电力电子元件产生一个大小相等，但方向相反的谐波电流，用以抵消网络中的谐波电流。这种装置的主要元件是大功率电力电子元件，成本较高，在其额定功率范围内，原则上能将谐波全部滤除。

此外，如果某种装置是某个系统中主要的谐波源，可对其进行专门的改造，使其不产生谐波。

需要注意的是，抑制谐波不仅是电力企业的事，与用电客户也息息相关。

1993年颁布的GB/T 14549-93《电能质量公用电网谐波》标准规定，用电客户购置的用电设备设计须先进合理，产生的谐波电流符合限制数值。不能满足标准的用电客户，要安装电力谐波滤波器。

家用电器应该

如何防范谐波

从前文中可以看到，许多家用电器都是谐波的来源。这些电器正常使用一般不会有太大问题，但也有些需要注意的地方。家里的灯光闪烁、电器异常发热，都有可能与谐波有关。

合理使用电器：避免多种大功率非线性设备同时集中使用。比如不要在同一插座上同时连接空调、微波炉和电烤箱等电器，减少谐波叠加。

安装滤波装置：如果家里电器频繁出现异常（如灯泡易坏、电器寿命短），可以请专业电工来评估一下，看看是否是谐波导致的，是否需要安装合适的滤波器。

定期检查电路：定期请电工检查家里的电线、插座、开关等，确保电路连接良好，避免接触不良等问题加重谐波的影响。

敏感设备独立供电：如果家里有特殊用电需求，比如需要为医疗仪器、精密电脑等设备供电，建议配置专用线路或UPS（不间断电源），防止谐波干扰。

中性线加固：三相电入户的住宅需确保中性线截面积≥相线的2倍，防止3次谐波电流过载引发火灾。

制服谐波“捣蛋鬼”

我们一直在努力

随着科技的发展、新能源的大规模并网，接入电力系统的非线性电力电子元件越来越多，出现的新情况也越来越多。不用担心，对于抑制谐波的研究也一直在进行中。以下是头条君查到的一些成果：

基于配电台区的柔性互联装置的谐波治理控制方法

（专利号CN120016612A）