3.2 谐波电流的危害

供电系统中的谐波电流危害主要表现在以下几个方面。

1.增加发电、供电和用电过程中的附加损耗，以及对输电和用电设备的危害

由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流在流过导体时，集肤效应会使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加设备的功率损耗，使设备严重发热。

1）对旋转电动机

在整个供电系统中，由于用户的电动机负荷要占到整个负荷的85%左右，所以谐波电流对于旋转电动机的有害作用是促使人们要根治谐波电流的主要原因。

谐波电流对旋转电动机所产生的集肤效应、磁滞和涡流的损耗，在旋转电动机的铁芯和绕组中产生了附加损耗（发热）以及额外的转矩（谐波转矩）。前者要使电动机的绝缘寿命缩短；而后者由于谐波电流产生额外转矩，使得电动机的转矩发生变化。谐波的次数与额外转矩的相序如下：

1/+；2/-；3/0；4/+；5/-；6/0；7/+；8/-；9/0；10/+；11/-；12/0；……

其中，0序不产生附加转矩；+序产生正向旋转磁场，使转矩加大；-序产生负向旋转磁场，使转矩减小。

+序和-序分量的共同作用可使电动机转轴产生振动和扭曲，从而缩短电动机的使用寿命。为此，必要时应该降低电动机的额定功率来保证电动机的使用寿命。

2）对变压器

谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是三次谐波及其倍频，对于三角形接法的变压器，会在其绕组中形成环流，使变压器附加损耗增加而产生过热。

3）对输电线路

由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，谐波电流会使输电线路的附加损耗增加。

另外，在三相星形接法的电路中，每相间的相位差为120°，当三相平衡时，中线的合成电流为零，即中线无电流通过。即使三相不平衡时，也只有不平衡电流进入中线，因此，中线的安装截面常比相线减少一半。但是当线路中含有谐波电流时，特别是三次谐波的奇数倍，它们在中线上却是相加的，导致中性线过载。中线的过电流会造成中线过热和中线压降的增加。

英国曾有一则报导：相电流为100A时，中线电流竟达到150A，即中线的电流密度是相线的3倍。因此有人建议中线的截面应当加粗到相线的2倍。

此外，输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生串联谐振或并联谐振。一般情况下，并联谐振所产生的谐波过电压和过电流对相关设备的危害性较大。当注入电网的谐波的频率位于网络谐振点附近的谐振区内时，会激励电感、电容产生部分谐振，形成谐波放大。在这种情况下，谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现误动，以致损坏设备，与此同时还可产生相当大的谐波网损。

对于电力电缆线路，由于电缆的对地电容比架空线路大10～20倍，而感抗为架空线路的 ，所以更容易激励出较大的谐波谐振和谐波放大，造成绝缘击穿的事故。

4）对电力电容器的影响

随着谐波电压的增高，还会加速电容器的老化，使电容器的损耗系数增大，附加损耗增加，从而发生故障和缩短电容器的寿命。另外，电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时，就会产生谐波电流放大，使得电容器因过热、过电压等而不能正常运行。

2.影响继电保护和自动装置的工作和可靠性，严重威胁电力系统的安全运行

谐波对电力系统中的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是因为这些按基波量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。如果在基波的基础上再叠加上谐波的干扰，则会引起继电保护的误动（若误动引起跳闸，则后果严重），以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等的误动作，严重威胁电力系统的安全运行。

3.使测量和计量仪器的指示和计量不准确

由于电力计量装置都是按50Hz的标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有谐波成分时，会影响如感应式电能表等一类电力计量仪表的正常工作。

4.干扰通信系统的工作

电力线路上流过的3、5、7、11次等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力线的通信线路中会产生干扰电压，触发电话铃响，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度。在极端情况下，甚至还会威胁通信设备和人员的安全。

5.对用电设备的影响

谐波会使电视机、计算机显示器的图形产生畸变，画面亮度产生波动变化，并使机内的元件出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误。

对于带有启动器的镇流器和提高功率因数用的电容器的荧光灯及汞灯，会因为在一定参数的配合下，形成某次谐波频率下的谐振，使镇流器或电容器因过热而损坏。

对于采用晶闸管的变速装置，谐波可能使晶闸管误动作，或使控制回路误触发。