什么是諧波

諧波是一個在電力系統中廣泛討論的概念，它主要涉及到電流和電壓的波形特性。以下是對諧波的詳細解釋：

定義

諧波是指電流中所含有的頻率為基波頻率整數倍的電量。具體來說，當對周期性的非正弦交流量進行傅里葉級數分解時，除了基波（即與工頻相同的分量，通常為50Hz或60Hz）外，還會得到一系列大于基波頻率整數倍的各次分量，這些分量就被稱為諧波。

特性

• 頻率特性：諧波的頻率是基波頻率的整數倍，例如基波頻率的3倍、5倍、7倍等，分別被稱為三次諧波、五次諧波、七次諧波等。
• 波形特性：諧波本身是正弦波，但它們的頻率、幅度和相角與基波不同，這會導致整體波形發生畸變。

分類

根據諧波頻率的不同，可以將其分為奇次諧波和偶次諧波：

• 奇次諧波：額定頻率為基波頻率奇數倍的諧波，如3次、5次、7次等。
• 偶次諧波：額定頻率為基波頻率偶數倍的諧波，如2次、4次、6次等。

此外，還有間諧波（interharmonics）和次諧波（sub-harmonics）等概念，它們分別指頻率為基波非整數倍的分量和低于基波的分量。但需要注意的是，這些概念在廣義的諧波定義下出現，與嚴格意義上的諧波（即基波頻率的整數倍）有所不同。

產生原因

諧波的產生主要是由于正弦電壓加壓于非線性負載時，基波電流發生畸變而產生的。這種畸變會導致電流中除了基波外還包含一系列的諧波分量。此外，電網中的阻抗、電容和電感等元件也可能與諧波發生相互作用，進一步加劇諧波的產生和傳播。

危害

諧波對電力系統和電力設備的危害是多方面的：

• 增加設備損耗：諧波會導致電力設備的額外損耗，降低設備的效率和使用壽命。
• 引起電壓波形畸變：諧波會導致電壓波形發生畸變，影響電力系統的穩定性和電能質量。
• 引發諧振：在某些情況下，諧波可能與電網中的電容和電感等元件形成諧振電路，導致諧振現象的發生，進一步加劇諧波的危害。

治理措施

為了降低諧波對電力系統和電力設備的危害，需要采取一系列的治理措施。這些措施包括：

• 改善設備性能：通過改進電力設備的設計和制造工藝，降低其非線性特性，減少諧波的產生。
• 增加濾波裝置：在電力系統中安裝濾波器等裝置，對諧波進行吸收和抑制，降低諧波的傳播和危害。
• 優化電網結構：通過優化電網的結構和布局，減少諧波在電網中的傳播路徑和范圍。

綜上所述，諧波是電力系統中一個重要的概念，其產生、傳播和危害都需要得到充分的關注和有效的治理。