浅谈电能质量问题与滤波器的发展

谐波具有以下危害。

1)由于谐波的存在，增加了系统中元件的附加谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的使用效率。大量的3次谐波流过中线时，会使线路过热甚至发生火灾。

2)谐波影响各种电气设备，特别是电机类设备的正常工作。谐波对旋转电机和变压器的影响，首先主要是引起附加损耗，谐波电流流过电机和变压器时，将会增加铁心损耗以及铜损，引起过热。谐波损耗对变压器的影响通常要大于对电机的影响，比如电弧炉变压器由于熔炼过程中的电流的剧烈波动，造成寿命的明显缩短。谐波对旋转电机和变压器的影响其次是产生机械振动、噪声和谐波过电压。当谐波频率接近电机的固有振动频率时，会引起电机的强烈

振动。这些影响可能缩短电机寿命，甚至损坏电机。谐波电流引起的附加损耗通常折算成等值的基频负序电流来进行估算。

3)电力系统中电容器的应用可能会导致的谐振，是一个需要非常重视的问题。当谐波频率与输电系统固有的特征频率重合时，可能会放大谐波分量，产生非常大的电压和电流。这导致设备的附加损耗和发热，缩短电容器寿命，以致造成设备故障。大量调查表明，电容器和与之串联的电抗器的烧毁在谐波引起的事故中约占75%。

4)谐波电流除了会增加继电器的发热和损耗之外，还会导致动作特性改变，以致造成保护装置的拒动或误动。比如以电磁型电压继电器为例，当含谐波的畸变电压作用于继电器时，动作值总是比继电器刚好动作的基波分量电压合理值大，即过电压继电器有可能出现拒动，而欠电压继电器则可能误功。此外，在动态情况下，如投入空教变压器时会产生诸波含量很高的励磁涌流，造成继电器误动作而使开关跳闸。

利用设置作为谐波源的非线性负荷附近的无源滤波器(PassiveFilter, PF)即由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的并联滤波装置来控制谐波电流。通常将产生谐波的负荷看做是谐波电流源。无源滤波器的作用是为谐波电流i提供一个低阻抗的通路或谐振回路，通过分流非线性负荷所产生的谐波电流来减少流入电网的谐波电流isH。根据结构不同，无源滤波器可分为带通滤波器(包括单调谐滤波器、双调谐滤波器、三调谐滤波器)、高通滤波器、C型阻尼滤波器和桥式滤波器等。无源滤波器具有以下特点。优点：无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低。

缺点：通带内的信号有损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。