电力系统中的谐波问题：非线性负载影响与解决方案概述

电力系统中的谐波问题分析主要关注非线性负载引起的电流波形失真。在现代电力系统中，非线性负载如开关模式电源(SMPS)、调速电机、电子设备（如个人电脑、激光打印机）、电池充电器和不间断电源(UPS)等由于其工作原理，会产生高频的、非正弦波形的电流，即谐波电流。这些电流通常由高振幅的短脉冲构成，导致电流和电压波形的严重失真，表现为总谐波失真(THD)。 在电力系统中，单相非线性负载多见于办公大楼，而三相非线性负载则广泛存在于工厂和工业环境。由于计算机系统广泛使用SMPS，这种设备产生的谐波电流占据了大多数配电系统中的非线性负载。这些谐波电流通过电力线路向后传播，会对其他设备产生负面影响，例如： 1. 通信干扰：谐波电流可能导致信号干扰，引起通信设备的误操作和数据错误。 2. 过热问题：电力设备如电缆、变压器和备用发电机可能因谐波导致过热，增加维护成本和设备寿命损耗。 3. 电压与环流：谐波会引起额外的电压和环流损失，影响供电效率。 4. 元器件损害：谐波可能导致设备内部元件的过载，引发元器件失效和寿命缩短。 5. 计量误差：谐波可能导致电能计量不准确，增加电费负担。 6. 火灾风险：过高的谐波可能导致配线和配电系统过热，甚至引发火灾。 7. 系统性能下降：谐波会降低系统的功率因数，减少实际可用的功率，影响整体运行效率。 为了解决这些问题，电力系统需要采取谐波抑制措施，例如安装谐波滤波器、采用线性化技术改造非线性负载，以及实施谐波管理标准，以确保电网的稳定性和设备的正常运行。此外，对谐波的研究也在不断深入，包括开发新的谐波测量和补偿技术，以降低其对电力系统的潜在危害。图1中的示例展示了不同谐波频率及其在系统中的作用，以及如何通过理论分析和实践应对来防止谐波引起的系统问题。