1. 何謂諧波？

在供電系統中諧波產(chǎn)生的直接原因是因為離散系統負荷引發(fā)。當電流量流經(jīng)負荷時(shí)，與所加的電流不呈線(xiàn)性相關(guān)，就形成非正弦電流量，即電源電路中有諧波產(chǎn)生。諧波頻段是基波頻段的整倍率，根據德國數學(xué)家傅立葉(M．Fourier)分析原理證明，任何重復的波形圖都可以轉化為帶有基波頻段和上述為基波倍率的諧波的正弦波份量。諧波是正弦波，每個(gè)諧波都具有不同的頻段，頻率與相角。諧波可以區分為偶次與奇次性，第3、5、7次偏號的為奇次諧波，而2、4、6、8等為偶次諧波，如基波為50赫茲時(shí)，2次諧波為l00Hz，3次諧波則是250赫茲。一般地講，奇次諧波引起的傷害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相電系統中，因為對應點(diǎn)關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在。對于三相電整流負荷，出現的諧波電流是6n±1次諧波，比如5、7、11、13、17、19等，軟啟動(dòng)主要產(chǎn)生5、7次諧波。

“諧波”一詞源于聲學(xué)。有關(guān)諧波的數學(xué)分析在18時(shí)代和19時(shí)代已經(jīng)打下基礎了良好的基礎。傅里葉等人明確提出的諧波分析方法迄今為止仍被市場(chǎng)應用。供電系統的諧波問(wèn)題距今20時(shí)代20年代和30年代就引起了人們的注意。那時(shí)候在德國，因為使用靜止不動(dòng)汞弧變流器而造成了電流、電流量波形圖的畸變。1945年J.C.Read發(fā)布的有關(guān)變流器諧波的文獻綜述是初期有關(guān)諧波探討的經(jīng)典文獻綜述。

到了50年代和60年代，因為高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展，發(fā)布了有關(guān)變流器引起供電系統諧波問(wèn)題的大量文獻綜述。70年代至今，因為電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種電力工程電子裝置在供電系統、工農業(yè)、交通運輸及家庭中的應用日漸廣泛，諧波所造成的傷害也日趨嚴重。世界各地都對諧波問(wèn)題給予完全和關(guān)注。國際上舉辦了多次有關(guān)諧波問(wèn)題的學(xué)術(shù)會(huì )，不少?lài)液蛧H學(xué)術(shù)研究組織都擬定了限制供電系統諧波和用電量設備諧波的標準和要求。

諧波探討的含義，公德意味著(zhù)諧波的危害十分嚴重。諧波使動(dòng)能的生產(chǎn)、傳輸數據和利用的速率降低，使配電設備超溫、產(chǎn)生震動(dòng)和的噪音，并使絕緣層脆化，使用期減短，甚至發(fā)生常見(jiàn)故障或損壞。諧波可引起供電系統部分并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量調大，造成電容等設備損壞。諧波還會(huì )引起繼電保護和保護裝置誤動(dòng)作，使動(dòng)能記量出現錯亂。對于供電系統外界，諧波對通訊設備和通訊設備會(huì )產(chǎn)生嚴重干撓。

2. 諧波抑止

為解決電力工程電子裝置和其他諧波源的諧波污染問(wèn)題，思路有多條：一條是掛設諧波賠償裝制來(lái)賠償諧波，這對各種諧波源都是適用的；另一條是對電力工程電子裝置自身進(jìn)行改建，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因素可控制為1，這當然只適用作為主要諧波源的電力工程電子裝置。

掛設諧波賠償裝制的傳統方法就是采用LC調諧濾波器。這種方法既可賠償諧波，又可賠償無(wú)功功率，而且結構簡(jiǎn)單，一直被廣泛使用。這種方法的主要短處是賠償特點(diǎn)受電力網(wǎng)特性阻抗和運作情況影響，易和系統發(fā)生并聯(lián)諧振，造成諧波調大，使LC濾波器過(guò)壓甚至損壞。除此以外，它只能賠償固定頻段的諧波，賠償效果也不甚理想化。

3. 無(wú)功補償

人們對有功功率的理解好容易，我們要深刻認識無(wú)功功率卻并不是信手拈來(lái)的。在正弦電源電路中，無(wú)功功率的定義是清楚的，而在帶有諧波時(shí)，迄今為止尚未獲得堪稱(chēng)的無(wú)功功率界定。但是，對無(wú)功功率這一定義的重要性，對無(wú)功補償重要性的認識，確是相同的。無(wú)功補償應含有對基波無(wú)功功率補償和對諧波無(wú)功功率的賠償。

無(wú)功功率對供配電系統和負載的運作都是十分重要的。供電系統網(wǎng)絡(luò )部件的特性阻抗主要是電理性的。因此，粗略說(shuō)，為了輸送機有功功率，就要求送電端和受電web端電流有個(gè)相位差，這在相當寬的范圍之內可以實(shí)現；而為了輸送機無(wú)功功率，則要求兩端電壓有一副值差，這只能在太窄的范圍之內實(shí)現。不僅大部分網(wǎng)絡(luò )部件耗費無(wú)功功率，大部分負荷也需要耗費無(wú)功功率。網(wǎng)絡(luò )部件和負荷所需要的無(wú)功功率必須從網(wǎng)絡(luò )中某個(gè)地方獲得。顯而易見(jiàn)，這些無(wú)功功率如果都要由發(fā)電機組提供并經(jīng)過(guò)長(cháng)距離傳輸是不科學(xué)的，通常也是不可能的。合理的方法應是在需要耗費無(wú)功功率的地方產(chǎn)生無(wú)功功率，這就是無(wú)功補償。

無(wú)功補償的作用主要有多方面：

（1）提升供用電系統及負荷的功率因素，降低設備容積，降低輸出功率耗損。

（2）穩定受電端及電力網(wǎng)的電流，提升供電系統質(zhì)量。在長(cháng)距離電力線(xiàn)中合適的地方設置動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝制還可以改進(jìn)輸電系統的穩定性，提升輸電能力。

（3）在電器化鐵道等三相負載不平衡的場(chǎng)所，通過(guò)適度的無(wú)功襝可以平衡三相電的有功及無(wú)功負荷。

造成電纜、電動(dòng)機和變壓器過(guò)熱，導致其使用壽命下降或損壞； 

引發(fā)斷路器誤動(dòng)作，區域性停電事故；

造成電容器過(guò)載或因故障而損毀；

導致中性線(xiàn)上出現大電流而引發(fā)系統故障；

誘發(fā)電網(wǎng)諧振；

電網(wǎng)中存在的諧波將降低供電效率；

如諧波污染等級過(guò)高，將得不到供電部門(mén)的入網(wǎng)批準。

傳統L/C濾波器只能消除特定的幾次諧波,而對其他的某次諧波則會(huì )產(chǎn)生放大作用。而且電容器容值會(huì )隨著(zhù)時(shí)間、環(huán)境發(fā)生變化，導致與系統發(fā)生 諧振，造成電容器設備損壞，影響配電系統正常運行。