電網諧波是電網中存在的除基波電壓、電流以外的高次諧波分量。
向公用電網注入諧波電流或在公用電網上產生諧波電壓的電氣設備稱為諧波源。具有非線性特性的電氣設備是主要的諧波源,例如帶有功率電子器件的變流設備,交流控制器和電弧爐、感應爐、熒光燈、變壓器等。
諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。當電流流經負載時,與所加的電壓不呈線性關系,就形成非正弦電流,從而產生諧波。
諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù),根據(jù)法國數(shù)學家傅立葉(M.Fourier)分析原理證明,任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波,每個諧波都具有不同的頻率、幅度與相角。諧波可以區(qū)分為偶次與奇次諧波。
在平衡的三相系統(tǒng)中,由于對稱關系,偶次諧波已經被消除了,只有奇次諧波存在,奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。我國工業(yè)企業(yè)也越來越多的使用產生諧波的電氣設備,例如晶閘管電路供電的直流提升機、交-交變頻裝置、軋鋼機直流傳動裝置、晶閘管串級調速的風機水泵和冶煉電弧爐等。這些設備取用的電流是非正弦形的,其諧波分量使系統(tǒng)正弦電壓產生畸變。諧波電流的量取決于諧波源設備本身的特性及其工作狀況,而與電網參數(shù)無關,故可視為恒流源。 各種晶閘管電路產生的諧波次數(shù)與其電路形式有關,稱為該電路的特征諧波。
除特征諧波外,在三相電壓不平衡,觸發(fā)脈沖不對稱或非穩(wěn)定工作狀態(tài)下,上述電路還會產生非特征諧波。進行諧波分析和計算最有意義的是特征諧波,如果5,7,11,13次等。如直流側電流波紋較大,則5次諧波幅值將增大,其余各次諧波幅值將減少。 當電網接有多個諧波源時,由于各諧波源的同次諧波電流分量的相位不同,其和將小于各分量的算術和。 變壓器激磁電流中含有3,5,7等各次諧波分量。由于變壓器的原副邊繞組中總有一組為角形接法,為3次諧波提供了通路,故3次諧波電流不流入電網。但當各相激磁電流不平衡時,可使3次諧波的殘余分量(最多可達20%)進入電網。