當(dāng)治理對(duì)象擴(kuò)展至商鋪、車(chē)間等含有多臺(tái)非線性負(fù)載的場(chǎng)景時(shí)，諧波特性呈現(xiàn)頻譜復(fù)雜、動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)，需采用更智能的治理手段。

有源濾波器(APF)通過(guò)IGBT等全控型器件生成與諧波相位相反的補(bǔ)償電流，其核心優(yōu)勢(shì)在于對(duì)0-2kHz范圍內(nèi)任意次數(shù)諧波的實(shí)時(shí)跟蹤補(bǔ)償。某印刷車(chē)間安裝100A有源濾波器后，系統(tǒng)總諧波畸變率(THD)從25%降至4.7%，設(shè)備誤停機(jī)次數(shù)由每月3次降至零。安裝時(shí)需注意：APF應(yīng)并聯(lián)在配電母線處，靠近諧波源集中區(qū)域;容量選擇需考慮負(fù)載同時(shí)率，通常按總非線性負(fù)載電流的20%-30%配置;對(duì)于存在三相不平衡的場(chǎng)景，建議選用四線制APF以同時(shí)補(bǔ)償零序諧波。

在配電系統(tǒng)中引入隔離變壓器，可通過(guò)其漏感形成自然濾波效果。某汽車(chē)4S店在維修車(chē)間進(jìn)線端加裝一臺(tái)100kVA隔離變壓器后，3次諧波電壓從8%降至3.2%。設(shè)計(jì)時(shí)需注意變壓器短路阻抗的選擇，通常3次諧波抑制需5%以上的阻抗，若需兼顧5次諧波則需提升至7%。對(duì)于既有系統(tǒng)改造，可采用串聯(lián)電抗器的方式模擬變壓器阻抗。例如在變頻器進(jìn)線端加裝3%電抗率的進(jìn)線電抗器，可使電機(jī)電纜的共模電壓降低60%，同時(shí)抑制高頻諧波傳導(dǎo)。除硬件治理措施外，建立科學(xué)的運(yùn)維管理制度可有效預(yù)防諧波問(wèn)題惡化。

通過(guò)時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)諧波源設(shè)備的錯(cuò)峰運(yùn)行。某連鎖超市將20臺(tái)商用電磁爐分為兩組，每組運(yùn)行時(shí)間間隔1小時(shí)，使峰值諧波電流從120A降至75A。對(duì)于必須同時(shí)運(yùn)行的設(shè)備，可采用軟啟動(dòng)器限制合閘沖擊電流，某注塑車(chē)間通過(guò)此方法將啟動(dòng)時(shí)的5次諧波峰值降低40%。中性線虛接是導(dǎo)致3次諧波放大的常見(jiàn)隱患。建議每季度檢查配電箱內(nèi)中性線端子緊固度，使用紅外測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)連接點(diǎn)溫度。對(duì)于TN-C系統(tǒng)中性線與PE線重復(fù)接地的情況，應(yīng)改造為T(mén)N-S系統(tǒng)以消除零序諧波的傳導(dǎo)路徑。手持式電能質(zhì)量分析儀可快速定位諧波源。某寫(xiě)字樓通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，某層辦公區(qū)的5次諧波異常，最終鎖定為10臺(tái)老化電腦的開(kāi)關(guān)電源故障。對(duì)于預(yù)算有限的場(chǎng)景，可采用帶諧波分析功能的萬(wàn)用表進(jìn)行初步篩查，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)電壓THD與各次電流畸變率。

交流電網(wǎng)中，由于許多非線性電氣設(shè)備的投入運(yùn)行，其電壓、電流波形實(shí)際上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸變的非正弦波。對(duì)周期性交流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，得到的頻率與工頻相同的分量稱(chēng)為基波(fundamental)，得到的頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量稱(chēng)為諧波(harmonic，HR)，得到的頻率不等于基波頻率整數(shù)倍的分量稱(chēng)為間歇波(interharmonic，IHR)。任何重復(fù)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。

基波頻率為電網(wǎng)頻率(工頻50Hz)，諧波次數(shù)(h)是諧波頻率與基波頻率的整數(shù)比，間歇波次數(shù)(ih)是間歇波頻率與基波頻率的比值。如基波為50Hz時(shí)，2次諧波為100Hz，3次諧波則是150Hz。

諧波按照相序，分為正序諧波(第4、7、10、...、3h+1次)，負(fù)序諧波(第2、5、8、...、3h-1次)、零序諧波(第3、6、9、...、3h次)。按照諧波次數(shù)，分為偶次諧波、奇次諧波、間歇波(非整數(shù)次諧波)。

一般來(lái)說(shuō)，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中，由于對(duì)稱(chēng)關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在，對(duì)于三相整流負(fù)載，出現(xiàn)的諧波電流是6n±1次諧波，例如5、7、11、13等，變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。

是跟咱們電網(wǎng)頻率一樣的主流力量，比如咱們國(guó)家是50赫茲，那這股力量就是50赫茲的正弦波，我們叫它“基波”。

但除了這股主流力量，還有很多其他的小股力量，它們的頻率是基波頻率的整數(shù)倍。

比如，如果基波是50赫茲，那可能還有100赫茲、150赫茲、200赫茲等等這些頻率的波形。

這些頻率是基波整數(shù)倍的“小股力量”，就是我們說(shuō)的“諧波”。

它們就像是原本純凈的音樂(lè)里，突然混進(jìn)了一些不和諧的“雜音”或者“噪音”，讓整個(gè)電網(wǎng)的“音樂(lè)”聽(tīng)起來(lái)不那么舒服了。

那么，這些“諧音”究竟和設(shè)備故障燒毀有沒(méi)有直接關(guān)系呢?

坦白說(shuō)，不能簡(jiǎn)單地把所有設(shè)備燒毀的責(zé)任都推到諧波頭上，畢竟設(shè)備損壞的原因有很多，比如用得太猛了、線路短路了、電壓太高了、絕緣老化了、產(chǎn)品本身質(zhì)量不好、散熱條件差、平時(shí)沒(méi)好好維護(hù)等等。

但話(huà)說(shuō)回來(lái)，諧波確實(shí)是導(dǎo)致或加速設(shè)備“短命”的一個(gè)重要因素，它可不是個(gè)“省油的燈”，主要有這么幾大“罪狀”：

首先，它會(huì)讓設(shè)備“發(fā)燒”。

電流流過(guò)任何電器設(shè)備，都會(huì)因?yàn)殡娮璁a(chǎn)生熱量，這叫損耗。

但諧波電流的頻率高，變化快，它在設(shè)備里流竄的時(shí)候，會(huì)額外增加一種叫“渦流損耗”和“磁滯損耗”的東西。

打個(gè)比方，就像你用一根水管澆花，如果水流是平穩(wěn)的，水管會(huì)有點(diǎn)溫;但如果水流不停地抖動(dòng)、沖擊，水管肯定會(huì)更熱。

特別是對(duì)于電動(dòng)機(jī)、變壓器、電纜這些“大塊頭”來(lái)說(shuō)，諧波電流會(huì)讓它們內(nèi)部的溫度升高，甚至局部過(guò)熱。電力系統(tǒng)中理想的電壓、電流波形都是頻率為50Hz的正弦波，但是非線性電力設(shè)備 (大功率可控硅、變頻器、UPS、開(kāi)關(guān)電源、中頻爐等)的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的諧波電流，諧波電流耦合在線路上產(chǎn)生諧波電壓。對(duì)非正弦的畸變電流作傅立葉級(jí)數(shù)分解，其中頻率與工頻相同的分量為基波，頻率是基波頻率整數(shù)倍的分量為諧波。諧波是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。

諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過(guò)中線會(huì)使線路過(guò)熱，甚至引起火災(zāi)。

● 諧波會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲等;使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱;使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，以致?lián)p壞。

● 引起電網(wǎng)諧振，使得諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍，會(huì)對(duì)系統(tǒng)，特別是對(duì)電容器和與之串聯(lián)的電抗器形成很大的威脅，經(jīng)常使電容器和電抗器燒毀。

● 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)，特別是微機(jī)綜合保護(hù)器與自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失。諧波還會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計(jì)量誤差，給用電管理部門(mén)或電力用戶(hù)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

● 臨近的諧波源或較高次諧波會(huì)對(duì)通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量、計(jì)算機(jī)無(wú)法正常工作，重則導(dǎo)致信息丟失，使工控系統(tǒng)崩潰。ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過(guò)功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

理想的公網(wǎng)電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)提供單一且穩(wěn)定的頻率以及規(guī)定的電壓幅值。然而，諧波對(duì)公用電網(wǎng)和其他系統(tǒng)造成的危害不容忽視，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

諧波電流流經(jīng)變壓器時(shí)，會(huì)顯著增加鐵芯損耗，導(dǎo)致變壓器過(guò)熱，進(jìn)而縮短其使用壽命。

當(dāng)諧波電流通過(guò)交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，不僅使電動(dòng)機(jī)鐵芯損耗增大，還會(huì)引發(fā)轉(zhuǎn)子振動(dòng)，對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

電容器對(duì)高次諧波的阻抗非常小，因此當(dāng)含有高次諧波的電壓施加在電容器兩端時(shí)，電容器很容易過(guò)負(fù)荷而損壞。

諧波電流會(huì)導(dǎo)致電力線路的電能損耗增加。

諧波可能引起電力系統(tǒng)的電壓諧振，產(chǎn)生過(guò)電壓，有可能擊穿線路設(shè)備的絕緣。當(dāng)大量的3次諧波流過(guò)中性線時(shí)，線路可能過(guò)熱，甚至引發(fā)火災(zāi)。

諧波會(huì)使系統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置發(fā)生誤動(dòng)作，同時(shí)導(dǎo)致電氣測(cè)量?jī)x表的計(jì)量不準(zhǔn)確。

諧波產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)干擾會(huì)影響電子儀表和通訊系統(tǒng)的正常工作，從而降低通訊質(zhì)量。