當(dāng)治理對象擴展至商鋪、車間等含有多臺非線性負載的場景時，諧波特性呈現(xiàn)頻譜復(fù)雜、動態(tài)變化的特點，需采用更智能的治理手段。

有源濾波器(APF)通過IGBT等全控型器件生成與諧波相位相反的補償電流，其核心優(yōu)勢在于對0-2kHz范圍內(nèi)任意次數(shù)諧波的實時跟蹤補償。某印刷車間安裝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)備誤停機次數(shù)由每月3次降至零。安裝時需注意：APF應(yīng)并聯(lián)在配電母線處，靠近諧波源集中區(qū)域;容量選擇需考慮負載同時率，通常按總非線性負載電流的20%-30%配置;對于存在三相不平衡的場景，建議選用四線制APF以同時補償零序諧波。

在配電系統(tǒng)中引入隔離變壓器，可通過其漏感形成自然濾波效果。某汽車4S店在維修車間進線端加裝一臺100kVA隔離變壓器后，3次諧波電壓從8%降至3.2%。設(shè)計時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。例如在變頻器進線端加裝3%電抗率的進線電抗器，可使電機電纜的共模電壓降低60%，同時抑制高頻諧波傳導(dǎo)。除硬件治理措施外，建立科學(xué)的運維管理制度可有效預(yù)防諧波問題惡化。

通過時間控制器實現(xiàn)諧波源設(shè)備的錯峰運行。某連鎖超市將20臺商用電磁爐分為兩組，每組運行時間間隔1小時，使峰值諧波電流從120A降至75A。對于必須同時運行的設(shè)備，可采用軟啟動器限制合閘沖擊電流，某注塑車間通過此方法將啟動時的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，使用紅外測溫儀監(jiān)測連接點溫度。對于TN-C系統(tǒng)中性線與PE線重復(fù)接地的情況，應(yīng)改造為TN-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。某寫字樓通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，某層辦公區(qū)的5次諧波異常，最終鎖定為10臺老化電腦的開關(guān)電源故障。對于預(yù)算有限的場景，可采用帶諧波分析功能的萬用表進行初步篩查，重點監(jiān)測電壓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)備的投入運行，其電壓、電流波形實際上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸變的非正弦波。對周期性交流量進行傅里葉級數(shù)分解，得到的頻率與工頻相同的分量稱為基波(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，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)。

一般來說，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，由于對稱關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在，對于三相整流負載，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”，就是我們說的“諧波”。

它們就像是原本純凈的音樂里，突然混進了一些不和諧的“雜音”或者“噪音”，讓整個電網(wǎng)的“音樂”聽起來不那么舒服了。

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

坦白說，不能簡單地把所有設(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、平時沒好好維護等等。

但話說回來，諧波確實是導(dǎo)致或加速設(shè)備“短命”的一個重要因素，它可不是個“省油的燈”，主要有這么幾大“罪狀”：

首先，它會讓設(shè)備“發(fā)燒”。

電流流過任何電器設(shè)備，都會因為電阻產(chǎn)生熱量，這叫損耗。

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

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

特別是對于電動機、變壓器、電纜這些“大塊頭”來說，諧波電流會讓它們內(nèi)部的溫度升高，甚至局部過熱。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。對非正弦的畸變電流作傅立葉級數(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。大量三次諧波流過中線會使線路過熱，甚至引起火災(zāi)。

● 諧波會影響電氣設(shè)備的正常工作，使電機產(chǎn)生機械振動和噪聲等;使變壓器局部嚴(yán)重過熱;使電容器、電纜等設(shè)備過熱、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，會對系統(tǒng)，特別是對電容器和與之串聯(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。

● 諧波會導(dǎo)致繼電保護，特別是微機綜合保護器與自動裝置誤動作，造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失。諧波還會使電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計量誤差，給用電管理部門或電力用戶帶來經(jīng)濟損失。

● 臨近的諧波源或較高次諧波會對通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量、計算機無法正常工作，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)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負載所產(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)在以下幾個方面：

諧波電流流經(jīng)變壓器時，會顯著增加鐵芯損耗，導(dǎo)致變壓器過熱，進而縮短其使用壽命。

當(dāng)諧波電流通過交流電動機時，不僅使電動機鐵芯損耗增大，還會引發(fā)轉(zhuǎn)子振動，對機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

電容器對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，電容器很容易過負荷而損壞。

諧波電流會導(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次諧波流過中性線時，線路可能過熱，甚至引發(fā)火災(zāi)。

諧波會使系統(tǒng)的繼電保護和自動裝置發(fā)生誤動作，同時導(dǎo)致電氣測量儀表的計量不準(zhǔn)確。

諧波產(chǎn)生的附加磁場干擾會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。