谐波电流危害（谐波电流耗电吗）

周期信号通过傅里叶变换可以分解为直流分量C0与不同频率的正弦信号的线性叠加：

在，

为m 次谐波的表达式，cm 表示m 次谐波的幅值，其角频率为m，初始相位为m，有效值为cm/2。

当m=1时，

为基波分量的表达式，其角频率为，初始相位为1，其均方根值c1/2称为基波的有效值。

/2是基波成分的频率，称为基波频率。基波成分的频率等于交流信号的频率。 m次谐波的频率是基波频率的整数倍（m倍）。

谐波电流是一切谐波问题的根源，谐波电压也是由谐波电流引起的。因此，我们在研究谐波带来的危害时，主要是指谐波电流的危害。谐波电流的危害主要包括7个方面：

1、导致电缆过热，降低使用寿命

当谐波电流流过电缆时，会导致电缆过热。造成这种现象的原因是交流电的集肤效应。

集肤效应是交流电流流过导体并集中在导体表面的物理现象。电流的频率越高，电流越集中在导体表面。由于趋肤效应，当频率较高的谐波电流流过导体时，导体的有效截面积小于导体的实际截面积。横截面积小意味着阻力更大，也就意味着会产生更大的热量。当频率较高的谐波电流流过导体时，导体所呈现的电阻大于基波电流，因此相同幅值的谐波电流比基波电流产生更大的热量。

2、造成变压器过热，降低其使用寿命。

当谐波电流流过变压器时，会导致变压器发出额外的热量，导致变压器在未达到额定功率时过热，导致变压器实际容量减少。在工业中，一些变压器的负载主要是变频器、中频炉等谐波源设备。这时发现变压器只达到50%负载时温度过高。在业务中，随着一些建筑物中节能灯、以PC为代表的信息设备等非线性负载的增加，变压器过热的现象也很常见。

温度过高会缩短变压器的寿命。为了避免变压器过热，当负载为谐波源时，必须对变压器进行降额（使变压器不在额定功率下运行）。专门为谐波条件设计的一类变压器称为K 级变压器。该变压器的绕组和铁芯专为更高功率而设计，并且可以承受谐波电流产生的额外热量。

谐波电流引起变压器过热的原因是谐波电流增加了线圈绕组的电阻损耗（称为铜损）和铁芯的损耗（称为铁损）。谐波电流在导体中造成较大损耗的原因是集肤效应。

谐波电流导致铁芯损耗增加的原因是铁芯的涡流损耗和磁滞损耗。涡流损耗的含义是线圈产生的交流磁场在铁芯上感应出电流，电流在铁芯的电阻上发热，造成能量损失。电磁炉就是利用了这个原理。另一种是磁滞损耗，即磁芯内部磁畴在磁场作用下不断翻转所消耗的能量。

损失的两部分都与频率有关。频率越高，损耗越大。

3、造成无功补偿装置损坏

谐波电流对无功补偿装置的影响也很普遍，这实际上已经成为企业节能技术改造中不可避免的问题。节能改造中广泛使用变频器，变频器产生严重的谐波电流。这些谐波电流对原有的无功补偿装置造成了不同程度的损坏。常见现象包括：

无功补偿装置无法投切：这种情况通常发生在无功补偿控制器含有谐波保护装置时。当检测到谐波电流过大时，设备进入保护状态，并提示谐波电流过大。信息；

无功补偿装置中的熔断器熔断：这是由于流经补偿装置的电流过大造成的；

无功补偿装置中的电容器炸裂：这是由于补偿电容器中流过过大的电流，导致电容器过热。

有时，不仅无功补偿器失效，甚至变压器也被损坏。谐波电流造成这些危害的根本原因是谐波电流在无功补偿装置和变压器构成的回路中产生LC并联谐振。 LC并联谐振会导致电流流动烧毁无功补偿装置。

4、三次谐波的特殊危害

在处理谐波问题时，三次谐波电流需要特别注意。三次谐波电流之所以危害性很大，是因为三次谐波电流叠加在中性线上，会导致中性线电流过大，引发火灾隐患。

5. 对其他电子设备的不良影响

谐波电流越来越多地对其他电子设备造成不利影响。这主要是因为现代电子设备对电能质量的要求越来越高。当电源电压含有较多谐波电压成分时，会对电路产生不利影响。

谐波电流本身不会影响其他设备。我们所说的谐波对其他设备的影响是由谐波电压引起的。也就是说，当谐波电流流过系统阻抗时，就会产生谐波电压，谐波电压对电子设备产生不利影响。

谐波电压对其他设备的不利影响主要体现在以下几个方面：

数控设备、PLC、数控机床等，出现故障；

信号采集系统、测量仪器等精度降低；

电机振动并过热。

6、造成意外跳闸

谐波电流引起的典型故障现象是意外跳闸，即当电路的负载远未达到额定负载时，电路保护装置就会动作。

单相电路跳闸的原因大多是由于电流峰值过大，导致电路保护装置动作。从前面的分析可以看出，单相整流电路的电流波形是脉冲波形。由于电流持续时间短，要输出相同的功率，脉冲电流的幅度必须高。换句话说，脉冲电流必须提供与正弦波电流相同的功率，或者换句话说，脉冲电流必须与正弦波电流具有相同的有效值，因此脉冲电流的峰值必须为远高于正弦波电流的峰值。具体高多少与整流电路中滤波电容的大小、负载的大小等因素有关，约为23倍。如果电路保护装置通过检测峰值电流来动作，就会发生误动作。

当电路保护装置的触发条件包括负序电流时，如果电流中含有较大的负序谐波电流分量（如5次谐波电流），则可能会触发电路保护装置。

7.造成额外的能量损失

谐波电流引起的额外功耗主要体现在两个方面：无功功率和电阻损耗。

功率等于电压和电流的乘积。只有当电压和电流具有相同频率和相位时，即电压和电流具有相同频率和相同相位时，发出的功率才是有功功率。谐波电流的频率与基波电压不同，因此产生的功率是无功功率。

流经变压器和电缆的谐波电流会产生热量。根据能量转换规律，这部分热能也必须来自发电厂。因此，如果减少谐波电流引起的各种发热，就可以节省能源。

由于电力电子设备、变频器、中频炉等的大量使用，谐波电流的危害已成为最严重的电能质量问题。解决谐波电流危害最有效的方法是在谐波源所在地消除谐波电流。这时，以上七个方面的问题就迎刃而解了。