谐波源的分类及故障检测方法

谐波(harmonic wavelength)，是一个数学或物理学概念，在振动学里认为一个振动产生的波是一个具有一定频率的振幅最大的正弦波叫基波，这些高于基波频率的小波就叫作谐波。一般是对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。如今应用在工业、商业和民用电网中产生谐波的谐波源主要有哪些分类及其特征。

其一是铁磁饱和型。主要指各种带铁心的电力设备，铁芯饱和电流、励磁电流及在投入或电压恢复时的励磁涌流都是非正弦波，含有高次谐波，这也是供电系统的谐波源，典型的如变压器、电抗器、互感器等。变压器正常运行时，铁芯处于磁饱和状态。当外施电压是正弦波时，主磁通也是正弦波。由于铁芯饱和，励磁电流波形畸变为尖顶波，考虑到磁滞影响，励磁电流波形不再是对称于最大值。谐波电流的大小与变压器的铁芯材料、磁通密度、结构和使用条件等因素有关，取决于铁芯的饱和程度。变压器励磁电流的特征谐波以3、5、7次为主，3次谐波电流约占15%～55%，5次谐波电流约占3%-25%，7次谐波电流约占2%～10%。

其二是电子开关型。主要指各种交直流换流设备，如整流器、逆变器、双向晶闸管及可控硅开关设备等。广泛应用与冶金、化工、电气化机车等行业，包括家用电器、节能灯具和电力系统直流输电等都是电子开关型谐波源。典型的谐波源如电力机车，变频器，中频炉，电化学槽，轧机，家用电器(电视机、节能灯、计算机、空调机、电冰箱、洗衣机等)。而电子开关型负载产生的特征谐波主要与整流器的脉动数(即6脉动与12脉动)相关，其各次谐波(即5、7、11、13次)可使总电流畸变率约在10%左右。

其三是电弧型。主要指各种炼钢炉、金属熔化设备、电焊机群等。电弧炉是利用电弧的热量熔化金属原料，在熔化期内，由于熔化的炉料倒塌，使电极发生短路，引起电流冲击。由于电极分别控制，三相电弧炉的各相电阻也不可能同步变化，甚至差异很大，造成三相电流不对称。电弧电阻又是非线性的，并且随着电弧电压瞬时值的变化而变化。因此，电弧炉是一种冲击性、不对称、时变和非线性负荷，是系统中另一种主要的谐波源。

谐波故障检查的5个基本步骤：

故障检测检查首先要携带真实有效值数字万用表和电流钳对电力设施进行测试。这里要进行5个基本的测量。首先检查用电负载：查看一下用电负载的类型。如果有大量的PC机，打印机，可调速电机，固体电路控制加热器和某些类型的荧光灯，谐波存在的可能性就非常大。

检查变压器的温度：找到给非线性负载供电的变压器，查看温度是否过高。同时要检查其散热的风扇没有被遮挡。

检查变压器二次侧电流：用仪表检查变压器的电流，首先检查所用测试仪表的电压等级是否满足被测的变压器;测量并记录变压器二次侧每相的电流以及中线电流(如果使用中线);计算负载的kVA并和变压器铭牌上列出的数值进行比较。如果有谐波，即使计算出来的kVA值小于铭牌上的额定值，变压器仍可能过热;如果变压器二次侧是四线制系统，将测量的中线电流和预估的不平衡相电流数值比较(中线电流是相电流的矢量和，如果相电流的幅度和相位平衡中线电流应该为零)。如果中线电流比预计的值高，那么就很有可能有三次谐波的存在，变压器就应该降载使用;测量中线电流的频率。中线上150Hz的电流数值大部分是三次谐波构成的。

检查辅配电盘的中线电流：检查给单相非线性负载供电的辅配电盘。测试每个支路中线的电流并和使用的电线的额定容量相比较。检查中线母线和馈线的发热和褪色情况。此时，非接触红外测温探头(例如福禄克公司的80PK)是非常有用的。

检查插座上中线至地线的电压：插座支路的中线过载有时可以通过测量插座上中线至地的电压来发现。测量电压要在负载工作时进行。电压小于2V是正常情况。高于2V则表示有麻烦。再测量频率，150Hz表示有很强的谐波出现，而50Hz表明三相不平衡。