电力系统谐波问题是一个复杂而重要的议题，尤其在现代社会中，电力电子技术的广泛应用加剧了这一问题。谐波是指在正弦波形的基波之外，频率为基波整数倍的电压或电流成分，它们是由非线性负载，如整流器、变频器等设备产生的。这些谐波对电力系统的稳定运行和电能质量造成了显著影响。
谐波对电力系统的危害主要体现在以下几个方面：
1. 影响电力线路和保护设备的稳定运行。谐波可能导致电磁式和感应式继电器的误动作，降低保护系统的可靠性。晶体管继电器虽有优势，但受谐波影响也可能出现误动或拒动，威胁电力系统安全。
2. 降低电能质量。谐波导致电压和电流波形畸变，增加中性线电流，影响电网的稳定。例如，3次谐波在三相系统中可能导致中性线过载。
3. 对电力设备造成损害。谐波使电容器运行电压上升，可能导致局部放电和绝缘介质老化，缩短电容器寿命，甚至引发爆炸。谐波也增加了变压器的铜耗和铁耗，导致额外损耗。对于电力电缆，谐波可能引起趋肤效应，增加交流电阻，降低允许电流。此外，谐波可能与电感和电容形成谐振，影响系统稳定性。
4. 对用电设备的影响。谐波对电动机产生额外损耗，降低效率，增加温升，限制其运行条件。负序谐波可能导致电动机反向转矩，降低出力。谐波过电压可能破坏电机绝缘，影响轴承油膜，缩短电机寿命。对于低压开关设备，谐波可能导致断路器误动作，影响其正常工作。
为了减少谐波的影响，需要采取抑制和治理措施：
1. 降低谐波源的谐波含量。例如，增加整流器的脉动数可以有效减少谐波电流，因为谐波电流与脉动数成反比。
2. 使用有源滤波器或无源滤波器。有源滤波器能够主动补偿谐波，而无源滤波器通过滤除特定频率的谐波来改善电能质量。
3. 设计合理的电网结构和负载配置，避免谐波放大和共振。
4. 对非线性负载进行管理和限制，如限制单个设备的谐波发射水平，确保整体系统谐波水平在可接受范围内。
5. 定期监测和分析电网谐波，及时发现并处理谐波问题。
谐波对电力系统构成的威胁不容忽视，需要通过综合的技术手段和管理策略进行有效抑制和治理，以保障电力系统的稳定运行和电能质量。对于电力系统的设计者、运维人员和管理者而言，理解和掌握谐波问题及其解决方案至关重要，这对于提高电力系统的安全性和经济性具有深远意义。
