答:谐波产生的原因:高次谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性,即所加的电压与产生的电流不成线性(正比)关系而造成的波形畸变。当电力系统向非线性设备及负荷供电时,这些设备或负荷在传递(如变压器)、变换(如交直流换流器)、吸收(如电弧炉)系统发电机所供给的基波能量的同时,又把部分基波能量转换为谐波能量,向系统倒送大量的高次谐波,使电力系统的正弦波形畸变,电能质量降低。当前,电力系统的谐波源主要有三大类。
1)、铁磁饱和型:各种铁芯设备,如变压器、电抗器等,其铁磁饱和特性呈现非线性。
2)、电子开关型:主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等,在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用,并正在蓬勃发展;在系统内部,如直流输电中的整流阀和逆变阀等。
3)、电弧型:各种冶炼电弧炉在熔化期间以及交流电弧焊机在焊接期间,其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性,使电流不规则的波动。其非线性呈现电弧电压与电弧电流之间不规则的、随机变化的伏安特性。对于电力系统三相供电来说,有三相平衡和三相不平衡的非线性特性。后者,如电气铁道、电弧炉以及由低压供电的单相家用电器等,而电气铁道是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。
谐波对电网的影响:
1、谐波对旋转设备和变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加,此外谐波还会引起旋转设备和变压器振动并发出噪声,长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。
2、谐波对线路的主要危害是引起附加损耗。
3、谐波可引起系统的电感、电容发生谐振,使谐波放大。当谐波引起系统谐振时,谐波电压升高,谐波电流增大,引起继电保护及自动装置误动,损坏系统设备(如电力电容器、电缆、电动机等),引发系统事故,威胁电力系统的安全运行。
当负荷是变频器、中频炉、直流电机等谐波源时，常常出现无功补偿装置烧毁的情况。特别是，随着变频器在电机节电领域的广泛应用，谐波电流对无功补偿装置的影响日益突出。这已经成为企业进行节能技术改造中不可回避的问题。节能改造中大量使用变频器，而变频器产生严重的谐波电流。这些谐波电流对原来的无功补偿装置造成了不同程度的损坏，常见的现象包括：
无功补偿装置不能投切：这一般发生在无功补偿控制器中包含谐波保护装置的场合，当检测到谐波电流过大时，装置进入保护状态，同时会显示谐波过大的提示信息;
无功补偿装置中的保险丝烧断：这是流过补偿装置的电流过大导致的;
无功补偿装置中的电容损坏(鼓肚)：这是流过补偿电容的电流过大，导致电容过热引起的。
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与变压器构成的回路中发生了谐振。
电路谐振的原理与机械谐振的原理相同。机械谐振是指物体在外力的作用下以其固有的振荡频率振动，当外力作用的频率与物体的固有振荡频率相同时，物体的振幅变得越来越大，即使较小的外力也能够导致很大的振幅，这就是谐振现象。秋千的道理就是如此，只要游戏者按照秋千摆动的频率施加外力，秋千的摆动幅度就会越来越大。有些物体，当振动幅度过大时，就发生了损坏。图1所示的是一座桥梁在风力的作用下，产生谐振，然后发生坍塌的情况，这座桥梁投入使用仅仅几个月的时间。
图1 机械谐振现象
在电力系统中，变压器与无功补偿电容构成了一个LC并联电路，如图2所示。这个电路有一个固有的振荡频率f0，当f0与谐波的频率相同时，就会产生谐振现象，在电容和变压器回路中产生很强的谐波电流，导致电容甚至变压器烧毁。
图2 补偿装置与变压器构成的并联谐振电路
解决这个问题的方法有两个，一个是将无功补偿装置改为抗谐波类型的，具体方法是在补偿电容上串联电抗器，使LC串联支路的谐振频率低于可能出现的最低谐波频率。
另一个方法是在谐波源负载的电源线输入端安装一个谐波滤波器，减小向电网注入的谐波电流。实现这个目的的设备就是HTHF谐波滤波器。实际上，企业在进行节能改造时，只要对节电柜提出谐波电流的限制要求，就能够回避这种风险。对节电柜的谐波电流的限制要求可以采用GB17625标准。只要接入电网的设备全部满足GB17625标准，就能够彻底避免谐波电流带来的危害。
