理想的电阻、电感和电容都是线性负载,但是实际的电感可能是非线性负载,例如,带有铁心的电感,其电感量随着外加电压的变化而变化(随之而来的是阻抗的变化),因此是非线性负载。变压器产生谐波电流就是这个道理。

　　非线性负载的阻抗随着施加在其上的电压变化,这时流过它的电流与施加在它上面的电压不是线性关系。对这样的负载施加正弦波电压时，流过负载的电流值不再是正弦波，其中包含了谐波成分。

　　3 谐波畸变对电力系统的影响

　　关于谐波电流的危害已经有很多论文涉及,本文不再赘述,结合某公司出现的一些现象,介绍其分析过程。

　　3.1 变压器过热问题

　　某公司原有变压器容量为800kVA,增加备煤系统的圆盘给料机设备后,总的配电容量才到600kW,但是当设备投入使用后,出现变压器过热、欠压等现象,设备根本无法启动,直到并上另一台800kVA的变压器后,这个问题才得以解决。经过测试电流波形,认为这是由于谐波电流过大导致的。

　　首先,分析变压器过热的故障原因。交流电流流过导体时,会产生“趋肤效应”,这意味着:流过导体的交流电流并不是均匀分布在导体内,而是趋向于导体的表面,电流的频率越高,这种电流分布趋向于表面的现象越明显。由于导体仅流过导体的表面部分,因此导体的实际有效截面积就会减小,这意味着电阻增加,会产生更大的热量。根据文献可知,同样幅度(有效值)的电流,流过导体时,电流产生的热量与其频率的平方成正比。

　　因此,谐波电流流过导体时,会导致导体严重发热。例如,同样100A的电流,5次谐波在电缆中产生的热量是基波(50Hz)电流的25倍!导体发热量与谐波畸变率的关系如图5所示。