1低压电网谐波污染的严重性
　　近三十年来，在被日益广泛应用的各种电力电子装置中，整流装置所占的比例最大，逆变器、直流斩波器等所需的直流电源主要来自整流电路，常用的晶闸管相控整流电路或二极管整流电路都是严重的谐波源。计算机、彩色电视、各种办公设备和其他家用电器的普及也会造成谐波污染。上述电气设备的单台容量虽然很小，但数量却极为庞大，其内部大都含有开关电源，各类开关电源、变频器的用量越来越多，加上荧光灯产生的谐波，使电源的谐波污染日益突出，谐波电压和谐波电流引起电源波形的严重畸变，影响到对电力用户的供电质量。在低压电容器无功补偿装置上还可能由于谐波的放大，产生并联电容器的损坏或谐振事故，因此对低压电网的谐波治理和无功补偿装置的改进是当前电力系统中亟待解决的重要课题。
2低压电网中谐波分量的限值
　　为了限制谐波源注入电网后产生不良影响，必须把电压和电流的谐波分量控制在允许的范围内，使连接在电网中的电气设备免受谐波的干扰。GB/T14549—1993《电能质量公用电网谐波》对注入低压电网中谐波电流允许值和谐波电压限值的规定分别见表1和表2。表1低压电网谐波电流允许值（均方根值）
（基准短路容量10MVA）谐波次数/次
谐波电流允许值/A2
783
624
395
626
267
448
199
21谐波次数/次
谐波电流允许值/A10
1611
2812
1313
2414
1115
1216
9.717
18谐波次数.次
谐波电流允许值.A18
8.619
1620
7.821
8.922
7.123
1424
6.525
12表2低压公用电网的谐波电压（相电压）限值标称电压.kV总谐波畸变率.各次谐波含有率.奇次偶次0.385.04.02.0　对公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量10MVA时，可按公式（1）修正表1中的数值。I_n=I_kpS_k1/S_k2（1）式中，S_k1为公共连接点处的最小短路容量，MVA;Sk2为基准短路容量，MVA;I_kp为表1中第n次谐波电流允许值，A;I_n为短路容量为S_k1时的第n次谐波允许值，A。
应该指出:对于不同电压等级电网的电压总谐波畸变率的限值不同，电压等级越高，谐波限制越严。例如6～10kV、35～66kV及110kV电网，其电压总谐波畸变率分别规定为4.0、3.0和2.0;另外对偶次谐波的限制也要严于对奇次谐波的限制。
3电容回路的谐波放大和谐振
　　无功补偿装置和滤波装置主要由并联电容器及电抗器组成。在工频条件下，电容器的电抗值比系统的电感电抗值要大得多，不会发生谐振。但由于容抗X_C=1/ωC，感抗X_L=ωL，高次谐波条件下由于X_L的增加和X_C的减小，就可能发生并联谐振或串联谐振。这种谐振往往会使谐波电流放大到几倍甚至数十倍，会对电网及并联电容器和与之串联的电抗器产生很大的威胁，并可能使电容器和电抗器烧毁。根据有关资料报道，由于谐波而损坏的电气设备事故中，电容器事故约占40，电抗器事故约占30。电子式电能表占60，下面将介绍由于谐波及谐波放大引起的事故实例，以供参考。4由于谐波放大造成电容器损坏
　　某机关楼内部分无功补偿的低压电容器因过热而损坏，而这些电容器组接于向不间断电源（UPS）供电的回路上，见图1。当投入1组或2组50kvar电容器时，实测得谐波电流值及电压畸变率的数值见表3。
图1某办公楼低压电容器组接线图表3谐波电流实测值及电压畸变率谐波次数/次供电电流/A电容器组电流/A投入并联电容器容量/kvar050100501001600538512701425108114117459241130622833632713694416691728293电容器均方根电流/A
电压畸变率/
3.8
5.9
19.683364　　注:供电电流由测量点1处测得，电容器组电流由测量点2处测得。　　从表3中可知，当投入100kvar电容器组时出现严重的并联谐振，将由UPS产生的30A、11次谐波电流放大近10倍达到283A，电压畸变率达到19.6;由测量点2处测得:当投入电容器两组共100kvar时，电容器组的电流有效值高达364A，相当于100kvar电容器额定电流值的2.5倍，这足以充分说明引起电容器过热损坏的原因。
解决的措施:将每组50kvar电容器串联7的电抗器。其加装7串联电抗器后的实测值见表4。从表4中可看出:11次谐波放大和电容器的严重过载问题都得到了满意的解决，表4还给出了在最大非线性负载条件下测得的数据。测量结果表明谐波电流均在允许值之内，无放大现象，无功补偿和抑制谐波的效果均满意。表4每组电容器加装7串联电抗器后的实测值谐波次数/次供电电流/A电容器组电流/A投入并联电容器容量/kvar05010050100150177373569175151227513172010101377651111145424036813161514123电容器均方根电流/A
电压畸变率/
6.4
6.0
5.775.2151.5227.8
5用低压滤波器进行无功补偿和抑制谐波　　图2为不带电抗器的补偿电容器组接线图。由于6相交流拖动负载的性质谐波含量大，电压畸变率U_THD高达12，显然不带电抗器的补偿电容器组是不能采用的，采用带电抗器的5、7、11次滤波电容器组，进行无功补偿取得了良好的效果，基波供电电流大约下降了520A，大量谐波电流被有效吸收，供电质量达到规定的谐波限值。投入和不投入滤波器时的馈电电流及电压畸变率见表5。
图2不带电抗器的补偿电容器组接线图表5投入和不投入滤波器时的馈电电流及电压畸变率谐波次数/次运行方式滤波器
不投入投5次
滤波器投7次和
5次滤波器投各次
滤波器馈电电流/A基波
5
7
11
131387
402
44
245
381065
51
57
103
61956
51
1
77
5860
52
2
10
8电压畸变率.125.43.02.0
6因低压电容器组引起谐波放大　　某特种钢厂使用中频电炉生产，在400V低压供电母线上安装了120kvar用于无功补偿的并联电容器组，其接线图见图3。投入、运行后发现并联电容器经常过热，造成箱变内温升超标，温度保护经常动作报警，为了找出原因，现场进行了谐波测量，实测数据见表6。120Kvar800KVAZ＝4.4
图3用于无功补偿的并联电容器组接线图表6谐波次数/次电容器组电流/A各次谐波引起的电压畸变率.未投入电容器组电容器组入后基波
5
7
11160
80
36
229
7.6
1.2
2.2
9.6
2.6
11.2电压畸变率.
均方根电流值/A293
8.0
14.9　　　测量结果表明:电容器组通过的均方根电流I_C值为293A，相当于额定电流的1.63倍，是引起电容器损坏的原冈，切除电容器组的情况下电压畸变率已达8.0，投入电容器组后电压畸变率则高达14.9，因此根据非线性负载的性质，应选用滤波电容器组进行无功补偿。7低压无功补偿装置的合理选择7.1首先摸清负载的性质和谐波含量
　　采用普通的低压电容补偿成套装置，还是选择具有抑制谐波功能的滤波器成套装置，关键在于负载的性质和所产生的谐波分量的大小。谐波分量的数值可由谐波测试仪测得。对电力负载的性质要特别注意以下3点:①负载变化的幅度和频繁程度;②负载中是否具有容量较大的谐波源:③三相负载的不平衡程度。要求快速补偿和抑制谐波的行业，通常包括具有大量电焊机设备的汽车制造业、冶金行业、造纸行业、电梯及起重设备、大型商住楼，以及其他具有大量变频器和大容量荧光灯照明的场所。
7.2搜集配电网及负载的技术参数
　　搜集配电网及负载的有关参数，为设计滤波器的方案提供依据，通常包括:①电网的额定电压、运行电压和变化范围;②基波频率f的无功负载;③主要负载的性质、谐波次数及其分量值;④实测的电网电压畸变率;⑤不同运行方式下配电网的短路容量;⑥国家标准GB/T14549—1993及IEC标准对谐波电压和谐波电流的限值等。
7.3进行预测
　　根据网络参数，负载性质及初步提出的补偿方案，通过仿真模型的计算机计算，对是否可能发生谐波放大或谐波共振进行分析，做到心中有数。
7.4合理选择补偿装置
　　近二十余年来，国内外电工行业中先后开发了多品种的谐波滤波器和具有抑制谐波功能的低压无功补偿装置，主要包括:
　　（1）低压谐波滤波器，单柜输出容量60～300kvar滤波回路，适用于常见的5、7、11、13次谐波，各次滤波器分别由电容器及串联电抗器组成。
　　（2）低压3次谐波滤波器，非线性的单相负载如荧光灯、投射灯、计算机、打印机等，接入相与中性线之间，会产生3次谐波电流，并在中性线上进行并联叠加，造成电流和电压畸变。3次谐波电流除了会在中性线上引起过载危险外还会形成150Hz的磁场，因此要求从电网上滤除3次谐波电流，单柜输出容量一般为15～50kvar。
　　（3）固定式带调谐滤波器组，额定容量7.5～50kvar，1台固定式带调谐滤波器，由1台电容器和1台电抗器组成，电容器按需补偿的无功容量选择，电抗器电感值的选择要使LC回路形成串联谐振电路的谐振频率，低于电网相间存在的最低次谐波频率，通常是5次（250Hz），而调谐频率则往往按141Hz设计的。当高于调谐频率时带调谐滤波器是电感性的，不但不会放大典型的5次、7次和11次谐波，还可以吸收电网中低次谐波的一部分。
　　（4）自动投切带调频滤波电容器组，单柜额定容量15～75kvar，与常规的自动投切电容器组相似，由自动功率因数控制器进行控制，在400V，50Hz电网中使用时，其调谐频率通常为130、141Hz或189Hz，如需要时也可设计为204Hz。
　　（5）晶闸管投切电容器组（TSC），目前已基本取代用接触器投切的电容器组。
　　（6）有源滤波器，从技术上讲最先进，但价格贵，目前国内尚无此类批量的产品。其性能特点是:①优良的动态特性，响应时间小于1ms;②三相补偿谐波电流、谐波次数可达50次;③可消除中性线电流的3次谐波及其他零序性质的谐波;④功率损耗低;⑤在既消除谐波又进行无功补偿的操作模式下cosφ可补偿到1;⑥电子式的过载保护;⑦可以与各类滤波器组合使用。