如果有心观察电力系统波形的朋友，会发现电力系统中谐波主要以奇次谐波（3次、5次等）为主，而偶次谐波则相对含量较少，包括标准GBT 14549 《电能质量公用电网谐波》中对于偶次谐波的允许值也相对奇次谐波明显小一些。那么原因是什么呢？这主要源于电力系统电压和电流波形的对称性以及非线性负载的特性等多重原因。本篇文章就来详细剖析下！
当然以上是基于电力系统正常情况下的特征。当系统出现故障时、变压器合闸出现励磁涌流时就不是这个特征。
文章开始先展示下某线路正常情况下以及短路情况下的谐波特征情况，供参考：
正常情况下的基波以及各次谐波波形如下，很明显奇次谐波为主：
短路情况下的基波以及各次谐波波形如下，此时二次谐波为主：
励磁涌流的波形就不在此展示，在之前文章都有展示，其内二次谐波含量较多，也是励磁涌流的典型特征，保护用来区分短路电流和励磁涌流。
一、正弦波的半波对称性：
理想状态下，交流电网的电压和电流波形是完美的正弦波，具有半波对称性。也就是说波形在时间轴上平移半个周期后，其值变为原值的相反数，满足这种对称性的波形具有半波对称性。
傅里叶分析证明：具有半波对称性的周期波形，其傅里叶级数展开式中只包含奇数次谐波（1次、3次、5次、7次...），而偶次谐波（2次、4次、6次...）的系数为零。具体我们看周期函数的傅里叶级数展开式便可知，当偶次谐波时，将t+T/2的量代入计算可抵消；奇次谐波时不会抵消：
二、非线性负载的响应以及偶次谐波的小概率产生：
我们都知道，电力系统中的主要谐波源是非线性负载，尤其近几年的电力电子设备。如整流器、逆变器、开关电源等。
这些非线性负载施加正弦波波形时，产生的波形会发生畸变。但关键点在于：
虽然畸变了，但这些波形通常仍然保持（或近似保持）半波对称性。
如上面的短路情况下的图片所展示的，若产生了显著的偶次谐波，则需要非对称的畸变：
最常见的比如产生励磁涌流时，铁芯设备产生直流偏磁时的不对称饱和或直接就是非对称涌流等。亦或者回路有单相半波整流器的情况，波形无法抵消；或者非线性元件的参数不对称等。但是往往从设计角度，还是更倾向对称性的设计。
三、三相系统的原本特征影响：
电力系统以三相交流系统为主，三相电压、电流在理想情况下对称，即相位互差120°，这种对称性会进一步过滤偶次谐波：
因为偶次谐波的频率是基波的偶数倍，其在三相中的相位关系与奇次谐波不同：
对于偶次谐波，比如二次谐波：各相相位差为2×120°=240°，可以相互抵消；而三次奇次谐波的相位差为3×120°=360°，即同相，此时显然不可以相互抵消。
因此，在分析、测量和治理电力系统谐波时，关注点主要集中在3次、5次、7次等奇次谐波上。当然，随着电力电子技术的发展，谐波频谱变得更加复杂，可能出现各种特殊情况，但从目前来看，奇次谐波的主导地位在传统设备和大多数场景下依然是适用的。返回搜狐，查看更多