[科普中国]-电流谐波总畸变率

THDi(Total Harmonic Current Distortion)定义为总谐波电流有效值Ih与基波电流有效值之比。常以百分数表示。电流谐波总畸变率THDi=√（I2*I2+I3*I3+...+In*In）*100%/ I1，式中In--第n次谐波电流有效值，I1--基波电流有效值。总谐波畸变率是指周期性交流量中的谐波含量的方均根值与基波分量的方均根值之比的百分数。

电流总谐波畸变率T电流总谐波畸变率是指谐波电流方均根值与基波电流方均根值之比的百分数。谐波电流总畸变THDi=IH/I1*100%;其中IH为谐波电流含量，等于所有次谐波电流的平方和再开根号，I1为基波电流有效值。电流有效值之比。常以百分数表示。电流谐波总畸变率THDi=IH/I1*100%，式中In--第n次谐波电流有效值，I1--基波电流有效值1。

谐波电压总畸变率THDu=UH/U1*100%;谐波电流总畸变率THDi=IH/I1*100%;其中UH为谐波电压含量，等于所有次谐波电压的平方和再开根号，U1为基波电压有效值。其中IH为谐波电流含量，等于所有次谐波电流的平方和再开根号，I1为基波电流有效值。

电压谐波总畸变率电压谐波畸变率以各次谐波电压的均方根值与基波电压有效值之比的百分数来表示。

电压谐波畸变率THDu=UH/U1*100%;式中Un--第n次谐波电压有效值，U1--基波电压有效值。

总谐波畸变率谐波畸变率，在电气工程学科中表征波形相对正弦波畸变程度的一个性能参数，缩写为THD（Total Harmonics Distortion）。其定义为全部谐波含量均方根值与基波均方根值之比，用百分数表示。

傅里叶法分析对总谐波畸变率进行分析2。根据傅立叶分析的理论，任何周期信号可以视为一系列不同频率、幅值和相位的正弦信号的叠加，包括和原始信号同周期的信号（基波）和更高频率的正弦信号（谐波）。以电压信号为例，如基波电压的有效值为U1，二次谐波电压的有效值为U2，……，一般地，可以记n次谐波的有效值为Un。

对于工程应用中的实际信号，如电网电压，通常认为其基波频率为50Hz，但是，实际的电网电压有低频波动，并非严格的周期信号，此时，对多个周期的信号进行傅里叶变换，可以得到频率为基波周期整数倍的谐波和非整数倍的间谐波。也就是说，电网电压中既包含谐波，又包含间谐波。

谐波畸变产生的主要危害（1）导致电力变压器发热。谐波导致电力变压器发热源于两方面原因，其一是谐波电流能增加变压器的铜损和漏磁损耗；其二是谐波电压能增加铁损。变压器的发热程度直接影响了变压器使用容量的降低程度。

（2）导致电力电缆发热。在三相对称回路中，三次谐波在三相导线中相位相同，在中性线上叠加后产生了3倍于相线的谐波电流和谐波电压，导致中性线温度升高。智能建筑中大量的OA设备及电子式荧光灯均使三次谐波在系统中的占有率增大，因此谐波引起中性线发热问题值得关注。当高频电流通过导线时，电流具有集肤效应，显然高次谐波电流的存在使线路集肤效应加重，线路外表面电流密度加大，从而导致线路（相线及中性线）发热。

（3）导致对电子设备的干扰。智能建筑中自动化及电子信息设备均要求有较高的电源质量，且都工作于低电压水平，极易受到谐波的干扰而使控制失常。控制失常可能引发三A系统的严重故障。

（4）电网电压含有谐波时,会引起直流侧电压、电流异常波动3。导致低压配电设备工作异常。谐波畸变可使配电用低压电器设备（断路器、漏电保护器、接触器、热继电器等）发生故障。谐波电流使低压电器设备铁损、铜损增加，集肤效应加剧，从而产生异常发热，误动作等故障。

抑制谐波危害的防范措施如下：（1）在根据负载确定电力变压器额定容量时，应考虑谐波畸变而留有格量。在民用建筑设计中一般应保证变压器负荷率为70%～80%左右，该负荷率的工程裕量即可防范谐波引起的变压器发热危害。

（2）在电缆截面选择中应考虑谐波引起线缆发热的危害。对于联接谐波主要扰动源设备的配线，确定线缆载流量时应日有足够裕量，可适当放大一级选择线缆截面。在三相四线制系统中，应考虑三次谐波电流和高次谐波电流引起的集肤郊应对中性线的发热危害，即在中性线截面的选择中国有足够裕量。

（3）在设计和施工阶段，建议采取以下措施抑制谐波对电子设备的干扰。①为该类设备设计专用回路供电，尽可能避免干扰沿供电线路窜入。②为易受干扰设备加装线路滤波器，消除或抑制谐波分量，达到净化电源目的。③使该类设备配线尽可能远离谐波电流畸变严重的线路，以避免空间电磁干扰。

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学