由于非线性特性电气设备的使用，产生了周期性非正弦电量。对这些周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量即称为谐波。民用建筑电气设备中存在着众多的非线性特性负载谐波源，如：荧光灯、气体放电灯、计算机、UPS装置、电子调速装备、软起动设备等。在现代化的剧场、礼堂中，存在着很多谐波源，例如音响、中央空调、舞台灯光等等。尤其是舞台灯光的可控硅调光装置引起的电流波形畸变，使谐波问题尤为严重。他们都能产生大量的谐波，而这些谐波的叠加将产生大量的谐波电流，从而造成了设备的烧毁和开关的跳闸。

　　本文针对现代剧场的特殊电能谐波环境，提出了针对性的全面谐波治理的理念，并且选择一个案例进行分析。

 

　　可控硅调光器是目前舞台上的主流调光器。 舞台灯光用的各种调光器实质上就是一个单相的相位控制交流调压器。

　　在正弦交流电压过零后的某一时刻t1（或某一相位角wt1），在可控硅的门极上加一触发脉冲，使可控硅导通，这一导通将维持到正弦波正半周结束。因此在正弦波的正半周（即0～p区间）中，0～wt1范围可控硅不导通，这一范围称为控制角，常用a表示；而在wt1～p间可控硅导通，这一范围称为导通角，常用?表示。同理在正弦交流电压的负半周，对处于反向联接的另一个可控硅（对两个单向可控硅反并联而言）在t2时刻（即相位角wt2）施加触发脉冲，使其导通。如此周而复始，对正弦波的每一半周期控制其导通，获得相同的导通角。如改变触发脉冲的施加时间（或相位），即改变了导通角?（或控制角a）的大小。导通角越大调光器输出的电压越高，灯就越亮。从上述可控硅调光原理可知，调光器输出的电压波形已经不再是正弦波。

 

　　对该周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解可知,可控硅调光过程中输出的负荷电压除含有与电源同频率的基波成分外，还含一系列频率为电源频率奇次倍的高次谐波，这些高次谐波向空中大量幅射，也会通过导线传导到其它负载，引起电源电压波形畸变。

　　根据对某剧场/会堂硅柜室和调光室进行的高次谐波污染检测，数据表明：

1、 高次谐波污染对精密电脑控制系统的安全正常运行所带来的隐患

2、 高次谐波污染造成电压不稳而产生的调光不均及灯光闪烁现象

3、 音频频带受到噪声干扰，电能浪费、设备发生故障。

4、 无功补偿无法正常投入，并且经常发生电容爆炸事故。

以下是ELECON公司对某电视台/剧场/会堂硅柜室和调光室进行的高次谐波污染检测数据：

1） 采用TDS1001B数字存储分析仪（美国），针对性测量2k-100khz附近的谐波

　　从图1硅柜室电网电压时域波形上可见明显的畸变，存在高频的干扰。从FFT上可见，在15KHZ附近一段频域上有高达20DB的高次谐波电压，谐波含有率>5%。

2）采用FLUKE434 三相电能质量分析仪（美国），针对3-49次谐波的：

　　这是在调光开到62%时的谐波电流数据，这是最严重的情况，三次谐波的THD高达67%。 下图可以看出电流波形畸变严重。

 

　　这是电压波形，有明显的锯齿。   A相的电压电流波形

3）        针对以上情况的全面谐波治理:

　　对于剧场的谐波，又有其特点：

* 只有开调光设备时才有谐波，谐波产生的时间占整个工作时间很少。

* 短暂的谐波对控制设备影响很大，但是对配电设备影响小。