باتوجه به گستردگی استفاده از لامپ های تخلیه در گاز (از قبیل لامپ های فلورسنت معمولی و یا کمپکت، گازی، بخار سدیم، بخار جیوه، متال هالید و غیره) و چراغ های LED در سیستم های روشنایی و همچنین مصرف کننده های غیرخطی از قبیل دستگاه های برق بدون وقفه، سیستم سرعت متغیر موتورها و یا راه انداز نرم موتورهای برقی، منابع تغذیه الکترونیکی و غیره در تاسیسات برقی موجب ایجاد هارمونیک در شبکه می گردند.
افزایش هارمونیک در شبکه باعث تغییر شکل موج سینوسی ۵۰ هرتز گردیده و باعث افزایش ولتاژ و جریان در شبکه می گردیم.
در صنایع و مصارف صنعتی، هارمونیک ها باعث کاهش امپدانس خازن و درنتیجه خازن اتصال کوتاه شده و از مدار خارج می گردد.
در بانک های خازنی می بایست حتما از فیلتر هارمونیک استفاده گردد.
- به دلیل توسعه شبکه قدرت و استفاده گسترده از الکترونیک قدرت در تجهیزات، سطوح اعوجاج هارمونیکی در سالهای اخیر افزایش یافته است. به طور معمول مبدلهای الکتریکی- استاتیکی سبب اعوجاج هارمونیکی میشوند که از جمله آنها میتوان به درایو سرعت متغییر موتورها، راهاندازهای نرم، یکسو کنندهها و سیستمهای UPS اشاره نمود که باعث شده کابلها و ترانسفورماتورها در دمای بالاتر از حد مجاز کار کنند و سبب تریپ بریکرها شود که رایانهها و تجهیزات ارتباطی به درستی عمل نکنند.
- استفاده از فیلترهارمونیک در بانکهای خازنی میتواند باعث بالا بردن عمر دستگاه و همچنین باعث بالا بردن طول عمر ادوات الکترونیکی و الکتریکی شده به طوری که در علم روز خازنگذاری استفاده از فیلترهارمونیک از ملزومات میباشد. معمولا در جاهایی که از ترانسفورماتور به صورت اختصاصی وجود دارد و اندازهگیری توان در طرف فشار قوی انجام میشود از جبران سازی ترکیبی با حضور خازن و فیلتر هارمونیک استفاده میشود.
- در عمل بیشتر مبدلهای استاتیکی به توان راکتیو نیاز دارند که از طریق خازنها این جبران سازی انجام میشود. وقتی تغییرات جبران کننده توان راکتیو برای استفاده در مبدلهای تولیدکننده هارمونیک نصب میشوند، حالت رزونانس و تشدید، سبب هارمونیکهای ولتاژی و جریانی بالایی میشود و میتواند هم به خازنها و هم به تجهیزات نصب شده آسیب وارد کند. وقتی فرکانس افزایش مییابد، امپدانس خازن کاهش مییابد و یک مسیر با امپدانس کم برای جریان هارمونیکی پدید میآید. این جریانها به مولفه اصلی جریان اضافه شده و میتواند باعث اضافه جریان خطرناک در خازنها و مصرف کنندهها شود. خازن اصلاح ضریب توان در مدار به صورت موازی با اندوکتانس شبکه و ترانسفورماتور قرار میگیرد.
برابر شکل موج جریان هارمونیکی که توسط مبدل استاتیکی تولید میشود، بر اساس اندازه امپدانس هارمونیکی دیده شده بین شاخهها تقسیم میشود. باید به این نکته اشاره کرد که جریان عبوری از خازن و شبکه میتواند نسبت به زمانی که از مبدل استفاده میشود بیشتر باشد و اندازه این جریان هارمونیکی به میزان نزدیکی به حالت فرکانس رزونانس وابسته است. این حالت میتواند برای هرکدام از هارمونیکهایی که در یک مبدل تولید شود رخ دهد و باعث صدمه زدن به خازن شود. بدترین شرایط زمانی اتفاق میافتد که فرکانس تمامی هارمونیکهای جریانی یکسان باشند یا در نزدیکی فرکانس تشدید در حالت مدار موازی قرار گیرند، جریان عبوری در هر شاخه نسبت به حالت عادی نصب شده بیشتر بوده و میتواند به دستگاهها صدمه اساسی وارد شود. جریانهای هارمونیکی روی ولتاژ داشته و سبب تولید اضافه ولتاژ روی خازن میشود.
- وقتی که هدف اصلی جبران سازی توان راکتیو در فرکانس اصلی باشد فیلترهای حفاظتی در شبکه قدرت برای جلوگیری از اعوجاج شدید هارمونیکی در شبکه بکار میرود. هدف از این کار جلوگیری از ورود اضافه جریان هارمونیکی به مدار خازن میباشد که این امر از طریق انتقال جریان هارمونیکی به مدار اصلی میباشد. فیلترهای حفاظتی با سری کردن یک راکتور با خازن ساخته میشود، این مقدار هماهنگی فرکانسی، مقداری بین فرکانس پایه و فرکانس کمترین موجود میباشد که معمولا با پنجمین مرتبه هارمونیکی، تنظیم میشود. که در نهایت باعث عملکرد کامل و بدون خطا خازنها شده و شکل موج سینوسی کاملتری به مصرف کنندهها انتقال مییابد و باعث کاهش جریان اصلی استفاده شده میشود.