諧波的概念在理想的供電系統中，電流和電壓都是正弦波的。在只含線性元件(電阻、電感及電容)的簡單電路里，流過的電流與施加的電壓成正比，流過的電流是正弦波。在實際的電力系統運行中，含在許多非線性負荷，當電流流過與所加正弦電壓不呈線性關系的負荷時，電流要產生畸變，形成非正弦波電流。任何周期性波形均可分解為一個基頻正弦波加上許多諧波頻率的正弦波。

供電系統諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波是一種干擾量，使電網受到“污染”。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1）稱為諧波次數。諧波頻率是基頻的整倍數，例如基頻為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。因此畸變的電流波形可能有二次諧波、三次諧波……可能直到第三十次諧波組成。諧波源是指向公用電網注入諧波電流或在公用電網中產生諧波電壓的電氣設備。

諧波電流朝諧波阻抗小的方向流動。高一級電壓諧波阻抗比低壓諧波阻抗小，所以諧波電流向上一級電壓等級系統流動。2諧波的產生電力網絡的每個環節，包括發電、輸電、配電、用電都可能產生諧波，其中產生諧波最多的是用電環節。

(1)發電源產生諧波：

發電機是由三相繞組組成的，從理論上講，發電機三相繞組必須完全對稱，發電機內的鐵心也必須完全均勻一致，才不致造成諧波的產生，但受工藝、環境以及制作技術等方面的限制，發電機總會產生少量的諧波。

(2)輸配電系統產生諧波：

輸電和配電系統中存在大量的電力變壓器。因變壓器內鐵心飽和，磁化曲線的非線特性以及額定工作磁密位于磁化曲線近飽和段上等諸多因素，致使磁化電流呈尖頂形，內含大量奇次諧波。變壓器鐵心飽和度越高，其工作點偏離線性就越遠，產生的諧波電流就越大，嚴重時三次諧波電流可達額定電流的5%。(3)用電設備產生的諧波：

用電環節諧波源更多，晶閘管式整流設備、變頻裝置、充氣電光源以及家用電器，都能產生一定量的諧波。晶閘管整流技術在電力機車、充電裝置、開關電源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理，從電網吸收的是半周正弦波，而留給電網剩下的半周正弦波，這種半周正弦波分解后能產生大量的諧波。有統計表明，整流設備所產生的諧波占整個諧波的近40%，是最大的諧波源。

變頻原理常用于水泵、風機等設備中，變頻一般分為兩類：交-直-交變頻器和交-交變頻器。前者將380V/50Hz工頻電源經三相橋式可控硅整流，變成直流電壓信號，濾波后由大功率晶體開關元件逆變成可變頻率的交流信號。后者將固定頻率的交流電直接轉換成相數一致但頻率可調的交流電。兩者均采用相位控制技術，所以在變換后會產生含復雜成分(整次或分次)的諧波。因變頻裝置一般具有較大功率，所以也會對電網造成嚴重的諧波污染。電弧爐、電石爐。由于加熱原料時電爐的三相電極很難同時接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩定，引起三相負荷不平衡，產生諧波電流，經變壓器的三角形連接線圈而注入電網。其中主要是2-7次的諧波，平均可達基波的8%-20%，最大可達45%。

充氣電光源和家用電器更是常見的諧波源，如熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈應用氣體放電原理發光，其伏安特性具有明顯的非線性特征。計算機、電視機、錄像機、調光燈具、調溫炊具、微波爐等家用電器，因內置調壓整流元件，會對電網產生高次奇諧波；電風扇、洗衣機、空調器含小功率電動機，因不平衡電流的變化也能使波形改變。產生一定量的諧波。這類設備功率雖小，但數量多，也是電網諧波源中不可忽視的因素。3諧波的危害諧波作為一種污染，對電網危害十分嚴重，它使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電器設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化、使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀，它可引起電力系統局部諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備損壞，它能引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。另外，還對通訊設備和電子設備產生嚴重干擾等等。電力系統中諧波的危害概括起來有以下幾個方面：

(1)增加輸、供和用電設備的額外附加損耗，使設備的溫度過熱，降低設備的利用率和經濟效益：

諧波電流使輸電線路的電能損耗增加。當注入電網的諧波頻率位于在網絡諧振點附近的諧振區內時，對輸電線路和電力電纜線路會造成絕緣擊穿。諧波會大大增加電力變壓器的銅損和鐵損，降低變壓器有效出力，諧波導致的噪聲，會使變電所的噪聲污染指數超標。對于電力電容器，諧波會導致端電壓升高，損耗加大，電容器發熱，加速老化，從而縮短使用壽命。配網中使用大量異步電動機，產生的諧波會增加附加損耗。負序諧波產生的負序旋轉磁場，會產生制動力矩，影響電動機的有功出力。對斷路器而言，無論其構成元件為電磁的、還是熱磁的、亦或電子的，都可能受諧波的影響誤動。(2)影響繼電保護和自動裝置的工作可靠性：

對于電磁式繼電器來說，電力諧波常會引起繼電保護及自動裝置誤動或拒動，使其動作失去選擇性，可靠性降低，容易造成系統事故，嚴重威脅電力系統的安全運行。

(3)對通訊系統工作產生干擾：

電力線路上流過的幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合時，會在鄰近電力線的通信線路中產生干擾電壓，干擾通信系統的工作，影響通信線路通話的清晰度，甚至在極端的情況下，還會威脅著通信設備和人員的安全。

(4)對用電設備的影響：

電力諧波會使電視機、計算機的圖形畸變，畫面亮度發生波動變化，并使機內的元件溫度出現過熱，使計算機及數據處理系統出現錯誤，嚴重甚至損害機器。

電力諧波還會對測量和計量儀器的指示不準確及整流裝置等產生不良影響，電能表是評價電能消耗重要而基本的測量工具，是用戶繳費的憑證，而諧波可能使電能計量產生較大誤差，嚴重時會導致計量混亂。

(5)對人體的影響：

對于人體，諧波會刺激人體細胞，使正常的細胞膜電位發生快速波動或可逆的翻轉，當這種波動或翻轉頻率接近諧波頻率時，會影響人體大腦與心臟。

4諧波的測量諧波的危害程度在生產實踐中不易覺察到，需要使用諧波測量儀進行專業測量和計算，諧波測量儀分為攜帶式及固定接線式。諧波測量對抑制諧波有著重要的指導作用：檢定實際網絡諧波源用戶的諧波水平是否符合標準的規定；了解和掌握各種電力設備投運前、后相關系統的諧波水平及其變化、檢驗諧波對有關設備的影響；諧波故障和異常的原因測量，以找到應采取的相應對策；諧波專題測試還可以便于了解諧波源特性、系統諧波阻抗、諧波潮流分布和諧波放大現象等。

（1）測量條件

諧波電壓（或電流）測量應選擇在電網正常供電時可能出現的最小運行方式，且應在諧波源工作周期中產生的諧波量大的時段內進行（例如：電弧煉鋼爐應在熔化期測量）。當測量點附近安裝有電容器組時，應在電容器組的各種運行方式下進行測量。測量的諧波次數一般為第2至第19次，根據諧波源的特點或測試分析結果，可以適當變動諧波次數測量的范圍。

對于負荷變化快的諧波源（例如：煉鋼電弧爐、晶閘管變流設備供電的軋機、電力機車等），測量的間隔時間不大于2min，，測量次數應滿足數理統計的要求，一般不少于30次。對于負荷變化慢的諧波源（例如：化工整流器、直流輸電換流站等），測量間隔和持續時間不作規定。

諧波測量的數據應取測量時段內各相實測量值的95%概率值中最大的一相值，作為判斷諧波是否超過允許值的依據。為了實用方便，實測值的95%概率值可按下述方法近似選取：將實測值按由大到小次序排列，舍棄前面5%的大值，取剩余實測值的最大值。

（2）諧波電壓及電流限值

諧波電流進入供電系統后將產生諧波電壓，影響到連接在同一母線的其他負荷或連接同一電源的臨近裝置。因此，國家規定諧波造成電網電壓波形畸變率極限和用戶注入電網的諧波電流允許值應滿足國家標準。

對用戶進行考核時，不應考核電壓波形畸變率，而應考核諧波電流值不超標，這是因為在用戶處諧波電壓測得值低，流經線路后，流入變電所出口時諧波電壓升高。而諧波電流是恒流，保持不變。

國家標準GB/T14549-93《電能質量公用電網諧波》中列出了有關諧波電壓及電流的限值。表1公用電網諧波電壓（相電壓）限值電網標稱電壓kV電壓總諧波畸變率率%各次諧波電壓含有有率，%奇次偶次0.385.04.02.06(10)4.03.21.635(66)3.02.41.21102.01.60.8公共連接點的全部部用戶向該點點注入的諧波波電流分量（方方均根值）不不應超過表2規定的允許許值。注入公共連接點的的諧波電流允允許值標準電壓kV基準短路容量MVA諧波次數及諧波電流允許值，A2345678910111213141516171819200.381078623962264419211628132411129.7188.6167.8610043342134142411118.5167.1136.16.85.3104.79.04.310100262013208.5156.46.85.19.34.37.93.74.13.26.02.85.42.63525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.72.22.51.93.61.73.21.56650016138.1135.49.34.14.33.35.92.75.02.32.62.03.81.83.41.6110750129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.71.71.91.52.81.32.51.2諧波含量（電壓或電流）——從周期性交流量中減去基波分量后所得的量。

諧波含有率（HR）——周期性交流量中含有的第h次諧波分量的方均根值與基波分量的方均根值之比。第h次諧波電壓含有率以HRUh表示，第h次諧波電流含有率以HRIh表示。

總諧波畸變率（THD）——周期性交流量中的諧波含量的方均根值與其基波分量的方均根值之比。電壓總諧波畸變率以THDu表示，電流總諧波畸變率以THDi表示。

當公共連接點處的最小短路容量不同于基準短路容量時，諧波電流允許值需進行換算，修正公式為Ih=

式中：Sk1——公共連接點的最小短路容量，MVA；

Sk2——基準短路容量，MVA；

Ihp——表2中第h次諧波電流允許值，A；

Ih——短路容量為Sk1時的第h次諧波電流允許值，A。

同一公共連接點的每個用戶向電網注入的諧波電流允許值按此用戶在該點的協議容量與其公共連接點的供電設備容量之比進行分配。

在公共連接點處第i個用戶的第h次諧波電流允許值Ihi按下式計算：Ihi=Ih

式中：Ih——換算后的第h次諧波電流允許值，A；

Si——第i個用戶的用電協議容量，MVA；

St——公共連接點的供電設備容量，MVA；

α——相位迭加系數，按表3取值。5諧波的治理針對諧波的產生和傳播的特點，應采取相應的隔離、補償和減小措施。可能的解決方法有：

(1)改善供電結構：

選擇合理的供電電壓，并盡可能保持三相電壓平衡。盡量將產生大量諧波的非線性負荷與基本上不產生諧波的用電設備分在不同供電母線上。因為將多個諧波源接于同一段母線上，利用諧波的相互補償作用可降低電網諧波含量。

(2)裝設濾波器：

濾波器通常安裝在非線性負荷側母線上，使其固有頻率按要求和某些特征頻率共振，從而吸收大部分諧波源注入電網的諧波電流。濾波器可分為有源濾波器和無源濾波器兩大類。無源諧波抑制裝置由濾波電容器、電抗器和電阻器組合而成，與諧波源并聯，除起濾波作用外，還兼顧無功補償的需要。其結構簡單、投資少、運行可靠性較高以及運行費用較低，至今仍是諧波抑制的主要手段。有源濾波器產生一個與諧波電流大小相等而極性相反的補償電流，使電網電流只含基波分量，補償性能好，但容量大、成本高。

(3)裝設靜止無功補償裝置，對大型電弧爐及晶閘管控制的軋鋼機等非線性設備，由于其負荷是沖擊性的，而且是隨機的，因此宜裝設能吸收動態諧波電流的靜止無功補償裝置，提高供電系統承受諧波的能力。

(4)對于大容量的電力設備，特別是大容量的電容器組，回路內增設限流裝置或串聯電抗器，以抑制電力諧波的產生。

(5)對容量在100kVA及以上整流裝置和非線性設備的用戶，必須增設分流濾波裝置，就近吸收電力諧波。

(6)換流裝置是供電系統的主要諧波源之一，可以采用增加換流裝置的相數，有效的消除幅值較大的低頻項，從而大大地降低了諧波電流的有效值。

(7)增加中性線容量：

中性線因諧波電流的影響可能產生超過相線的電流，如果通過理論計算或實測的中性線諧波電流較大時，就必須增大中性線容量。

（8）采用D，yn11接線組別的變壓器：

采用D，yn11接線組別的配電變壓器，由于三次諧波電流可在D接線高壓繞組的閉合回路流通，所以相電壓中沒有三次諧波分量，這樣就抑制了高次諧波電流，從而達到使中性線中諧波電流減小的目的。6諧波的日常管理隨著電力電子裝置的廣泛應用，諧波對電力網的污染日益嚴重，供電企業對諧波管理的意義認識更加深刻。諧波管理也是建設國家一流縣供電企業的一項重要指標。對諧波源的管理和諧波抑制工作需進一步加強，大力開展諧波測量、諧波源監測、諧波分析、諧波治理等工作。從管理上可采取以下措施：

(1)充分認識諧波對電網的危害，建立健全諧波管理體系，組織專業管理隊伍，對諧波進行專業管理，開展諧波專業分析與治理。

(2)普及諧波管理知識，加強標準和相應規范的宣傳貫徹。要充分認識到，諧波治理不只是供電企業的責任，而是電力企業和用戶的共同責任，減少電網污染，提高電能質量，對雙方都有較大的潛在利益。諧波治理是一項互惠互利、節能增效，是保證電網和設備安全穩定運行的舉措。

《中華人民共和國電力法》指出："用戶用電不得危害供電、用電安全和擾亂供電、用電秩序"，《供電營業規則》中規定："用戶的非線性阻抗特性的用電設備接入電網運行所注入電網的諧波電流和引起公共連接點至正弦波畸變超過標準時，用戶必須采取措施予以消除。"

(3)主管部門對所轄電網進行系統分析，正確測量，以確定諧波源位置和產生的原因，為諧波治理準備充分的原始材料；在諧波產生起伏較大的地方，可設置長期觀察點，收集可靠的數據。評估電力用戶的用