隨著電力電子技術的廣泛應用與發展，供電系統中增加了大量的非線性負載，如低壓小容量家用電器和高壓大容量的工業用交、直流變換裝置，特別是靜止變流器的采用，由于它是以開關方式工作的，會引起電網電流、電壓波形發生畸變，從而引起電網的諧波“污染”。產生電網諧波“污染”的另一個重要原因是電網接有沖擊性、波動性負荷，如電弧爐、大型軋鋼機、電力機車等，它們在運行中不僅會產生大量的高次諧波，而且會使電壓波動、閃變、三相不平衡日趨嚴重。這不僅會導致供用電設備本身的安全性降低，而且會嚴重削弱和干擾電網的經濟運行，形成了對電網的“公害”。?
我們在許多工礦企業中，經常遇到這樣的情況，無功功率補償裝置(電容器直接補償)投入后，供電設備中的電器件(包括變壓器、電抗器、電容器、自動開關、接觸器、繼電器)經常損壞，這就是諧波電流被電容器直接補償引起的諧波放大后而造成的。
一、諧波的產生及其主要構成成分
諧波產生的原因是多種多樣的，但電網諧波的主要構成并不復雜。電網諧波是指基波的整數倍的高次波，即2、3、4、5……次諧波。各次諧波中，偶次諧波是由于信號正負半周的不對稱所形成的，而電網中電流正負半周的不對稱的情況不常見，因此偶次諧波的含量很小。在三相系統中，3、6、 9……等3 的整數次諧波的相位相同，在三相三線的系統中不能流通，在三相補償電容器中也不能流通。只要不是分相補償就不需要考慮3 的整數次諧波的影響。在輸電、工業、電力電子等場合一般有以下幾種情況：
(1)在多數情況下，諧波是由非線性負荷產生的，主要是整流濾波，它在電網中產生PN次諧波，P是一個周期內整流形成的直流波頭數，N是自然數，三相整流最低諧波次數是5 次。
(2)在中頻爐、變頻器等逆變類負荷中，逆變頻率與電網頻率無關，會產生頻率并不是基波的整數倍諧波，有人稱其為分數次諧波。但這些諧波被整流濾波電路隔離不會直接反饋到電網中去。
(3)在電弧爐、電解鋁、氯堿廠等大型沖擊性不對稱負荷中，雖然諧波的成分非常復雜且含量很大，但由于其工作的間斷性產生的諧波多為間諧波，特點是持續時間短，頻譜雜亂，疊加后形成白噪聲。這類諧波可以通過在諧波負載前加裝低通濾波器進行治理。
(4)電力機車是人們公認的諧波源，但電力機車主要形成的是陷波和不平衡負載，通過Y/△接線的變壓器后3 的倍數次諧波被隔離，注入電網的諧波成分與逆變類負荷一樣，所以電網諧波的主要成分是5、7、11、13、17、19……次諧波。
二、諧波在無功補償中的危害
電網諧波在電網中產生諧振，使電器設備受到嚴重損壞，破壞電網的正常運行。
諧波放大時，大量的諧波電流在電網與補償電容之間往復交換，使包括變壓器及電容器等電網上的設備出現過載并產生機械振動，釋放大量的熱量，加快損耗設備的同時也使電網正常運行的可靠性大大降低。
所以諧波放大是動態無功功率補償設計中要考慮的首要問題。過大的諧波電流可能使電容器壽命縮短、鼓肚、熔絲、群爆甚至燒損。
希拓電氣（常州）有限公司是一家集研發、生產、銷售和服務于一體的高新技術企業，常州市“龍城英才計劃”領軍單位，致力于為用戶提供電能質量、能效管理和用電安全的系統解決方案，為用戶高效和安全用電保駕護航。歡迎您的來電咨詢！
請關注下一篇：無功補償中對諧波的抑制作用及電抗率的選擇（下）
在線客服