在现代工业企业和运输部门中，非线性电力负荷在大量增加。随着电力电子技术的发展，晶闸管换流和变频技术得到广泛的应用。例如：冶金、化工、矿山部门大量使用晶闸管整流电源；工业中大量使用变频调速装置；电气化铁路中采用交流单相整流供电的机车；高压大容量直流输电中的换流站；家用电器（电视机、电冰箱、空凋、电子节能灯）等等。炼钢电弧炉的容量不断扩大，单台容量由过去儿吨发展到几百吨，相应的电炉变压器容量也由几个兆伏·安发展到几十甚至一二百兆伏·安。此外，工业中广泛使用的电弧和接触焊设备、矿热炉、硅铁炉、中频炉等也均属非线性电力负荷。

对电力设备的影响

1）对电容器的危害

当电网存在谐波时,投入电容器后其端电压增大,通过电容器的电流增加得更大,使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器,允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍;对于全膜电容器,允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍。如果谐波含量较高,超出电容器允许条件,就会使电容器过电流和过负荷,损耗功率超过上述值,使电容器异常发热,在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时,可能使电网的谐波加剧,即产生谐波扩大现象。另外,谐波的存在往往使电压呈现尖项波形,尖顶电压波易在介质中诱发局部放电,且由于电压变化率大,局部放电强度大,对绝缘介质能起到加速老化的作用,从而缩短电容器的使用寿命。一般来说,电压每升高10% ,电容器的寿命就会缩短1 /2左右。再者,在谐波严重的情况下,还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。

2）对电力变压器的危害

谐波使变压器的铜耗增大,其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器的铁耗增大,这主要表现在铁心中的磁滞损耗增加,谐波使电压的波形变得越差,则磁滞损耗越大。由于以上两方面的损耗增加,减少变压器的实际使用容量,或者说在选择变压器额定容量时,需要考虑电网中的谐波含量的影响。除此之外,谐波还导致变压器噪声增大,变压器的振动噪声主要是由于铁心的磁滞伸缩引起的。随着谐波次数的增加,振动频率在1 kHz左右的成分使混杂噪声增加,有时还发出金属声。

3）对电力电缆的危害

由于谐波次数高频率上升,再加之电缆导体截面积越大集肤效应越明显,从而导致导体的交流电阻增大,使得电缆的允许通过电流减小。另外,电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联,提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联,在一定数值的电感与电容下可能发生谐振。

4）对用电设备的危害

谐波对异步电动机的影响,主要是增加电动机的附加损耗,降低效率,严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场,形成与电动机旋转方向相反的转矩,起制动作用,从而减少电动机的出力。另外,电动机中的谐波电流,当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动,发出很大的噪声。

5）对低压开关设备的危害

对于配电用断路器来说,全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热,同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难,且谐波次数越高影响越大;热磁型的断路器,由于导体的集肤效应与铁耗增加而引起发热,使得额定电流降低与脱扣电流降低;电子型的断路器,谐波也要使其额定电流降低,尤其是检测峰值的电子断路器,额定电流降低得更多。对于漏电断路器来说,由于谐波泄漏电流的作用,可能使断路器异常发热,出现误动作或不动作。

4.3.2 对继电保护的影响

电力系统谐波会改变继电保护设备的工作特性。由于不同类型继电器的设计性能和工作原理不同,谐波的影响程度也不同。

1）谐波对于电磁型继电器的影响不大,在谐波含量<40%时,其整定值误差将≤10%。但是在动态情况下会有很大影响。对电流继电器而言，谐波存在时,将引起保护拒动;对电压继电器而言,当含有谐波的畸变电压作用于继电器时,动作值总是比基波时的整定值要大,因而对过电压继电器可能会拒动,对欠电压继电器却又可能会误动。如在投切空载变压器时会产生谐波含量很高的励磁涌流, 高次谐波分量(主要是2 次谐波) 会造成继电器误动作而使断路器跳闸。

　  感应型继电器的可动部分惯性较大, 动作速度慢, 谐波转矩对其影响并不严重。

整流型继电器的主要特点是将输入交流量进行整流,或者将几个输入交流量组合后进行整流,继电器的动作特性取决于整流后的电压信号(或电流信号)及其动作判据，在某些情况下,如输电线路发生接地短路时,由于电流中谐波分量比较大,会导致整流型保护装置拒动。

静态保护所采用的继电器包括通称的静态继电器和固态继电器,主要由无机械运动的电子器件构成。由于在抗干扰和消除谐波影响方面具有较好的有效性, 静态保护已日益受到人们的关注。对于按相位比较原理构成的保护装置(如高频相差保护和差动保护), 当波形出现谐波畸变时,过零检测易于出错,从而造成保护不正确动作。例如在相差保护中,短路时产生的直流分量与高次谐波分量叠加的结果,使半波比相器有输出,从而导致保护误动。

4．3．3对通信的干扰

   谐波通过电磁感应干扰通信。通常2000～5000Hz的谐波引起通讯噪声，而 1000Hz以上的谐波导致电话回路信号的误动。谐波干扰的强度取决于谐波电压、电流、频率的大小以及输电线和通信线的距离、并架长度等。

4．3．4对电度计量及常用仪表指示的影响

研究证明，感应式电度表对高次谐波有负的频率误差，而电子式电度表的频响特性一般较好。但由于谐波功率在谐波源负荷（如整流器）中和基波功率流向相反，“因此对这类用户电度计量将偏小；反之，对于一般线性负荷，电度计量大体上等于基波和谐波电度之和。故谐波电度增加了这些用户的电费支出。

在电网正常条件下，谐波含量不太大（电压总畸变一般不大于 5％）时，各型常用仪表的指示，大致可以与仪表的精确等级相符。但在严重畸变（电流畸变率有时很大）时误差将变大（一般针对平均值响应的仪表，随着高频成分增加，对同一有效值的指示会明显下降）。旧式电磁系仪表频率特性最差；电动系仪表频率特性较好；而数字式测量仪表的指示一般具有精度高、频带宽、不受波形影响等优点。

4．3．5对电网损耗的影响

    谐波在电力系统和用户电气设备上要造成附加损耗。谐波功率本身可以说完全是损耗，从而增大了网损。研究指出，若谐波电压和电流都控制在一般标准范围时，则可估出非线性用户注入电网的谐波功率和其用电负荷之比是在0.1％这个数量级，这和某些实测数据相符。但若谐波过大或发生谐振，则损耗将大大增加。若一个总负荷 5000 兆瓦的大电网，馈供各类非线性负荷共 1000 兆瓦，后者注入电网的谐波功率平均为0.2％，则总的谐波损耗平均为2兆瓦，年损失电量达 1752万千瓦时。因此谐波对网损的影响不能忽视。