绪论
电能质量的好坏，直接影响到工业产品的质量，评价电能质量有三方面标准。首先是电压方面，它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等；其次是频率波动；最后是电压的波形质量，即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率，也就是谐波所占的比重。我国对电能质量的三方面都有明确的标准和规范。
随着科学技术的发展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。举个常见的例子来说，电子节能灯在使用量所占比重较小的电网中运行，的确比常用的白炽灯好，不仅亮度高又省电，而且使用寿命也长。但是相反，在大量投运节能灯后，就会发现节能灯的损坏率大大提高。这是由于节能灯是非线性负荷，它产生较大的谐波污染了这一片电网，造成三相负荷基本平衡情况下，中心线电流居高不下，造成了该片电网供电质量下降，用电设备发热增加，电网线损增加，使得该区的配变发热严重，严重影响其使用寿命。因此我们对非线性用电设备产生的谐波必须进行治理，使谐波分量不超过国家标准。
第一章 基础概念
1.1 电力系统的组成
电力系统是由发电、输电、用电三部分组成。其中过程为发电厂发电经升压变压器升压并网，再由输电网络输送的各个变电站，变电站进行降压后输送给各个用户，用户经过再一次降压后给用电设备供电。主要设备为发电机、升压变压器、输电网络、降压变压器、用电设备及二次保护系等组成。
发电机的电压等级一般为6KV 、10KV ，输电网络为110KV 、220KV 、500KV ，配电网络为10KV 、35KV ，用电设备一般为380V 、220V 。
我国电力系统采用三相50HZ 交流供电。
1.2 功率的概念
在供电系统中，通常总是希望交流电压和交流电流时正弦波形（不含有谐波的情况下），正如电压为：
()ωt U t U sin 2=
式中 U ------电压有效值
ω--------角频率
f πω2=
f ---------频率 (50HZ) 正弦电压施加在线性无源负载上如电阻、电容、电感上时，其电流的表达式为：
()()ϕ-=
ωt I t I sin 2
I --------电流有效值
φ--------相位角 电压和电流的关系从相位图上看如：（绿色为电压，红色为电流）
电流相位角φ>0时，为电流滞后电压，负载呈现为感性（如电动机）
电流相位角φ<0时，为电流滞后电压，负载呈现为容性（如无功补偿器）
视在功率为： UI S = （KV A ）
有功功率为：
ϕcos UI P = (KW)
无功功率为：
ϕsin UI Q = （Kvar ）
在正弦交流电路中，有功功率P 是用来做功的，是负载消耗掉的真正的功率。而无功功率Q 通常是电源和储能元件之间进行的能量交换，是不用来真正做功的。
对于电机和变压器等电气设备来说，其视在功率S 直接反应了线路中电流有效值的大小。S 也是变压器等设备功率的最大可利用量。我们的理想情况是P=S ，这样电气设备的容量充分的利用。
其中三者之间的关系如：
222Q P S +=
我们平时所说的功率因数
S
P =ϕcos 在谐波存在的情况下功率因数会减小
对于三相电路来说：
()ωt U t U A sin 2=
())120sin(2︒-=
ωt U t U B ())120sin(2︒+=ωt U t U C
其中A U 、B U 、C U 为三相的相电压，
)30sin(3)()()(︒+=-=t U t U t U t U A B A AB ω AB U 、BC U 、CA U 为三相线电压，其中A AB
U U 3=线电压为相电压的3倍
人们常说的电压为线电压，电流为相电流，三相功率为A 、B 、C 相功率的总和。 即
UI S 3= ϕcos 3UI P = ϕsin 3UI Q =
无功功率在电力线路上引起的电压降（电压损失）为：
d
S Q U U ⨯=∆
1.3 谐波的概念 供电系统的谐波是有系统中电力元件的非线性引起的，下面以单相整流电路为例引出谐波的概念。
从上图可以看到
电压 u=sin(wt+a)
电流 i=id
电流i 经过傅里叶级数分解后得到
...)5sin 5
13sin 31(sin 4
+++=wt wt wt id i π 从而可以看出正弦电压u 加在整流设备上后，电流波形不在是正弦波，而变成了直流波形。在直流波形i 中就含有3、5、7…等谐波的存在。
一个畸变的波形是由不同频率的正弦波组成，即一个基本频率下的基波加上一系列的整数倍的谐波分量。
典型的谐波叠加
谐波的表示方法：
● n 次谐波电压含有率
%1001
⨯=U U HRU n n n U ———第n 次谐波电压有效值
1U ———基波电压有效值
● n 次谐波电流含有率
%1001
⨯=I I HRI n n
n I ———第n 次谐波电流有效值
1I ———基波电流有效值
● 谐波电压含量H U 和谐波电流含量H I 分别为：
∑∞==
22n n H U U
∑∞==22n n H I I
● 电压谐波总畸变率u THD 和电流谐波总畸变率i THD
%1001
⨯=U U THD H u %1001
⨯=I I THD H i 公共电网谐波电压限值
1.4 谐波和无功功率的产生
在工业和生活用电负载重，阻感负载占有很大的比例。异步电机、变压器、荧光灯等都是典型的阻感负载。阻感性负载必须吸收无功功率才能正常工作，这是由其本身的性质决定的。
电力电子装置等非线性装置也会消耗无功功率，如整流器、变频器等。非线性负载在消耗无功功率的同时会产生大量的谐波电流。例如荧光灯的电流畸变率达到20%，功率因数在0.85左右。
谐波源可以分为以下几类：
1）、传统的非线性设备，包括变压器、旋转电机以及电弧炉，如变压器一次
