配电网电能质量分析及改善措施研究
第 2章 电能质量下降的原因、危害与监测方法、分析
2. 1电能质量下降的原因
电力系统中的非线性负荷向电网注入大量的谐波电流并引起三相电压不对称，公用电网中的非线性负荷(即谐波源)主要是各种电力电子装置(含家用电器、计算机等电源部分)、变压器、发电机、电弧炉和荧光灯等。在电力电子装置大量应用之前，最主要的谐波源是电力变压器的励磁电流，其次是发电机。在电力电子装置大量应用之后，它成为最主要的谐波源。
发电机是公用电网的电源，在设计发电机时，采取了许多削弱谐波电动势的措施，因此，其输出电压的谐波含量是很小的。国际电工委员会 (IEC)规定发电机的端电压波形在任何瞬间与其基波波形之差不得大于基波幅值的5%。因此，在分析公用电网的谐波时，可以认为发电机电动势为纯正弦波形，不考虑其谐波分量。
变压器的谐波电流是由其励磁回路的非线性引起的，励磁电流的谐波含量和铁心饱和程度直接相关，即和其所加的电压有关。正常情况下，所加电压为额定电压，铁心基本工作在线性范围内，谐波电流含量不大。但在轻载时电压升高，铁心工作在饱和区，谐波电流含量就会大大增加。另外，在变压器投入运行过程、暂态扰动、负载剧烈变化及非正常状态运行时，。都会产生大量的谐波。
电弧炉的谐波主要是由起弧的时延和电弧的严重非线性引起的。电弧长度的不稳定性和随机性，使得其电流谐波频谱十分复杂。电弧炉工作在熔炼期间谐波电流很大，当工作在精练期间时，由于电弧特性较稳定，谐波电流较小。
荧光灯的伏安特性是严重非线性的，因此也会引起严重的谐波电流，其中3次谐波含量最高[11]。
近30年来，电力电子装置的应用日益广泛，也使得电力电子装置成为最大的谐波源。在各种电力电子装置中，整流装置所占的比例最大。目前，常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路，其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。带阻感负载的整流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后己为人们所熟悉。直流侧采用电容滤波的二极管整流电路也是严重的谐波污染源。这种电路输入电流的基波分量相位与电源电压相位大体相同，因而基波功率