在理想的干凈供電系統(tǒng)中，電流和電壓都是正弦波的。在只含線性元件(如：電阻)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。

用傅立葉分析原理，能夠把非正弦曲線信號分解成基本部分和它的倍數(shù)。
在電力系統(tǒng)中，諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負載所致。當電流流經(jīng)負載時，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，即電路中有諧波產(chǎn)生。由于半導(dǎo)體晶閘管的開關(guān)操作和二極管、半導(dǎo)體晶閘管的非線性特性，電力系統(tǒng)的某些設(shè)備如功率轉(zhuǎn)換器會呈現(xiàn)比較大的背離正弦曲線波形。
諧波電流的產(chǎn)生是與功率轉(zhuǎn)換器的脈沖數(shù)相關(guān)的。6脈沖設(shè)備僅有5、7、11、13、17、19 …。n倍于電網(wǎng)頻率。功率變換器的脈沖數(shù)越高，最低次的諧波分量的頻率的次數(shù)就越高。
其他功率消耗裝置，例如熒光燈的電子控制調(diào)節(jié)器產(chǎn)生大強度的3 次諧波( 150 赫茲)。
在供電網(wǎng)絡(luò)阻抗( 電阻) 下這樣的非正弦曲線電流導(dǎo)致一個非正弦曲線的電壓降。在供電網(wǎng)絡(luò)阻抗下產(chǎn)生諧波電壓的振幅等于相應(yīng)諧波電流和對應(yīng)于該電流頻率的供電網(wǎng)絡(luò)阻抗Z的乘積。次數(shù)越高，諧波分量的振幅越低。
只要哪里有諧波源那里就有諧波產(chǎn)生。也有可能，諧波分量通過供電網(wǎng)絡(luò)到達用戶網(wǎng)絡(luò)。例如，供電網(wǎng)絡(luò)中一個用戶工廠的運轉(zhuǎn)可能被相鄰的另一個用戶設(shè)備產(chǎn)生的諧波所干擾。
諧波的危害：
降低系統(tǒng)容量如變壓器、斷路器、電纜等
加速設(shè)備老化，縮短設(shè)備使用壽命，甚至損壞設(shè)備
危害生產(chǎn)安全與穩(wěn)定
浪費電能等。
理想的公用電網(wǎng)所提供的電壓應(yīng)該是單一而固定的頻率以及規(guī)定的電壓幅值。諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所處的環(huán)境惡化，也對周圍的其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。
在電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用以前，人們對諧波及其危害就進行過一些研究，并有一定認識，但那時諧波污染還沒有引起足夠的重視。
近三四十年來，各種電力電子裝置的迅速發(fā)展使得公用電網(wǎng)的諧波污染日趨嚴重，由諧波引起的各種故障和事故也不斷發(fā)生，諧波危害的嚴重性才引起人們高度的關(guān)注。
諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于電力系統(tǒng)外部，諧波對通信設(shè)備和電子設(shè)備會產(chǎn)生嚴重干擾。諧波對公用電網(wǎng)和其他系統(tǒng)的危害大致有以下幾個方面：
加大企業(yè)的電力運行成本
由于諧波不經(jīng)治理是無法自然消除的，因此大量諧波電壓電流在電網(wǎng)中游蕩并積累疊加導(dǎo)致線路損耗增加、電力設(shè)備過熱，從而加大了電力運行成本，增加了電費的支出。
降低了供電的可靠性
諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖，不僅導(dǎo)致變壓器、電容器等電氣設(shè)備的磁滯及渦流損耗增加，而且使絕緣材料承受的電應(yīng)力增大。諧波電流能使變壓器的銅耗增加，所以變壓器在嚴重的諧波負荷下將產(chǎn)生局部過熱，噪聲增大，從而加速絕緣老化，大大縮短了變壓器、電動機的使用壽命，降低供電可靠性，極有可能在生產(chǎn)過程中造成斷電的嚴重后果。
引發(fā)供電事故的發(fā)生
電網(wǎng)中含有大量的諧波源（變頻或整流設(shè)備）以及電力電容器、變壓器、電纜、電動機等負荷，這些電氣設(shè)備處于經(jīng)常的變動之中，極易構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)的諧振條件。當電網(wǎng)參數(shù)配合不利時，在一定的頻率下，形成諧波振蕩，產(chǎn)生過電壓或過電流，危及電力系統(tǒng)的安全運行，如不加以治理極易引發(fā)輸配電事故的發(fā)生。
導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作
對旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機、電動機，由于諧波電流或諧波電壓在定子繞組、轉(zhuǎn)子回路及鐵芯中產(chǎn)生附加損耗，從而降低發(fā)輸電及用電設(shè)備的效率，更為嚴重的是諧波振蕩容易使汽輪發(fā)電機產(chǎn)生震蕩力矩，可能引起機械共振，造成汽輪機葉片扭曲及產(chǎn)生疲勞循環(huán)，導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。
引發(fā)惡性事故
繼電保護自動裝置對于保證電網(wǎng)的安全運行具有十分重要的作用。但是，由于諧波的大量存在，易使電網(wǎng)的各類保護及自動裝置產(chǎn)生誤動或拒動，特別在廣泛應(yīng)用的微機保護、綜合自動化裝置中表現(xiàn)突出，引起區(qū)域（廠內(nèi)）電網(wǎng)瓦解，造成大面積停電等惡性事故。
導(dǎo)致線路短路
電網(wǎng)諧波將使測量儀表、計量裝置產(chǎn)生誤差，達不到正確指示及計量(計量儀表的誤差主要反映在電能表上)。斷路器開斷諧波含量較高的電流時，斷路器的遮斷能力將大大降低，造成電弧重燃，發(fā)生短路，甚至斷路器爆炸。
降低產(chǎn)品質(zhì)量
由于諧振波的長期存在,電機等設(shè)備運行增大了振動， 使生產(chǎn)誤差加大,降低產(chǎn)品的加工精度，降低產(chǎn)品質(zhì)量。
影響通訊系統(tǒng)的正常工作
當輸電線路與通訊線路平行或相距較近時，由于兩者之間存在靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，形成電場耦合和磁場耦合，諧波分量將在通訊系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生聲頻干擾，從而降低信號的傳輸質(zhì)量，破壞信號的正常傳輸，不僅影響通話的清晰度，嚴重時將威脅通訊設(shè)備及人身安全。
諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重者導(dǎo)致住處丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。
對電網(wǎng)的危害
(一)對電力電容器的影響
當配電系統(tǒng)非線性用電負荷比重較大，并聯(lián)電容器組投入時，一方面由于電容器組的諧波阻抗小，注入電容器組的諧波電流大，使電容器過負荷而嚴重影響其使用壽命，另一方面當電容器組的諧波容抗與系統(tǒng)等效諧波感抗相等而發(fā)生諧振時，引起電容器諧波電流嚴重放大使電容器過熱而導(dǎo)致?lián)p壞。因此，電壓諧波和電流諧波超標，都會使電容器的工作電流增大和出現(xiàn)異常，例如，對于常用自愈式并聯(lián)電容器，其允許過電流倍數(shù)是1.3 倍額定電流，當電容器的電流超過這一限制時，將會造成電容器的損壞增加、發(fā)熱異常、絕緣加速老化而導(dǎo)致使用壽命降低，甚至造成損壞事故。同時，諧波使工頻正弦波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生鋸齒狀尖頂波，易在絕緣介質(zhì)中引發(fā)局部放電，長時間的局部放電也會加速絕緣介質(zhì)的老化、自愈性能下降，而容易導(dǎo)致電容器損壞。
(二)對電力變壓器的影響
1.諧波電流使變壓器的銅耗增加，引起局部過熱，振動，噪聲增大，繞組附加發(fā)熱等。
2.諧波電壓引起的附加損耗使變壓器的磁滯及渦流損耗增加，當系統(tǒng)運行電壓偏高或三相不對稱時，勵磁電流中的諧波分量增加，絕緣材料承受的電氣應(yīng)力增大，影響絕緣的局部放電和介質(zhì)增大。對三角形連接的繞組，零序性諧波在繞組內(nèi)形成換流，使繞組溫度升高。
3.變壓器勵磁電流中含諧波電流，引起合閘涌流中諧波電流過大，這種諧波電流在發(fā)生諧振時的條件下對變壓器的安全運行將造成威脅。
(三)對電力避雷器的影響
變電站大容量、高電壓的變壓器由于合閘涌流的過程時間比較長，能夠延續(xù)數(shù)秒或更長的時間，有時還會引起諧振過電壓，并使相關(guān)避雷器的放電時間過長而受到損壞。這一問題對選擇保護高壓濾波器中電感或電容元件用的避雷器參數(shù)帶來較大的困難。
(四)對輸電線路的影響
1.諧波污染增加了輸電線路的損耗。輸電線路中的諧波電流加上集膚效應(yīng)的影響，將產(chǎn)生附加損耗，使得輸電線路損耗增加。特別是在電力系統(tǒng)三相不對稱運行時，對中性點直接接地的供電系統(tǒng)線損的增加尤為顯著。
2.諧波污染增大了中性線電流，引起中性點漂移。在低壓配電網(wǎng)絡(luò)中，零序電流和零序性的諧波電流(3次，6次、9次……)不僅會引起中性線電流大大增加，造成過負荷發(fā)熱，使損耗增加，而且產(chǎn)生壓降，引起零電位漂移，降低了供電的電能質(zhì)量。
(五)對電力電纜的影響
諧波污染將會使電纜的介質(zhì)損耗、輸電損耗增大，泄漏電流上升，溫升增大及干式電纜的局部放電增加，引發(fā)單相接地故障的可能性增加。
由于電力電纜的分布電容對諧波電流有放大作用，在系統(tǒng)負荷低谷時，系統(tǒng)電壓上升，諧波電壓也相應(yīng)升高。電纜的額定電壓等級越高，諧波引起電纜介質(zhì)不穩(wěn)定的危險性越大，更容易發(fā)生故障。
(六)對繼電保護及自動裝置的影響
1.對繼電保護及自動裝置運行環(huán)境的影響
(1)在諧波嚴重超標的電弧爐負荷、電氣化鐵路等諧波含量大的局部電網(wǎng)中會受到影響。
(2)頻繁出現(xiàn)變壓器嚴重涌流且涌流衰減緩慢的變電站受到涌流產(chǎn)生諧波的干擾。
(3)在系統(tǒng)因短路容量太小而可能出現(xiàn)較大諧波電壓影響的場所會受到影響。
(4)在易發(fā)生諧波諧振的配電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、變電站網(wǎng)架近會受到影響。
(5)在諧波受到電容器組或其他原因而被放大嚴重的網(wǎng)絡(luò)附近會受到影響。
2.繼電保護及自動裝置利用的啟動量小
利用負序電流或電壓、零序電流或電壓、差動電流或電壓啟動會受到諧波的影響。其中利用負序量啟動的對諧波的敏感性最大。
3.繼電器或啟動元件本身對諧波敏感
(1)晶體管或集成電路保護裝置的動作量非常小和動作時間非常少，因此它的啟動判據(jù)容易受到諧波影響而出現(xiàn)較大的誤差。
(2)利用信號過零取樣的控制系統(tǒng)及利用數(shù)據(jù)過零點的數(shù)字式繼電器或微機保護，都會受到諧波的影響和干擾。
(七)對繼電保護整定的影響
繼電保護正常運行中，當電源諧波分量較高時，可能會引起過電壓保護、過電流保護的誤動作。當三相嚴重不對稱時，在正序性諧波或負序性諧波含量較高的情況下，可能對以負序濾過器為啟動元件的保護裝置產(chǎn)生干擾，而引起誤動。如某地電氣化鐵路通車后，曾發(fā)生過由于牽引變電所注入系統(tǒng)大量的諧波和負序電流，引起供電系統(tǒng)電能質(zhì)量指標嚴重惡化，多次造成發(fā)電機的負序電流保護誤動，主變壓器的過電流保護裝置誤動，線路的距離保護振蕩閉鎖裝置誤動，高頻保護收發(fā)訊機誤動，母線差動保護誤動和故障錄波器誤動的事故。
微機保護裝置的大規(guī)模使用，使信號中的諧波干擾既可能引起測量誤差，又可能對裝置關(guān)鍵處理模塊的正常工作產(chǎn)生干擾，從而引起保護裝置的誤動或拒動。如上海寶鋼就發(fā)生過因電弧爐產(chǎn)生諧波的影響，造成諧波電流對數(shù)字型差動保護產(chǎn)生干擾，使差動保護動作跳閘的事故。
(八)對電力系統(tǒng)其他運行設(shè)備的影響
1.對同步發(fā)電機的影響。用戶的負序電流和諧波電流注入系統(tǒng)內(nèi)的同步發(fā)電機，將產(chǎn)生附加損耗，引起發(fā)電機局部發(fā)熱，降低絕緣強度。同時，由于輸出的電壓波形中產(chǎn)生附加諧波分量，使負載的同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)生扭振，降低其工作壽命。
2.對斷路器的影響。諧波會使某些斷路器的磁吹線圈不能正常工作，斷路器的遮斷能力降低，不能遮斷波形畸變率超過一定限值的故障電流，對中壓斷路器截斷電感電流時可能發(fā)生諧頻涌波電壓和重燃現(xiàn)象，導(dǎo)致斷路器觸頭燒損。
3.對消弧線圈的影響。當電網(wǎng)諧波成分較大時，發(fā)生單相接地故障，消弧線圈對諧波電流將可能不起作用，在接地點得不到的補償，從而引發(fā)系統(tǒng)的故障擴大。
4.對載波通信的影響。高諧波含量對電力載波通信的干擾主要表現(xiàn)在語音通信過程中產(chǎn)生噪聲，數(shù)據(jù)傳輸失真，降低EMS、DAS實時數(shù)據(jù)的真實可靠性，造成集中抄表系統(tǒng)中數(shù)據(jù)出錯等故障。
(九)對電力用戶的影響
用電設(shè)備對系統(tǒng)電源的污染會影響用電設(shè)備自身的可靠性。使用電能質(zhì)量污染的電源，用電設(shè)備又可能成為新的污染源，而危害電力系統(tǒng)和其他用戶設(shè)備。可能產(chǎn)生的影響包括：對用戶電動機產(chǎn)生影響;對用戶補償電容器產(chǎn)生影響;對用戶自動控制裝置產(chǎn)生影響;對居民生活用電產(chǎn)生影響;對用電安全造成威脅。另外，還包括對電信通信造成影響，對廣播、電視及精密制造工業(yè)造成干擾和影響，這類干擾和影響有些表現(xiàn)在差模干擾和共模干擾，差模干擾是工頻及長線傳輸分布電容的相互干擾，共模干擾是引起回路對地電位發(fā)生變化的干擾，是造成微機控制單元工作不正常的主要原因。
(十)對用戶電動機的運行影響
諧波電流通過交流電動機，使諧波附加損耗明顯增加，引起電動機過熱，機械振動和噪聲增大。當三相電壓不對稱時，定子繞組上產(chǎn)生負序電流，并勵磁產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場，該制動磁場降低了電機的最大轉(zhuǎn)矩和過載能力，增加銅損，并且負序過電流可以將電機定子繞組燒毀。負序性的諧波分量(5次、11次等)對電機的影響與負序電壓的效果一樣。當產(chǎn)生電壓波動的主要低頻分量與電機機械振動的固有頻率一致時，誘發(fā)諧振，會使電動機造成損壞。
(十一)對用戶補償電容器的影響
電網(wǎng)無功配置容量中電容器所占比例最大，其中用戶電容器約占全部電容器的2/3。這部分電容器的設(shè)計大多只考慮無功補償量，不考慮裝設(shè)點電能質(zhì)量的實際污染情況，因此，運行點電能質(zhì)量指標低時，常造成一些事故，如補償裝置投不上、電容器使用壽命降低、電容器保護熔絲熔斷，甚至發(fā)生串并聯(lián)諧振，引發(fā)電容器的諧波過電壓與過電流，導(dǎo)致電容器爆炸等。另外，由于用戶電容器的管理按平均功率因數(shù)進行考核，電容器很少按電網(wǎng)實際運行情況投切，甚至只投不切，無形中使電網(wǎng)電壓失去了應(yīng)有的調(diào)節(jié)裕度，使電壓偏差等電能質(zhì)量指標難以控制。
(十二)對用戶自動控制裝置的影響
隨著數(shù)字控制技術(shù)的大規(guī)模使用，很多精密負載對受電電能質(zhì)量指標提出了更高的要求。電能質(zhì)量污染對這類設(shè)備的危害主要有三個方面，即在設(shè)備的檢測模塊中引入畸變量、干擾正常的分析計算、導(dǎo)致錯誤的輸出結(jié)果。另外還會對設(shè)備的硬件，如精密電機、開關(guān)電源等造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。干擾負載的保護回路，造成誤動作等。