GB/T 14549-1993公用電網(wǎng)諧波

公用電網(wǎng)諧波的定義

公用電網(wǎng)諧波是指公用電網(wǎng)中某些設(shè)備的非線性特性或負(fù)荷的非線性快速時(shí)變，即所加的電壓與電流不成線性關(guān)系而造成的波形畸變。非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)，使公用電網(wǎng)的電壓波形產(chǎn)生畸變，嚴(yán)重地污染了電網(wǎng)的環(huán)境，威脅著電網(wǎng)中各種電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。GB/T 14549標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了公用電網(wǎng)間諧波電壓的允許限值及測量取值方法，適用于交流額定頻率為50Hz，標(biāo)稱電壓220kV及以下的公用電網(wǎng)。

基波（分量）fundamental(component)

對周期性交流量進(jìn)行博立葉級(jí)數(shù)分解，得到的頻率與工頻相同的分量。

諧波（分量）harmonic(component)

對周期性交流量進(jìn)行博立葉級(jí)數(shù)分解，得到的頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量。

諧波次數(shù)harmonic order

諧波頻率與基波頻率的整數(shù)比。

間諧波分量interharmonic component

對周期性交流量進(jìn)行博立葉級(jí)數(shù)分解，得到頻率不等于基波頻率整數(shù)倍的分量。

間諧波次數(shù)interharmonic order

間諧波頻率與基波頻率的整數(shù)比。

間諧波含有率interharmonic ratio；IHR

周期性交流量中含有的第ih次間諧波分量的方均根值與基波分量的方均根值之比（用百分?jǐn)?shù)表示）。

公用電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的原因

諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電網(wǎng)中某些設(shè)備和負(fù)荷的非線性特性，即所加的電壓與產(chǎn)生的電流不成線性（正比）關(guān)系而造成的波形畸變。在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，阻感負(fù)載占有很大的比例。異步電動(dòng)機(jī)、變壓器、熒光燈等都是典型的阻感負(fù)載。異步電動(dòng)機(jī)和變壓器所消耗的無功功率在電力系統(tǒng)所提供的無功功率中占有很高的比例。

電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線等也消耗一些無功功率。阻感負(fù)載必須吸收無功功率才能正常工作，這是由其本身的性質(zhì)所決定的。

電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率，特別是各種相控裝置。 如相控整流器、相控交流功率調(diào)整電路和周波變流器，在工作時(shí)基波電流滯后于電網(wǎng)電壓，要消耗大量的無功功率。另外，這些裝置也會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，諧波源都是要消耗無功功率的。

二極管整流電路的基波電流相位和電網(wǎng)電壓相位大致相同，所以基本不消耗基波無功功率。但是它也產(chǎn)生大量的諧波電流，因此也消耗一定的無功功率。

近30年來，電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，也使得電力電子裝置成為最大的諧波源。在各種電力電子裝置中，整流裝置所占的比例最大。

常用的整流電路幾乎都采用晶閘管相控整流電路或二極管整流電路，其中以三相橋式和單相橋式整流電路為最多。帶阻感負(fù)載的整流電路所產(chǎn)生的諧波污染和功率因數(shù)滯后已為人們所熟悉。

公用電網(wǎng)諧波的危害

1)對變壓器的影響
變壓器在基波頻率時(shí)的損耗最小，負(fù)荷電流含有諧波時(shí)，將在三個(gè)方面引起變壓器發(fā)熱的增加：
a、均方根值電流
如果變壓器容量正好與負(fù)荷容量相同，那么諧波電流將使得均方根值電流大于額定值?？偩礁惦娏鞯脑黾訒?huì)引起導(dǎo)體損耗增加。
b、渦流損耗
渦流是由磁鏈引起的變壓器的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流流經(jīng)繞組、鐵芯以及變壓器磁場環(huán)繞的其它導(dǎo)體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生附加發(fā)熱。這部分損耗以引起渦流的諧波電流的頻率的平方增加。因此，該損耗是變壓器諧波發(fā)熱損耗的重要組成部分。
c、鐵芯損耗
考慮諧波時(shí)，鐵損的增加取決于諧波對外加電壓的影響以及變壓器鐵芯的設(shè)計(jì)。電壓畸變的增加將使得鐵芯疊片中渦流電流增加，總的影響取決于鐵芯疊片的厚度以及鋼芯的質(zhì)量。由諧波引起的這部分損耗的增加，與前兩種情況下相比通常較小。
(2)對電機(jī)的影響
在電機(jī)末端的諧波電壓畸變，在電機(jī)里表現(xiàn)為諧波磁鏈。諧波磁鏈對電機(jī)轉(zhuǎn)矩沒有太大影響，但是它以與轉(zhuǎn)子同步頻率不同的頻率旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出高頻電流，其影響類似于基波負(fù)序電流的影響。諧波電壓畸變將引起電機(jī)的效率下降、發(fā)熱、振動(dòng)和高頻噪聲。
(3)諧波對電能計(jì)量的影響
諧波的影響使少計(jì)的電量遠(yuǎn)大于多計(jì)的電量，兩者的差額主要表現(xiàn)為供電線損率有所增大。
(4)諧波對電容器的影響
在具有并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)中，系統(tǒng)阻抗在某一頻率下可能與并補(bǔ)電容器發(fā)生諧振，從而引起諧波源注入系統(tǒng)和電容器組諧波電流的放大，對系統(tǒng)和電容器組產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
(5)諧波對通訊的干擾
除了對通訊系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，使電信質(zhì)量下降，還可能使某些重要的和敏感的自動(dòng)控制、保護(hù)裝置不正確動(dòng)作，或者危害到功率處理器自身的正常運(yùn)行。

公用電網(wǎng)諧波的治理

1.針對諧波源進(jìn)行治理。

按“誰污染，誰治理”的原則，進(jìn)行諧波源就地治理。

即對于產(chǎn)生大量諧波的用戶，在用戶變的低壓側(cè)加裝濾波補(bǔ)償裝置。無源電力濾波裝置利用電容、電感諧振的原理”吸收”阻止相應(yīng)次諧波，從而保證電壓畸變率處在較低水平。一般根據(jù)需要吸收的諧波次數(shù)，設(shè)置合適的LC濾波回路，分別設(shè)置濾波器。

2.改變部分運(yùn)行、接線方式，減小諧波的產(chǎn)生、疊加、放大、產(chǎn)生危害的機(jī)會(huì)。

增加電網(wǎng)的短路容量、提高電氣設(shè)備的短路比，來降低諧波對同一電網(wǎng)上其他設(shè)備的影響。加強(qiáng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)控制，避免輕負(fù)荷、高電壓的運(yùn)行狀態(tài)，以減少諧波電壓過高對系統(tǒng)電器設(shè)備的影響；有意識(shí)的將配變中間相改接A或者C相，減少變壓器群產(chǎn)生的諧波。在可能的情況下，接成Δ，YN形，將諧波在高壓側(cè)消化。

3.在設(shè)計(jì)中注意避開諧波產(chǎn)生諧振的機(jī)會(huì)，減小帶來的影響。

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ／T16－923.3.10“為控制各類非線性用電設(shè)備所產(chǎn)生的諧波引起的電網(wǎng)電壓正弦波形畸變在合理范圍內(nèi)，宜采限下列措施：各類大功率非線性用電設(shè)備變壓器的受電電壓有多種可供選擇時(shí)，如選用較低電壓不能符合要求，宜選用較高電壓?！币簿褪侵蓄l爐等大功率非線性用電設(shè)備在選型時(shí)，盡量選擇較高電壓。在無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)中除了應(yīng)注意避免并聯(lián)電容器與系統(tǒng)感抗的諧振，除了驗(yàn)算基波外，還需要驗(yàn)算3、5、7次等主要諧波，避開這些參數(shù)，防止在該次諧波發(fā)生諧振?！爸C波污染”已經(jīng)成為電網(wǎng)內(nèi)三大公害之一，只有各方面都重視起來，進(jìn)行治理，才能還電網(wǎng)一個(gè)干凈的環(huán)境。

公用電網(wǎng)諧波的測試

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