供电系统谐波抑制有关规范学习

朱时光

一、谐波定义

供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波

频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1) 称为谐波次数。

二、谐波源

n       向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。

n       非线性负荷是基本的谐波源，它引起电网电压畸变，使电压中带有整数倍基波频率的分量。

n       作为最主要的谐波源的电力电子装置主要有各种交直流变流装置（整流器、逆变器、斩波器、变频器）以及双向晶闸管可控开关设备等，另外还有电力系统内部的变流设备，如直流输电的整流阀和逆变阀等。

n       除了上述典型变流装置会产生大量的谐波以外，家用电器也是不可忽视的谐波源。例如电视机、计算机、电池充电器等。虽然它们单个的容量不大,但由于数量很多,因此它们给供电系统注入的谐波分量也不容忽视。

    由于上述原因,我国已将谐波含量的检测纳入工程验收。

<建筑节能工程施工验收规范>新规定:

n       在工程竣工验收前，应对低压配电电源质量进行检测，主要检测供电电压、电流、

频率、功率因数、谐波含量，其中供电电源偏差、电压允许波动和闪变、公共电网谐波、三相电压允许不平衡度，应符合相应的国家标准。

n        检验方法：在大功率用电设备安装完成并经过试运行后，以及所有安装的变频设备、

照明设备、计算机等均可投入的情况下，使用三相功率计测量电压、电流、频率、功率因数、谐波含量。 

三、用电设备谐波电流限值标准GB17625.1－2003

供电质量是人们关注的热点，开关电源、晶闸管器件等的大量采用，一方面提高了人们对电能的利用效率，另一方面在电网里形成了大量谐波电流，其后果是使同一电网的其他电子产品受到干扰，谐波电流还会引起电网中线电流的超载，影响电网对电力的传输能力。此外，对交流电源的相位控制还会在电网上引起电流有效值的变化，导致电压有效值明显波动，这种电压波动有可能引起照明装置的闪烁。

有关电磁兼容、限值的最新标准：

n       为保证电网供电质量和维护人类健康，国际电工委会员（IEC）TC77委员会编制了6个适合于评价低压用电设备对电网供电质量影响的标准。

n       2003年分别转化为我国国家的IEC等同性标准，他们是：GB17625.1~GB17625.6

n       GB17625.1－2003《电磁兼容  限值  谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》为国家最新标准；

n        GB/Z 17625.6－2003《电磁兼容  限值  对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限值》为指导性技术文件；

1、设备的分类

n       按GB17625.1－2003《电磁兼容  限值  谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》最新标准要求，对不同的用电设备可用4种类别加以分类，不同类别的设备有不同的谐波电流限值。

n       A类  指三相平衡用电设备（各线的额定电流相差不大于20％）、工具（不包括便携式工具）、家用电器、白炽灯调光器及音频设备。

n       B类  指便携式工具（特别是指手持式短时工作制电气工具）和不属于专业设备的电弧焊设备。

n       C类  指照明设备。

n       D类  指输入的有功功率小于等于600W的下列设备：

    1）个人计算机和显示器；

    2）电视接收机。

以上四类设备的谐波电流限值可根据GB17625.1－2003分类原则查表。

2、检测试验中的一些规定

（1）对有功功率小于等于25W的照明设备尚无谐波电流限值的规定，可暂不进行试验。

（2）通常，设备不允许使用不对称供电（指正、负半周电流波形不相同，或每个导通时间内的正、负半周的数目不相同）的控制方法。

（3）对直接利用电源半波整流供电的，其最大功率应小于100W，否则视同超出设备的标准限值。

（4）直接利用电源半波整流供电的设备还可以有双芯电缆供电的短时工作制的便携设备（如电吹风等）。

（5）对加热元件，当输入功率≤200W，或工作未超出D类设备限值时，其供电电源可允许采用对称控制法来控制功率（只要电流波形的正、负两半周是相同的；或每个导通时间内正、负半周数目是相等的）。

（6）在测量中，对大于19次以上的谐波，如果随着谐波次数的增加，频谱成份呈单调下降时，则对19次以上的谐波部分可以不计。

（7）在测量中，若谐波电流小于输入电流的0.6％或小于5mA，则无论哪一个条件成立，则试验都视同通过。

四、电压波动与闪烁的限值标准（GB17625.2－1999）

（1）电压波动

相对稳态电压变化特性dc：指至少间隔一个电压变化的两个相邻稳态电压差值与额定电压的百分比值，标准规定不得大于3％。

相对电压变化特性d(t)：指电压处在至少为1s的稳态条件下，各周期间的电压有效值相对于电压变化的时间函数。标准规定在超过200ms测量时间内，其相对稳态电压变化不得大于3％（反之，如果有相对稳态电压变化大于3％的情况，则持续时间必须小于200ms）。

最大相对电压变化特性dmax:指电压变化特性的最大与最小有效值之差与额定电压的百分比，标准规定不得大于4％。

（2）闪烁

闪烁分短期闪烁与长期闪烁两种：

短期闪烁Pst：是在短时间内（10min内）所评估出来的闪烁程度，用Pst=1作为闪烁刺激的阈值。Pst实际上是模拟人对50Hz电网中工作在230V交流电压下60W的白炽灯在电压波动情况下所产生的闪烁感受程度，如图3所示。

长期闪烁PLt：指在较长时间内（2h内）所评估出来的闪烁程度，标准用PLt=0.65作为闪烁刺激的阈值。

五、GB/Z 17625.6－2003指导性技术文件

按GB/Z 17625.6－2003《电磁兼容  限值  对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限值》指导性技术文件规定:

n       设备谐波电流发射限值适用于各种类型的电源接线和负载的线电流.

n       低于输入基波电流0.6%的单次谐波电流可不考虑.

n       由几个独立部件组成并具有公共电源线的设备应按设备总的输入电流考虑其限值.

1、接入供电系统的评估等级

指导性技术文件给出的数据适用于220V/380V,50Hz 系统。

指导性技术文件给出了一组顺序的评估等级.如果设备满足其中之一,则应允许接入供

电系统:

n       第一级:简化连接;

n       第二级:根据电网和设备的参数连接;

n       第三级:根据用户协议功率的连接;对于每相输入电流大于75A的设备,在任何情况下适用于第三级.

第一级  简化连接

n       设备发射到公用供电系统的谐波电流符合表-1的限值规定,则可连接到短路比≥33的供电系统的任何点.

第二级:根据电网和设备的参数连接

n       虽不符合表-1的限值规定,但短路比>33,允许按表-2有较高的谐波电流发射值,而连接到供电系统.

* 偶次谐波分量不能超过16/n%

第三级:根据用户协议功率连接

设备不符合第一级、第二级的条件,或设备输入电流大于75A,则供电部门可根据用户协议的有功功率同意设备连接。并按供电部门要求实施.