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GB/T 14549-1993公用电网谐波

公用电网谐波的定义

公用电网谐波是指公用电网中某些设备的非线性特性或负荷的非线性快速时变，即所加的电压与电流不成线性关系而造成的波形畸变。非线性负荷产生的谐波电流注入电网，使公用电网的电压波形产生畸变，严重地污染了电网的环境，威胁着电网中各种电气设备的安全经济运行。GB/T 14549标准规定了公用电网间谐波电压的允许限值及测量取值方法，适用于交流额定频率为50Hz，标称电压220kV及以下的公用电网。

基波（分量）fundamental(component)

对周期性交流量进行博立叶级数分解，得到的频率与工频相同的分量。

谐波（分量）harmonic(component)

对周期性交流量进行博立叶级数分解，得到的频率为基波频率大于1整数倍的分量。

谐波次数harmonic order

谐波频率与基波频率的整数比。

间谐波分量interharmonic component

对周期性交流量进行博立叶级数分解，得到频率不等于基波频率整数倍的分量。

间谐波次数interharmonic order

间谐波频率与基波频率的整数比。

间谐波含有率interharmonic ratio；IHR

周期性交流量中含有的第ih次间谐波分量的方均根值与基波分量的方均根值之比（用百分数表示）。

公用电网谐波产生的原因

谐波产生的根本原因是由于电网中某些设备和负荷的非线性特性，即所加的电压与产生的电流不成线性（正比）关系而造成的波形畸变。在工业和生活用电负载中，阻感负载占有很大的比例。异步电动机、变压器、荧光灯等都是典型的阻感负载。异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系统所提供的无功功率中占有很高的比例。

电力系统中的电抗器和架空线等也消耗一些无功功率。阻感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所决定的。

电力电子装置等非线性装置也要消耗无功功率，特别是各种相控装置。 如相控整流器、相控交流功率调整电路和周波变流器，在工作时基波电流滞后于电网电压，要消耗大量的无功功率。另外，这些装置也会产生大量的谐波电流，谐波源都是要消耗无功功率的。

二极管整流电路的基波电流相位和电网电压相位大致相同，所以基本不消耗基波无功功率。但是它也产生大量的谐波电流，因此也消耗一定的无功功率。

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。

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已为人们所熟悉。

公用电网谐波的危害

1)对变压器的影响
变压器在基波频率时的损耗最小，负荷电流含有谐波时，将在三个方面引起变压器发热的增加：
a、均方根值电流
如果变压器容量正好与负荷容量相同，那么谐波电流将使得均方根值电流大于额定值。总均方根值电流的增加会引起导体损耗增加。
b、涡流损耗
涡流是由磁链引起的变压器的感应电流。感应电流流经绕组、铁芯以及变压器磁场环绕的其它导体时，会产生附加发热。这部分损耗以引起涡流的谐波电流的频率的平方增加。因此，该损耗是变压器谐波发热损耗的重要组成部分。
c、铁芯损耗
考虑谐波时，铁损的增加取决于谐波对外加电压的影响以及变压器铁芯的设计。电压畸变的增加将使得铁芯叠片中涡流电流增加，总的影响取决于铁芯叠片的厚度以及钢芯的质量。由谐波引起的这部分损耗的增加，与前两种情况下相比通常较小。
(2)对电机的影响
在电机末端的谐波电压畸变，在电机里表现为谐波磁链。谐波磁链对电机转矩没有太大影响，但是它以与转子同步频率不同的频率旋转，在转子中感应出高频电流，其影响类似于基波负序电流的影响。谐波电压畸变将引起电机的效率下降、发热、振动和高频噪声。
(3)谐波对电能计量的影响
谐波的影响使少计的电量远大于多计的电量，两者的差额主要表现为供电线损率有所增大。
(4)谐波对电容器的影响
在具有并联电容器补偿的系统中，系统阻抗在某一频率下可能与并补电容器发生谐振，从而引起谐波源注入系统和电容器组谐波电流的放大，对系统和电容器组产生严重影响。
(5)谐波对通讯的干扰
除了对通讯系统产生电磁干扰，使电信质量下降，还可能使某些重要的和敏感的自动控制、保护装置不正确动作，或者危害到功率处理器自身的正常运行。

公用电网谐波的治理

1.针对谐波源进行治理。

按“谁污染，谁治理”的原则，进行谐波源就地治理。

即对于产生大量谐波的用户，在用户变的低压侧加装滤波补偿装置。无源电力滤波装置利用电容、电感谐振的原理”吸收”阻止相应次谐波，从而保证电压畸变率处在较低水平。一般根据需要吸收的谐波次数，设置合适的LC滤波回路，分别设置滤波器。

2.改变部分运行、接线方式，减小谐波的产生、叠加、放大、产生危害的机会。

增加电网的短路容量、提高电气设备的短路比，来降低谐波对同一电网上其他设备的影响。加强运行时的实时控制，避免轻负荷、高电压的运行状态，以减少谐波电压过高对系统电器设备的影响；有意识的将配变中间相改接A或者C相，减少变压器群产生的谐波。在可能的情况下，接成Δ，YN形，将谐波在高压侧消化。

3.在设计中注意避开谐波产生谐振的机会，减小带来的影响。

根据《民用建筑电气设计规范》JGJ／T16－923.3.10“为控制各类非线性用电设备所产生的谐波引起的电网电压正弦波形畸变在合理范围内，宜采限下列措施：各类大功率非线性用电设备变压器的受电电压有多种可供选择时，如选用较低电压不能符合要求，宜选用较高电压。”也就是中频炉等大功率非线性用电设备在选型时，尽量选择较高电压。在无功补偿设计中除了应注意避免并联电容器与系统感抗的谐振，除了验算基波外，还需要验算3、5、7次等主要谐波，避开这些参数，防止在该次谐波发生谐振。“谐波污染”已经成为电网内三大公害之一，只有各方面都重视起来，进行治理，才能还电网一个干净的环境。

公用电网谐波的测试

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