01林海雪--公用电网间谐波国家标准 介绍.pptVIP

公用电网间谐波国家标准介绍林海雪（中国电力科学研究院 北京市海淀区，100192） 摘要：扼要地论述了电网中各种间谐波源及其影响；介绍了国标GB/T 24337-2009的结构、限值、指标的分配、测量和取值等内容；最后简述了抑制间谐波的措施，有助于对国标的理解和执行。 1 概 述 根据傅立叶分析理论，只有周期性的非正弦量才可以分解为基波（指工频量）和谐波（一般指工频整数倍分量）。在频谱图上，谱线的间隔为50Hz。 用傅立叶理论分析出的“谐波”显然不符合或不完全符合实际。于是就产生“间谐波”的概念。间谐波是指非整数倍基波频率的谐波，这类谐波仍是用傅立叶分析方法求取的，只不过分析的周期采用波动（或调幅波）的周期。例如一个以10个工频周期为波动周期的电气量，可以用200ms的时间窗口（10×20ms=200ms）内进行傅立叶分析，得到5Hz频率分辨率（ ）的频谱成分。 在电网中，间谐波的发生源包括：波动负载、电弧类负载（电弧炉、电弧焊机、具有磁力镇流器放电类型的照明等）、静止变频装置（交—直—交和交—交变频器等）、感应电动机、整周波控制的晶闸管装置、电源信号电压以及某些异常工况下的间谐波（例如铁磁谐振、串补系统中的低频振荡）。因此间谐波在电网中广泛存在。随着分布式电源的接入，智能电网的发展，间谐波的含量有增大趋势。 间谐波的影响尚在探讨中，其最主要的影响有：引起电压波动和闪变、无源滤波器的过载（间谐波的谐振放大所致）、干扰电力线上控制、保护和通讯信号，引起机电系统低频振荡、影响以电压过零点为同步信号的控制设备以及某些家用电器正常工作等等。因此电网的间谐波电压必须控制在一定水平以下。国标GB/T 24337-2009《电能质量 公用电网间谐波》[1]就是在这样背景下产生的。本文主要介绍该标准的基本内容及制定中的一些问题，供执行标准时参考。 2 标准的结构 本标准是目前世界上把间谐波作为电能质量指标单独制定的唯一标准，这主要是从标准可操作性考虑的。因此标准内容相对较为完整，除了常规的必须内容（如范围、规范性引用文件、术语和定义、限值等）外，还对用户限值的分配、间谐波的合成、测量条件、评估和测量仪器等做了规定。标准还有两个附录：附录A（规范性附录） 间谐波电压含有率与拍频关系曲线；附录B（资料性附录） 间谐波及其危害和集合概念介绍。 3 限值的考虑 间谐波的限值标准主要参考IEC和IEEE相关标准中的规定。 对于单次间谐波电压幅值引起120V和240V照明灯短期闪变Pst=1（这是闪变限值标准）和拍频的关系，如图1所示。（注：拍频就是两个合成电压频率之差） 图1 间谐波电压的兼容水平与拍频的关系 国标中的限值如表3所列。表中将1000V以上的标准取得比1000V及以下小一点，主要考虑高压（1kV以上）对低压（1kV及以下）的渗透作用，高压的影响面较大，限值应适当严一点。 表3 间谐波电压含有率限值（%） 4 指标的分配 多个间谐波电压按下式合成： （1） 表4 单一用户间谐波电压含有率限值（%） 利用式（1），也可以评估某个用户（k）投入后产生间谐波电压 （2） 式中 Uih*和Uih0分别为该用户投入后和投入前测得的间谐波电压。由Uihk，对照表4就可以判断用户是否超标。 5 间谐波的测量和取值 6 抑制间谐波的措施 （1）限制间谐波源的发射水平。利用现有电力线传递控制、遥测、通讯等信号，但这些信号必须有所限制。例如对于公用中压配电网，一天99%以上时间内3s平均信号电压应不超过图4规定（IEC61000-2-2：2002规定）。 在工业电网中，大量间谐波源用户应采取措施，使其间谐波值符合标准规定。 （2）抑制滤波器对间谐波的 放大 （3）消除产生间谐波谐振的 异常工况 （4）提高负载的抗间谐波能力， 降低其敏感度。 * 在IEC 61000-4-7：2002中，对谐波测量也改用“集”的概念（即以“集”或“子集”形式输出各次谐波测量结果），这能更好反映信号的能量特点。 图4 公用中压配电网中信号电压水平 *