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公用电网间谐波国家标准_介绍

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GB T 14549

GB T 14549

1.6
0.8
5 谐波电流允许值
5.1 公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量(方均根值)不应超过表 2 中规定的允
许值 当公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时 表 2 中的谐波电流允许值的
换算见附录 B(补充件)
表 2 注入公共连接点的谐波电流允许值
标 基准
谐波次数及谐波电流允许值 A
当测量点附近安装有电容器组时 应在电容器组的各种运行方式下进行测量
D2 测量的谐波次数一般为第 2 到第 19 次 根据谐波源的特点或测试分析结果 可以适当 变动谐波次数测量的范围
D3 对于负荷变化快的谐波源(例如 炼钢电弧炉 晶闸管变流设备供电的轧机 电力机车 等) 测量的间隔时间不大于 2min 测量次数应满足数理统计的要求 一般不少于 30 次
准 短路
电 压 容量 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
MVA
kV
0.38 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 12 9.7 18 8.6 16 7.8
6 100 43 34 21 34 14 24 11 11 8.5 16 7.1 13 6.1 6.8 5.3 10 4.7 9.0 4.3
h=2
A4 谐波电流含量 Ih
∞
∑ IH = (Ih )2
h=2
A5 电压总谐波畸变率 THDu
THDu
=
UH U1
× 100(00)
A6 电流总谐波畸变率 THDi
THDi
=
IH I1
× 100(00)
(A1)
(A2)
( A3) (A4) (A5) (A6)

电力系统的间谐波及其国家标准间谐波及其国家标准

电力系统的间谐波及其国家标准间谐波及其国家标准

电力系统的间谐波及其国家标准林海雪0引言目前电力系统的谐波问题已引起广泛的关注。

通常的谐波一般指频率为工频(基波频率)整数倍的正弦成分。

现行国家标准《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-1993)只对这类谐波规定了限值和测试方法，而对于间谐波(interharmonics)，2009年颁布了国标《电能质量公用电网间谐波》(GB/T 24337-2009)，但是相关的文献资料却很少，又缺乏测量手段，人们对其关注度较低。

实际上间谐波及其影响广泛存在于电力系统中。

随着电力电子装置的广泛使用，特别是分布式电源的接入，智能电网的发展，电网中电磁干扰更趋复杂化，间谐波将会成为严重的问题。

本文就间谐波的来源、影响以及标准进行简要分析和介绍，使相关技术人员对此问题有较深入的认识，以利于对国标的理解和贯彻执行，避免对相关问题的误判。

1间谐波的来源1.1波动负载所谓间谐波是指非整数倍基波频率的谐波，这类谐波可以是离散频谱的或连续频谱的。

根据傅立叶分解理论，周期性的非正弦量只能分解出(或产生)整数次的谐波。

实际上许多负载(不论是线性的或是非线性的)是波动的，在这种情况下对于工频，“周期性”的前提已不存在，因而用傅立叶理论分析的结果不符合或不完全符合实际。

为了说明此问题，假定有某一调幅波电压由式(2)可以看出，经角频率为Ω的调幅波电压McosΩt调制后，从u(t)的频谱看，除了稳态电压中角频率为hω成分外，各次谐波(包括基波)中增加了旁频(hω±Ω)成分，其幅值均为M/2。

某些负载也可能频率(或相位)也是波动的，这种波动自然就形成间谐波成分，无须专门分析。

实际上，调幅波很可能存在多个频率成分(设为n个)，则按式(1)调制的结果为各次谐波(包括基波)均增加n对(即2n个)旁频成分，这些旁频成分就是间谐波。

1.2电弧类负载电弧的伏安特性是高度的非线性而且又是波动的，这类负载主要有电弧炉、电弧焊机、具有磁力镇流器的放电类型的照明。

GB／T14549--93电能质量-公用电网谐波

GB／T14549--93电能质量-公用电网谐波

国标GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》简介谐波国家标准是电力工业部(原能源部)根据国家标准局下达的任务而负责制订的。

从1985年起，起草工作组做了大量课题论证工作，同时学习国外的先进经验和联系国内实际，完成了标准的制订，并已于1994年3月起实施。

基于谐波对电容器的影响，实施谐波国标对保证电容器的安全运行有重要意义，为使应用部门对标准有进一步的了解，下面对谐波国标的起草及其依据作一介绍。

1 制订谐波国标的目的随着我国经济的发展，现代工业、交通等行业使用的各种换流设备的数量越来越多、其容量亦越来越大，加上电弧炉、家用电器等非线性用电设备接入电网，将其产生的谐波电流注入电网，使公用电网的电压波形发生畸变。

电能质量下降，同时威胁电网和包括电容器在内的各种电气设备的安全经济运行。

因此，把公用电网的谐波量控制在允许范围内，以保证电能质量，防止谐波对电网和用户的电气设备、各种用电器具造成危害，保持其安全经济运行，并获得良好的社会效益。

乃是制订谐波国标的目的。

2 制订谐波国标的基本原则2.1 把电网中的电压总谐波畸变率及各次谐波含有率控制在允许的范围内，保证供电质量，使接入电网中用户的各种用电器具免受谐波的危害，保持正常工作。

2.2 限制谐波注入电网的谐波电流及其在电网中产生的谐波电压，防止其对电网发供电设备的干扰，保证电网的安全经济运行。

2.3 在总结现有经验的基础上，结合我国情况，提出有科学依据和向国际先进标准靠拢的规定，有其科学性、实用性和先进性。

3 适用范围适用于交流频率为50Hz的标称电压110kV及以下公用电网，及其供电的电力用户。

对220kV电网及其供电的电力用户，可参照110kV执行。

主要原因有：(1)220kV电网的谐波电压直接受330kV或500kV电网谐波电压的影响。

目前国内外都还没有经验，也没有明确的规定。

(2)220kV电网的输电线路的充电功率较大(每100km约25MVA)，而输电潮流是变化的，控制220kV电网的谐波还没有成熟的经验。

电能质量国家标准讲座3 公用电网谐波标准

电能质量国家标准讲座3 公用电网谐波标准
电工课堂
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电能质量国家标准讲座（ !）
输电线和通信线的距离、 并架长度等。
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对电度计量及常用仪表指示的影响 研究证明， 感应式电度表对高次谐波有
公用电网谐波标准
! 中国电力科学研究院 林海雪
负的频率误差， 而电子式电度表的频响特性 一般较好。但由于谐波 功 率 在 谐 波 源 负 荷 （ 如整流器）中和基波功率流向相反， “ 因此 对这类用户电度计量将偏小； 反之， 对于一 般线性负荷， 电度计量大体上等于基波和谐 波电度之和。 故谐波电度增加了这些用户的 电费支出。 有关在谐波条件下正确计量的问 题， 国内外均已做了大量研究， 但尚无合理 的解决办法。
/0/
对继电保护和自动装置的影响 在谐波和负序共同作用下，电力系统中以负序滤过器为
起动元件的许多保护及自动装置会发生误动作，有的保护闭 锁装置因频繁误动作不得不解除运行。电力系统的故障录波
!
栏 目 编 辑 梁 学 造
(3B !@A C ?,
（ 1）
器也会误动走纸， 影响对实际故障的记录。
例如， 当 ?,B301@A 时， 则可能发生接近于 9 次谐波的谐振。 此时电容器和电网均将流过很大的 9 次谐波电流。 该次谐波叠 加在基波上就产生很高过电压， 可能导致设备损坏。
增加。随着电力电子技术的发展， 晶闸管换流和变频技术得到 广泛的应用。例如： 冶金、 化工、 矿山部门大量使用晶闸管整流 电源； 工业中大量使用变频调速装置； 电气化铁路中采用交流 单相整流供电的机车； 高压大容量直流输电中的换流站； 家用 电器（ 电视机、 电冰箱、 空凋、 电子节能灯） 等等。炼钢电弧炉的 容量不断扩大， 单台容量由过去儿吨发展到几百吨， 相应的电 炉变压器容量也由几个兆伏・安发展到几十甚至一二百兆伏・ 安。此外， 工业中广泛使用的电弧和接触焊设备、 矿热炉、 硅铁 炉、 中频炉等也均属非线性电力负荷。随着电网的发展， 电力 变压器容量和数量在不断增加，已成为电网中又一个重要非 线性负荷。

谐波国家标准

谐波国家标准
5.4
4.5
4.1
按照实际容量换算后，公共连接点的谐波电流允许值
谐波次数
3
5
7
9
11
允许值
4
4
3
1.36
1.86
谐波次数
13
15
19
23
25
允许值
1.58
0.82
1.08
0.9
0.82
注：当电网公共连接点最小短路容量不同于基准短路容量时，按下式修正上表谐波电流允许值：
Ih= Ihp
式中：Sk1——公共连接点最小短路容量，MVA
Sk2——基准短路容量，MVA
Ihp——h次谐波电流允许值，A
Ih——短路容量为Sk1时的第h次谐波电流允许值，A
国家标准
电网标称电压
（KV）
电压总谐波畸变率（%）
各次谐波电压含有率（%）
奇次
偶次
10KV4.0%来自3.2%1.6%标准电压为10kV国标中注入公共连接点的谐波电流允许值（基准短路容量为100MVA）见下表
谐波次数
3
5
7
9
11
允许值
20
20
15
6.8
9.3
谐波次数
13
15
19
23
25
允许值
7.9
4.1

国标谐波限值

国标谐波限值

国标谐波限值
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
国标谐波限值
《中华人民共和国国家标准GB/T 14549-1993》对公用电网谐波有着明确的限值规定。

1、公共电网谐波电压（相电压）限值
表1：公共电网谐波电压（相电压）
2、谐波电流允许值
公共联接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量（方均根值）不应超过表2种规定的允许值。

当公共联接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时，表2中的谐波电流允许值的换算见附录B（补充件）。

表2：注入公共联接点的谐波电流允许值
注：220kV基准短路容量取2000 MVA。

公用电网谐波


220kV的 公 用 电 网可参 照 110kV执 行 。
50Hz,标 称 电压 110kV及 以下 的公 用 电网。
本标 准不适 用 于暂态 现象 和短 时 间谐 波 。
2 3
引用标 准
GB156
术语
额定 电压
3.1 3.2
公 共 连 接 点 p。 int° f∞ mm° n∞ upllng 用户 接人 公 用 电网的 连 接处 。 谐 波测 量点 harm。 nl。 measuremcnt pα nts 对 电 网和用 户 的谐 波进 行 测量 之 处 。
St-— 公共 连 接 点 的供 电设 各 容量 ,MVA; 一 相位 迭 加 系数 ,按 表 C2取 值 。 α
表 C2
/l
3
7
13
4
9)13丨 偶 次
2
1 1
12
⊥
1.8
19
附
录
D
测 量谐 波 的方 法 、 据 处 理及 测 量 仪器 数
(补 充 件 )
D1
谐 波 电压 (或 电流 )测 量应 选 择在 电 网正 常供 电时可 能 出现 的最 小 运 行 方 式 ,且 应 在 当测 量 点 附近安装 有 电容器组 时 ,应 在 电容器 组 的各 种 运 行方 式 下进 行 测 量 。 测 量 的谐 波 次数 一 般 为第 2到 第 19次 ,根 据 谐 波 源 的特 点 或测试 分 析结 果 ,可 以适 对 于负荷变化快 的谐波源 (例 如 :炼 钢 电弧 炉 、 闸管 变流设 备 供 电 的轧 机 、 晶 电力 机 车 对 于 负荷 变化慢 的谐 波 源 (例 如 :化 工 整 流 器 、 流输 电换 流 站 等 )・ 测 量 间 隔 和 持 续 直

国标谐波限值

表2：注入公共联接点的谐波电流允许值
注：220kV基准短路容量取2来自00 MVA。当公共联接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时表2中的谐波电流允许值的换算见附录b补注
国标谐波限值
《中华人民共和国国家标准GB/T 14549-1993》对公用电网谐波有着明确的限值规定。
1、公共电网谐波电压（相电压）限值
表1：公共电网谐波电压（相电压）
2、谐波电流允许值
公共联接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量（方均根值）不应超过表2种规定的允许值。当公共联接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时，表2中的谐波电流允许值的换算见附录B（补充件）。

CH6.5-谐波标准及测量

16.5 谐波的标准及测量6.5.1 谐波的国家标准6.5.2 谐波测量方法概述26.5.1 谐波的国家标准GB/T 14549-93《公用电网谐波》¾各级电网谐波电压限值（％）电网标称电压(kV)电压总谐波畸变率(%)各次谐波电压含有率(%)奇次偶次0.385.0 4.0 2.06 4.0 3.2 1.61035 3.0 2.4 1.2661102.01.60.836.5.1 谐波的国家标准GB/T 14549-93《公用电网谐波》¾PCC 的全部用户向该点注入的谐波电流分量（方均根值）不应超过附表二中规定的允许值.谐波次数及谐波电流允许值 (A)标准电压 kV 基准短路容量 MV A 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 1718190.38 1078 62 39 62 26 44 19 2116 28 13 24 11 12 9.7 188.6166 100 43 34 21 34 14 24 11 118.5 16 7.1 13 6.1 6.8 5.3 10 4.79.010 100 26 20 13 20 8.5 15 6.4 6.8 5.1 9.3 4.3 7.9 3.7 4.1 3.2 6.0 2.8 5.435 250 15 12 7.7 12 5.1 8.8 3.8 4.1 3.1 5.6 2.6 4.7 2.2 2.5 1.9 3.6 1.7 3.266 500 16 13 8.1 13 5.4 9.3 4.1 4.3 3.3 5.9 2.7 5.0 2.3 2.6 2.0 3.8 1.8 3.411075012 9.6 6.0 9.6 4.0 6.8 3.0 3.2 2.4 4.3 2.0 3.7 1.7 1.9 1.5 2.8 1.3 2.546.5.1 谐波的国家标准GB/T 14549-93《公用电网谐波》¾当PCC 处的最小短路容量不同与基准短路容量时, 附表二中的谐波电流允许值的换算见下式式中,S K 1－公共连接点的最小短路容量, MVA ；S K 2－基准短路容量, MVA ；I hp －表二中的第h 次谐波电流允许值, A ；I h －短路容量时的h 次谐波电流允许值。

电能质量 公用电网谐波

中华人民共和国国家标准电能质量公用电网谐波GB/T14549—93Quality of electric energy supplyHarmonics in public supply network国家技术监督局1993-07-31批准1994-03-01实施1主题内容与适用范围本标准规定了公用电网谐波的允许值及其测试方法。

本标准适用于交流额定频率为50Hz，标称电压110kV及以下的公用电网。

标称电压为220kV的公用电网可参照110kV执行。

本标准不适用于暂态现象和短时间谐波。

2引用标准GB156额定电压3术语3.1公共连接点point of common coupling用户接入公用电网的连接处。

3.2谐波测量点harmonic measurement points对电网和用户的谐波进行测量之处。

3.3基波(分量)fundamental(component)对周期性交流量进行付立叶级数分解，得到的频率与工频相同的分量3.4谐波(分量)harmonic(component)对周期性交流量进行付立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。

3.5谐波次数(h)harmonic order(h)谐波频率与基波频率的整数比。

3.6谐波含量(电压或电流)harmonic content(for voltage or current)从周期性交流量中减去基波分量后所得的量。

3.7谐波含有率harmonic ratio(HR)周期性交流量中含有的第h次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)。

第h次谐波电压含有率以HRU h表示，第h次谐波电流含有率以HRIh表示。

3.8总谐波畸变率total harmonic distortion(THD)周期性交流量中的谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比(用百分数表示)。

电压总谐波畸变率以THD u表示，电流总谐波畸变率以THD i表示。

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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。 Nhomakorabea 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（%）
电压等级 <100 1000V 及以下 1000V 以上 注：频率 800Hz 以上的间谐波电压限值在研究中。 0.2 0.16 频率（Hz） 100～800 0.5 0.4
4 指标的分配
多个间谐波电压按下式合成：
U ih
3
U ih 1 U ih 2 U ih k
3 3 3
（1）
表4 单一用户间谐波电压含有率限值（%）
电压等级 <100 1000V 及以下 1000V 以上 0.16 0.13 频率（Hz） 100～800 0.4 0.32
利用式（1），也可以评估某个用户（k）投入后产生 间谐波电压 3 3
图4 公用中压配电网中信号电压水平
C is g , n
C
i2
8
2 k i
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。
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。
f 10
3
5Hz
200
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。
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 243372009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。
（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。
U ih k
3
U ih * U ih 0
5 间谐波的测量和取值
C ig , n
C
i 1
9
2 k i
图 2 间谐波集各分量方均根值
图 3 间谐波子集各分量方均根值