2021低压电网中性线谐波电流的分析

低压配电系统谐波的产生及治理摘要：谐波严重危害电力系统的安全与稳定，会造成额外的电能损耗，缩短装置的使用寿命，严重污染低压配电系统的电能品质，影响功率因数，致使供电效率下降。

由于各种非线性负荷的应用推广带来的谐波给电网造成了越来越严重的污染，因此谐波治理已逐步成为电力系统当前亟待解决的难题。

本文分析了低压配电系统中谐波成因，探讨了如何治理谐波及抑制办法。

关键词：低压配电系统；谐波；治理；引言电力系统稳定运行需遵循频率不变、波形为正弦波的规律，电力行业对电压设定值有比较清楚的准则，电力能源质量则主要指电压频率及波形质量，其指标包括：电压偏离、电压起伏和闪烁、频偏、谐波和三相不均衡。

但有关常规线性负荷的电阻，采用电加热导线及磁性材料，其电流波形通常为正弦波。

电网中的大容量谐波会引起电网的非线性改变，从而引发电网内的电流，电压波形发生畸变，出现大量高次谐波现象，给配电系统造成伤害。

此外，电压呈正弦波形作用于非线性元件，由于元件表现为非线性，电压和电流不同步改变。

因此所产生之电流不能呈正弦波形而不是正弦波，通常都把它归于谐波之列，故非线性元件在线路上之应用产生了谐波。

一．谐波的概述当供电系统供给电能质量较为理想时，通过负载的交流波型必须选用标准的正弦波型。

但是，由于电网负载的非线性较多，使得真实的交流信号往往会出现畸变，从而产生不规则的波形。

测量的交变电流波型是不对称的。

利用电流叠合的理论把某些正弦型的畸变电流进行 FFT分解为无限多的正弦量迭代形式。

其中同工频同频的成分叫基波，可以获得一系列比电力系统基波频率更大的正弦成分，而这些更高频率成分叫谐波。

谐波频率是基波的整数倍，因此，通常又把谐波叫做高次谐波【1-2】。

二．低压配电系统谐波主要危害（一）引起电力电缆发热在三相对称环路下，三相三相线路的三次谐波相位相同，在三相线路上，三相线路所形成的谐振电流和谐振电压是相线的三倍；因此，在中线的温度升高。

由于 OA装置的数量增多，电子型日光灯的三次谐波对整个体系的覆盖面增大，因此必须注意到共振弓形的发热问题。

一、电网谐波来源一是发电源质量不高产生谐波:发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。

二是输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。

它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。

铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。

三是用电设备产生的谐波：晶闸管整流设备。

由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。

我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。

如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中３次谐波的含量可达基波的３0%;接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。

如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有５次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有１1次及以上奇次谐波电流。

经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。

变频装置。

变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。

电弧炉、电石炉。

由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。

其中主要是２次、７次谐波,平均可达基波的8% 、20%，最大可达45%。

电网系统中谐波的产生及其治理摘要：随着电力电子技术的广泛应用与发展，用户向公用电网注入谐波电流的电气设备或在公用电网中产生谐波电压的电气设备，统称谐波源。

常见谐波源主要有电弧炉；换流设备；变压器；开关电源设备；低压小容量家用电器以及电力拖动设备等各种非线性用电设备，接入电网后均向电网大量注入谐波电流，这些都是谐波源。

影响电网电压波形质量的主要矛盾是非线性用电设备，也就是说非线性用电设备是主要的谐波源，从而引起电网的谐波“污染”。

关键词：谐波的产生谐波的危害抑制谐波的方法电网中的谐波对与之并联的其他用电设备造成不良影响。

例如引起电动机转矩降低，增加震动噪声，增加消耗；使继电保护装置产生误动作；使电网功率因数补偿电容过流发热；造成计算机及精密电子仪器运行不正常，诸如此类的不良影响被人们称为电力公害，如不认真对待并采取相应措施，将影响电力电子技术的进一步的发展。

1谐波的产生1.1电弧加热设备如电弧炉、电焊机等。

电弧加热设备是由于电弧在70伏以上才会起弧，才会有弧电流，并且灭弧电压略低于起弧电压，造成弧电流与弧电压的非线性。

此外，弧电流的波形还有一定的非对称性。

正是由于弧电流是非正弦波，电弧炉的冶炼过程分为两个阶段，及熔化期和精炼期。

在溶化期，炉内大部分填料未能全部熔化，电弧阻抗不稳定。

有时因电极插入熔化金属中而在电极间形成金属性短路，电极端部反复短路，电流发生不规则的变化由此产生谐波电流。

虽然谐波的成分非常复杂，但是由于三相负载不对称所以3次谐波为主且含量很大，但由于其工作的间断性产生的谐波多为间谐波，特点是持续时间短，频谱杂乱。

造成电弧加热设备对电网的谐波污染比较大，而且多为18次以下的低次谐波污染。

在精炼期内，电弧炉的电流稳定，且不超过额定值，谐波含量不大，以3次谐波及5次谐波为主。

其实电焊机的广泛应用，电焊机应用的同时率就更小了，对整个电网的影响比较小，但局部低压电网的电压和电流变化很大，有较大的谐波1.2交流整流的直流用电设备如电解、电力机车、充电装置、电镀等。

铜芯电线电缆载流量标准欧阳光明（2021.03.07）前言本标准译自国际电工委员会建筑物电气装置第五部分的第523节载流量，标准号为 IEC 60364-5-523 1983年。

改革开放以后，公共事业和住宅建设发展迅速，家用电气设备和其它用电设备日渐增多。

但不可忽视的是在每年发生的火灾中，电气火灾也呈上升趋势。

在短短的几年中，电气火灾比例增长一倍以上，其中相当一部分是由电缆电线的绝缘损坏、过热自燃、接触不良、电缆单相接地和相间短路等故障引起的。

因此，如何科学的合理的使用电缆电线，准确地选择电缆电线的载流量，合乎规范的进行管理维护，至为关键。

由于目前尚无1000V以下的电缆电线载流量的国家标准，而此部分电缆电线的使用最为量大面广，有鉴于此，全国建筑物电气装置标准化技术委员会，已提出编制标准计划，上报国家技术监督局，将国际电工委员会IEC 60364-5-523标准等同采用为国家标准（我国电缆电线符合IEC电缆电线制造标准）。

全国建筑物电气装置标准化技术委员会会同国际铜业协会现将IEC 60364-5-523标准有关铜芯电缆电线载流量的标准先行成文，提供设计、生产、施工安装、质检、运行和管理等各界参考。

国际电工委员会已于95年开始对1983年版载流量标准进行修订，现已进入最后批准阶段。

经过对二者的详细比较，有以下这些情况和变化告知读者：1. 适用的电压范围更改为交流1KV和直流1.5KV。

2. 删除了铜芯1.0mm2和铝芯1.0mm2、1.5mm2的电缆电线载流量。

3. 载流量基本没有变化，个别变化不超过7%。

4. 电缆电线的品种和温升限值没有变化。

5. 增加了土壤热阻率不为2.5K.m/W时的修正系数。

6. 表中的电缆电线敷设方式原用文字说明的部分改为示图。

7. 表52-E4、E5中取消无孔托盘的载流量数据。

8. 对523.5条作了以下修改：(1). 仅仅三相导体有负荷电流且平衡时，4芯、5芯电缆可有较大的载流量；(2). 当三相负荷不平衡时，中性线电流引起的温升将被相线电流减少的发热所抵消。

低压谐波治理方案引言低压谐波是指电力系统中频率为50Hz的基波之外的频率成分。

低压谐波的存在会给电力系统带来一系列问题，如电能表计量误差、设备损坏、电能质量下降等。

因此，为了保证电力系统的正常运行，需要采取一定的措施来治理低压谐波。

本文将介绍一种低压谐波治理方案，旨在帮助读者了解低压谐波的治理原理及实施方法。

低压谐波的原因低压谐波的产生主要有以下几个原因：1.非线性负载：非线性负载设备，如电子设备、变频器等会引入谐波电流，进而产生低压谐波。

2.谐振：电力系统中存在谐振回路，当谐振频率与低压电网的频率相差较小时，会引起谐振电流，进而产生低压谐波。

3.电网供电问题：电网供电不稳定、电压波动或谐波电流畸变时，会引入低压谐波。

低压谐波的影响低压谐波对电力系统造成的影响主要体现在以下几个方面：1.电能表计量误差：低压谐波会导致电能表计量误差增大，从而影响用户电能计量的准确性。

2.设备损坏：低压谐波会导致设备电压、电流畸变增大，使设备的热损耗增加，加剧设备的老化速度，甚至引发设备故障。

3.电能质量下降：低压谐波会导致电网电压畸变、电网电流畸变增大，从而影响电能质量，引起其他设备故障，降低电力系统的可靠性。

低压谐波治理方案为了治理低压谐波，可以采取以下方案：1. 滤波器滤波器是最常用的低压谐波治理设备之一，可以有效地滤除谐波电流。

滤波器根据需要选择合适的谐波阶次和容量，安装在低压谐波严重的用电设备前或电源入口处。

滤波器可以是主动式滤波器、被动式滤波器或混合式滤波器。

2. 变压器设计优化变压器是低压谐波的主要损害对象之一。

通过合理设计和选择变压器，可以减少低压谐波对变压器的损害。

在变压器设计中，考虑降低磁流密度、增加谐波电流容量和合理选择材料等因素，可以有效减少低压谐波的影响。

3. 电网电压及电流监测通过对电网电压及电流进行监测，可以及时发现低压谐波问题，并采取相应的措施进行治理。

监测可以采用电力监测仪等设备，实时监测电网的电压、电流波形及谐波含量，并进行数据分析，为低压谐波治理提供依据。

站用400 V交流系统中性线多点接地影响分析作者：吴江雄徐超李河龙登其吴文健来源：《无线互联科技》2021年第15期摘要：低压交流配电系统接地方式有IT，TT，TN 3种方式，其中TN方式分为TN-S，TN-C和TN-C-S 3种方式;不管是哪种方式，其中性线均是要求一点接地。

但也因交流配电系统为接地系统，中性线在变压器端接地;若供电网络重复接地，对供电负荷没有明显实际影响，所以人们并不太关注。

在引入交流系统绝缘监测后，中性线多点接地会对绝缘监测造成干扰。

文章从原理上分析中性线多点接地的影响，提出故障监测方法。

关键词：中性线多点接;多点接地故障;泄漏电流1 加强交流电源故障监测低压配电系统的接地方式根据《交流电气装置的接地设计规范》（GB-50065-2011）、国家电网《农村低压电力技术规程》（DL/T621-1997）、《电力设备过电压保护设计技术规程》（DL499-2001）等标准采用了与国际上相同的方式，即IT，TT，TN;其中TN方式分為TN-S，TN-C和TN-C-S 3种方式。

第一位字母表示系统和地之间的关系：I表示系统所有带电的零部件均与地绝缘或由一点经过一定的阻抗接地;T表示系统有一点直接接地。

第二位字母表示成套设备中外露可导电部件与地的关系：T表示外露可导电部件与地之间有直接电连接，这种连接和电源系统中的接地点无关（即不是通过接地点接地）;N表示外露可导电部件与电源系统接地点（交流系统通常为中性点）之间有直接电连接。

第三位和第四位字母用来表示中性导体（即工作零线）和保护导体（即保护零线）的布置形式：S表示中性导体和保护导体各自独立，C表中性导体和保护导体合用一根导体（PEN）。

不管任何方式接地，均是要求在站用变位置中性线抽头可靠接入一次地网[1]。

变电站地网是由大量铜排网状焊接组成，导电性极好，所以本应一点接地的中性线发生多点接地对站用低压交流电源配电供电系统无实际影响;但在加强交流电源故障监测后，因为多点接地产生泄漏电流，对监测可能带来不确定影响。

低压电网三相不平衡的危害和解决办法发布时间：2021-08-09T14:59:28.890Z 来源：《探索科学》2021年6月作者：潘雄1 时维经1 刘伟雄1 潘晓柏1 袁焕炯2 [导读] 在低压配电网中，由于用电器的多样性，很难做到三相负荷平衡，因此很难避免三相不平衡的产生。

广州供电局变电三所1 潘雄1 时维经1 刘伟雄1 潘晓柏1 1511400. 广州市仟顺电子设备有限公司2 袁焕炯2 511400摘要：在低压配电网中，由于用电器的多样性，很难做到三相负荷平衡，因此很难避免三相不平衡的产生。

本文简要分析了低压电网三相不平衡带来的危害，提出了集中降低低压配电网三相不平衡危害的几种办法。

关键字：低压电网，三相不平衡，三相电不平衡补偿 1引言三相电不平衡是指三相电所挂负荷功率不平衡，导致三相电所通过的电流不相等，三相电压出现偏差。

三相不平衡是影响电能质量长期存在的主要问题之一，依照国家电力行业标准《 GB/T 15543-2008 电能质量三相电压不平衡》的规定，电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%。

三相不平衡问题严重影响低压配电网的供电安全和供电质量，本文着重分析了低压配电网三相不平衡带来的危害，以及几种可行的解决办法。

2三相不平衡的危害2.1增加输电损耗三相电压是电压幅值相等且相位相差120度的三相交流电组合而成，在三相电平衡运行时，三相电连接的中点就是电压中性点，此时中性点的相对电压为0，电流为0。

当三相负荷不平衡运行时，中性点发生偏移，使中性线线即有电流通过。

因为中性线存在阻抗，中性线有电流必然会引起电能损耗，且损耗量与中性线电流的平方成正比，与中性线的长度成正比。

2.2 增加变压器损耗配电变压器是在三相负荷平衡的基础上设计制作的，变压器的三相线圈的绕组相等，在三相平衡的情况下，变压器副边的三相线圈电压相等，通过三相线圈的电流Ia、Ib、Ic也相等，此时的三相损耗Pf为三相损耗总和：2.3 使配电变压器出力减少在设计配电变压器时是按照三相负荷平衡运行的情况下设计的，它的每一相绕组的性能基本一致，其三相的额定容量也基本一致。

电能质量各种标准摘要1．gb/t12325―2021电能质量供电电压允许偏差电压等级为35kV及以上10kV及以下的220V单相电源测量点规定标准值的正负偏差绝对值之和，在电源产权边界或电能点不得超过10%UE±7%UE+7%UE~-10%UE测量2。

Gb50052-2022《供配电系统设计规范》表1电压允许偏差电压等级电动机的一般照明场所远离变电站工作场所、应急照明、道路照明、门卫照明等无特殊规定的场所。

对于TN/TT系统接地的低压电网中的三相不平衡中性线电流，当选择Yyn0接线组的变压器时，由单向不平衡引起的中性线电流不应超过低压侧额定电流的25%，且一相电流不得超过满载时的额定电流值。

±5%ue±5%ue+5%ue～-10%ue+5%ue～-10%ue±5%ue规定标准值3.gb12326―2000电能质量电压波动和闪变允许限值：电压变化限值D与变化频率R有关；对于随机和不规则变化，d=2%（LV，MV）和d=1.5%（HV）注：低压（lv）、un≤1kv；中压（mv），1kv＜un≤35kv；高压（hv），35kv＜un≤220kv。

表2闪烁限制系统电压pstpltlv1.00.8mv0.9(1.0)0.7(0.8)hv0.80.6注：①括号中的值仅适用于所有用户为同电压等级场合；②pst为短时间闪变值（10min）；plt为长时间闪变值（2h）注：① 测量点为公共连接点PCC；② 极限值的三级处理原则；③ 提供预测和计算方法，指定测量仪器，并给出典型分析示例。

4.gb/t14549―1993电能质量公用电网谐波允许限值：表3各级电网谐波电压限值（%）电压（kv）0.386、1035、66110thd5432奇次4.03.22.41.6偶次2.01.61.20.8注：①220kv电网参照110kv执行②表中thd为总谐波畸变率注：① 测量点为PCC，取测量的95%概率值；② 允许用户使用的谐波电流，提供计算方法；③对测量方法和测量仪器做出规定；④对同次谐波随机性合成提供算法。