国标GB／T 14549—93的谐波电压限值执行情况分析

电气传动　２０１０年　第４Ｏ卷　第２期　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＤＲＩＶＥ　２０１０　Ｖｏ１．４０　Ｎｏ．２　

国标ＧＢ／Ｔ　１　４　５　４　９—９　３的谐波电压　

限值执行情况分析　

冯宇，李澍森　

（国网电力科学研究院高压电器研究所，湖北武汉４３００７４）　

摘要：谐波电压水平是衡量供电质量的主要指标之一，多以ＧＢ／Ｔ　１４５４９—９３中的谐波电压限值作为评　判依据。通过整理大量的现场实测数据，以总谐波畸变率为例，从３方面考察谐波电压限值的合理性。分析　结果表明，我国各电压等级的谐波电压水平大体可控制在现行国标的限值之内，各重点行业的超标谐波源经　治理后、谐波水平可降低到现行国标的限值之内并具有节能效益，尽管在一些地区电铁谐波水平较高，超出现　行国标限值，但经过治理可降低到国标限值之内。　关键词：谐波电压水平；谐波国标；谐波电压限值；总谐波畸变率　中图分类号：ＴＭ７　文献标识码：Ａ　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　Ｖａｌｕｅ　ｉｎ　ＧＢ／Ｔ　１４５４９－－９３　

ＦＥＮＧ　Ｙｕ。Ｌ１　Ｓｈｕ—ｓｅｎ　（Ｈｉｇｈ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｔａｔｅ　Ｇｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ　４３００７４，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｔｏ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｌｙ　ｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈａｒ—　ｍｏｎｉｃ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｖａｌｕｅ　ｉｎ　ＧＢ／Ｔ　１４５４９——９３　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｍｏｎ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ．Ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍ—　ｐｉｅ，ｔｈｅ　ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｗａｓ　ｅｖａｌｕａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｒｅｅ　ａｓｐｅｃｔｓ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｎｅａｒｌｙ　ａｌｌ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｅｖｅｌ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ＧＢ　ｓｔａｎｄａｒｄ．　Ｏｖｅｒ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｃａｎ　ｂｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈｉｎ　ｔｈｅ　ＧＢ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ａｆｔｅｒ　ｍａｎ—　ａｇｅｍｅｎｔ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｆｉｅｄ　ｒａｉｌｗａｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ｍａｎａｇｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＧＢ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｌｔｈｏｕｇｈ　ｉｔ　ｉｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｉｎ　ｓｏｍｅ　ａｒｅａｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｅｖｅｌ；ｎａｔｉｏｎａｌ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｆｏｒ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓ；ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｖａｌｕｅ；ｔｏｔａｌ　ｈａｒｍｏｎｊｃ　ｄｊｓｔｏｒｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　

１　引言　

随着现代工业的高速发展，电力系统中的非　线性负荷日益增多，使得谐波成为一个普遍的、亟　需治理的电能质量问题。为了控制谐波污染，我国　于１９９３年颁布了谐波国标ＧＢ／Ｔ　１４５４９—９３ｃ　，　ｌ５年以来，电力企业及客户以此为依据，实现对电　网谐波的控制和管理。　

ＧＢ／Ｔ　１４５４９—９３中的谐波电压限值是评　判电网谐波电压水平的主要依据，而电网谐波电　

压水平则是考察电力企业供电质量的主要指标之　

一。实际上，电网的谐波电压水平不单单由供电　方决定，还受到电力用户的影响＿２Ｊ。因此，谐波电　压限值的合理性就成为一个攸关供用电双方技　术、经济利益的重大问题，一直备受关注。　本文通过整理大量的现场实测数据，以总谐　

波畸变率为例，考察谐波电压限值的合理性。分　

析结果表明，我国各电压等级的谐波水平大体可　

控制在现行国标的限值之内，各重点行业的超标　

谐波源经治理后、其谐波水平可降低到现行国标　

的限值之内并具有节能效益，尽管在一些地区电　

铁谐波水平较高，超出现行国标限值，但经过治理　

可降低到国标限值之内。　

２　我国各电压等级谐波电压的基本　

状况　

谐波国标的制定、颁行以及修订，既要立足于　

我国地域幅员辽阔、各地区间经济发展水平存在　

作者简介：冯宇（１９７８一），男，工程师，Ｅｍａｉｌ：ｆｅｎｇｙｕ１９７８０１１９＠１６３．￣ｏｒｆｌ　

６２　冯宇，等：国标ＧＢ／Ｔ　１４５４９—９３的谐波电压限值执行情况分析　电气传动　２０１０年　第４Ｏ卷　第２期　

明显差异的基本国情以反映各地区的现有谐波状　况，又要起到裁决谐波事故纠纷、为谐波治理提供　

参考依据的作用，还需具有前瞻性、在标准颁行后　

的若干年内都能客观合理地反映我国各地区的谐　

波发展水平。　

通过对现有资料的整理，总结出我国部分地　

区各电压等级的谐波电压基本状况如表１【３　所　

示，从中可得如下结论：　

１）各类非线性负荷的数量多少是影响该电压　

等级谐波水平的重要因素，而非线性负荷的数量　

又与地区经济发展水平密切相关。如文献Ｅ５］的　

数据统计于１９９４年（ＧＢ／Ｔ　１４５４９—９３颁布不　

久），当时浙江的经济规模和发展阶段使非线性负　

荷的数量不断增加，在接人电力系统时又基本上　

无章可循，因此谐波水平较高；　

２）随着地区经济水平的不断增强，供用电双　

方对电能质量的认识和要求不断提高，各类电能　

质量治理的手段也日益完善。在这种情况下尽管　

非线性负荷不断增多，但谐波电压水平仍有可能　

降低、控制在现行国标的限值之内。如文献Ｅ６］的　

表１部分地区各电压等级谐波ＴＨＤ普查结果汇总　Ｔａｂ．１　Ｔｈｅ　ＴＨＤ　ｓｕｒｖｅｙ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｃｏｌｌｅｃｔ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｇｒａｄｅ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｉｎ　ｓｏｍｅ　ａｒｅａｓ　

电压等级／　ＧＢ／Ｔ　１４５４９—９３　文献　测试时间　超标率／％　ｋＶ　与地区　的ＴＨＤ限值　

河北、石德　３　１６．７　电气化铁路　

１９８７——１９９４正　电铁投入前　４　１２．５，　福建　投入后７５　１ｌＯ　２．０　５　１９９４年，浙江　４６．１　２００４年，浙江　６　Ｏ　（电铁）　２００５年，宁夏　７　１ｏ０　固原（电铁）　６６　３．０　８　１９９８年，吉林　２０　９　徐州　Ｏ　３５　３．０　１Ｏ。１１　多地点　０　８　１９９８年，吉林　０　１０　４．０　９　徐州　２９．２　６　４．０　９　徐州　Ｏ　２００４—２Ｏ０７年，　１２～１６　３０　多地点　０．３８　５．０　２００５年，埕岛　１７　Ｏ　海上配电系统　５　１９９４年，浙江　３３．３　２．Ｏ（参考　２００４年浙江　２２０　６　０　ｌ１Ｏ　ｋＶ）　（电铁）　８　１９９８年，吉林　０　电铁在采用了治理措施后，可使谐波水平不超标；　

３）在各类非线性负荷中，由于ｌｌＯ　ｋＶ电网对　电铁供电，因此电铁对该电压等级的谐波电压水　平影响巨大。如不加治理，则必然超标Ｌ４　］，通过　

治理则可将谐波电压水平限制在现行国标的限值　之内　；　

４）参照１１０　ｋＶ等级的限值，现阶段各地区　

２２０　ｋＶ等级的谐波水平不超标。　综上所述，尽管某些地区的谐波水平较高，但　

考虑到国标应具有“约束落后、鼓励先进、促进电　

网谐波水平不断降低”的作用，在电能质量治理手　段不断进步的大背景下，我国各电压等级的谐波　

电压水平大体可控制在现行国标的限值之内。　

３　重点行业的谐波电压水平分析　

电力系统中的非线性元件（主要是各种电力　

电子装置）是产生谐波的主要原因，这些非线性谐　

波源主要分布在电铁、冶金、化工、轨道交通等行　业，因此这些行业对国标ＧＢ／Ｔ　１４５４９—９３谐波　

电压限值的执行情况基本可以反映出国标谐波电　

压限值的整体执行情况。　轨道交通是近几年才在大城市中出现的谐波　

源，通常在设计之初就会考虑到谐波治理问题，对　电力系统影响不大；电铁影响巨大，将专做讨论。　

本节主要以冶金、化工行业为例分析其国标执行　情况，典型数据统计结果如表２　ｒ１　，１２，１４，１６，１８，１９ｊ　

所示。　由表２可得如下结论：　１）在６个测试对象当中，编号１，４（进线电　

压），６的ＴＨＤｕ可达到现行国标的限值，占测试对　

象总数的５Ｏ　。编号４（出线电压）的ＴＨＤｕ超过　现行国标的限值，占测试对象总数的１６．７　，参考　文献中未指明这３个测试对象是否进行了谐波治　

理。编号２，３，５等３个测试对象在未进行谐波治　理的情况下，其ＴＨＤｕ超过现行国标的限值，占　

测试对象总数的５Ｏ　；　

２）编号２，３，５等３个测试对象经过谐波治理　

后，其ＴＨＤｕ低于现行国标的限值；　３）各类典型谐波源除了产生谐波之外，通常　

还会引起无功、功率因数等电能质量问题，对系统　造成严重危害。为保证系统运行的安全性和经济　

性，对这些电能质量问题必须加以治理。如果选　用（无源、有源、混合）滤波器作为治理手段，则不　

仅可以滤除谐波，同时还可以提高功率因数、减少　

６３　电气传动　２０１０年　第４Ｏ卷　第２期　冯宇，等：国标ＧＢ／Ｔ　１４５４９—９３的谐波电压限值执行情况分析　

表２典型谐波源执行ＧＢ／Ｔ　１４５４９—９３的ＴＨＤ限值情况汇总　Ｔａｂ．２　Ｔｈｅ　ＴＨＤ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｃｏｌｌｅｃｔ　ｏｆ　ｔｙｐ—　ｉｃａｌ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｓｏｕｒｃｅ　ｅｘｅｃｕｔｅ　ＧＢ／Ｔ　１４５４９—９３　行　测试对　测试对象　电压等级／　文　业　象编号　ｋＶ　献　ＴＨＤｕ执行情况　

电弧炉钢枣线、　２．２７　，２．５２　，　１　３５　１１　钢阿线　合格　母线电压ＴＨＤｕ　电子铝箔厂的　在治理前超标，　２　０．３８　１４　为１３．１５％，治　整流负荷　理后合格，为　４．５％　冶　

金　天津百思特制　管厂配电站４００　母线电压ＴＨＤｕ　Ｖ母线，负荷主　在治理前超标，　３　要为整流装置　０．３８　１６　为６．１　，治理　和变频器供电　后合格，为　的直流电机和　２．５５　高频焊机　

变频器进线电　油田配电网的　压合格、为　４　０．３８　１２　２．６８　，出线电　变频器　压超标、为　１１．７９　

ＴＨＤｕ的超标　率为３３．３　，经　治理后谐波电　流均有很大下　降，避免了谐波　化　５　轮胎企业变压　０．３８　１８　放大，降低了维　工　器的低压侧　修成本，提高了　电气设备的工　作效率，减少了　无功损耗，节约　了电能　

治理前后的　石化低压配电　ＴＨＤｕ均低于现　６　０．３８　１９　行国标限值，通　系统　过治理可使　ＴＨＤｕ降低一半　

无功损耗、具有节能效益。由此可知，对各类谐波　

源进行谐波治理是提高电能质量的有效途径。　综上所述，各类典型谐波源的谐波电压水平　

大体可控制在现行国标的限值之内。对于谐波水　平超标的谐波源，经治理后，其谐波电压水平可降