淺談電能質(zhì)量電網(wǎng)諧波

摘要：之前我們有接到客戶說在用我們E8000電能質(zhì)量分析儀，測(cè)量諧波電壓總諧波畸變率是3.4%,問不知道是否屬于正常范圍?”我暫時(shí)不回答這個(gè)問題先，這里想跟大家淺談一下關(guān)電網(wǎng)諧波。

諧波的定義

交流非正弦信號(hào)可以分解為不同頻率的正弦分量的線性組合。當(dāng)正弦波分量的頻率與原交流信號(hào)的頻率相同時(shí)，稱為基波。諧波，狹義講，是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。從廣義上講，由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波。當(dāng)正弦波分量的頻率是原交流信號(hào)的頻率的非整數(shù)倍時(shí)，稱為分?jǐn)?shù)諧波，也稱分?jǐn)?shù)次諧波或間諧波。對(duì)于任意一復(fù)合周期振動(dòng)函數(shù)y(T)按傅氏級(jí)數(shù)分解表示為：第一項(xiàng)稱均值或直流分量，第二項(xiàng)為基波或基本振動(dòng)，第三項(xiàng)稱二次諧波，依此類推或把二次諧波以后的統(tǒng)稱為高次諧波。

諧波的產(chǎn)生原因

在電力系統(tǒng)中，諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。主要非線性負(fù)載有UPS、開關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí)，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，即電路中有諧波產(chǎn)生。

諧波的相關(guān)術(shù)語及計(jì)算公式

1、諧波(分量) harmonic (component)

對(duì)周期性交流量進(jìn)行付立葉級(jí)數(shù)分解得到頻率為基波頻率大于1 整數(shù)倍的分量。

2、諧波次數(shù)(h) harmonic order(h)

諧波頻率與基波頻率的整數(shù)比。

3、諧波含量(電壓或電流) harmonic content (for voltage or current)

從周期性交流量中減去基波分量后所得的量。

4、諧波含有率harmonic ratio (HR)

周期性交流量中含有的第h 次諧波分量的方均根值與基波分量的方均根值之比(用百分?jǐn)?shù)表示)，第h 次諧波電壓含有率以HRUh 表示;第h 次諧波電流含有率以HRIh 表示。

5、總諧波畸變率total harmonic distortion (THD)

周期性交流量中的諧波含量的方均根值與其基波分量的方均根值之比(用百分?jǐn)?shù)表示)。電壓總諧波畸變率以THDu 表示;電流總諧波畸變率以THDi 表示。

6、短時(shí)間諧波 short duration harmonics

沖擊持續(xù)的時(shí)間不超過2s，且兩次沖擊之間的間隔時(shí)間不小于30s的電流所含有的諧波及其引起的諧波電壓。

國標(biāo)諧波限值

《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14549-1993》對(duì)公用電網(wǎng)諧波有著明確的限值規(guī)定。

1、公共電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)限值

表1：公共電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)

電網(wǎng)標(biāo)稱電壓

kV電壓總諧波畸變率

%各次諧波電壓含有率 %

奇次偶次

0.385.04.02.0

64.03.21.6

10

353.02.41.2

66

1102.01.60.8

2、諧波電流允許值

公共聯(lián)接點(diǎn)的全部用戶向該點(diǎn)注入的諧波電流分量(方均根值)不應(yīng)超過表2種規(guī)定的允許值。當(dāng)公共聯(lián)接點(diǎn)處的最小短路容量不同于基準(zhǔn)短路容量時(shí)，表2中的諧波電流允許值的換算見附錄B(補(bǔ)充件)。

表2：注入公共聯(lián)接點(diǎn)的諧波電流允許值

注：220kV基準(zhǔn)短路容量取2000 MVA。

通過上文，想必也就不難回答客戶詢問的問題?？蛻舻碾娋W(wǎng)是10KV，測(cè)出來的電壓總諧波畸變率3.4%，那么根據(jù)國標(biāo)要求是小于4%，處于合格范圍內(nèi)。