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1、谐波抑制设计技术1本讲稿第一页，共八十二页 谐波问题不是新问题，谐波问题不是新问题，但又是新问题。但又是新问题。2本讲稿第二页，共八十二页我国早在我国早在1984年就发布了电子系统谐波管理暂行规定；年就发布了电子系统谐波管理暂行规定；随后又于随后又于1993年颁布了电能质量公用电网谐波标准；年颁布了电能质量公用电网谐波标准；进入进入21世纪的世纪的2003年又颁布了公用低压供电系统低频传导骚扰及信号传输兼容水平和年又颁布了公用低压供电系统低频传导骚扰及信号传输兼容水平和工厂低频传导骚扰的兼容水平两个文件。工厂低频传导骚扰的兼容水平两个文件。与此同时，与此同时，2003年和年和2004年又先后发

2、布了单台设备年又先后发布了单台设备16A和和16A的谐波电流发射限值的规的谐波电流发射限值的规定。定。上述简况已能说明，谐波问题已不是什么新问题了，早已有章可循了。上述简况已能说明，谐波问题已不是什么新问题了，早已有章可循了。谐波问题不是新问题，是因为：谐波问题不是新问题，是因为：3本讲稿第三页，共八十二页谐波问题又是新问题，是因为：谐波问题又是新问题，是因为：谐波是当代科技进步的谐波是当代科技进步的“产物产物”，随着科学技术的发展，非线性负，随着科学技术的发展，非线性负荷用电设备的类型、数量和用电量的变化和更新换代是个不确定因荷用电设备的类型、数量和用电量的变化和更新换代是个不确定因素，这就

3、需要去解决情况不断发生变化的新问题。素，这就需要去解决情况不断发生变化的新问题。非线性负荷用电量的年增长率远高于发电量年增长率，这是电网的谐波迅非线性负荷用电量的年增长率远高于发电量年增长率，这是电网的谐波迅速恶化的根源，非线性负荷用电量的来势凶猛，这必然带来尚不能被认识速恶化的根源，非线性负荷用电量的来势凶猛，这必然带来尚不能被认识的新问题。的新问题。谐波源是电网谐波问题的根源。当前，重要的谐波源（非线性负荷谐波源是电网谐波问题的根源。当前，重要的谐波源（非线性负荷用电设备）依次是电力整流器、逆变器、变频装置等换流装置占谐用电设备）依次是电力整流器、逆变器、变频装置等换流装置占谐波源总数的波

4、源总数的66；家用电器占谐波源总数的；家用电器占谐波源总数的23以及电弧炉等。这以及电弧炉等。这里可以看出换流装置和家用电器两大部分完全占据了核心位置。因里可以看出换流装置和家用电器两大部分完全占据了核心位置。因此，在高新技术电力电子应用领域中，分析掌握新生的谐波源的特此，在高新技术电力电子应用领域中，分析掌握新生的谐波源的特性及其运行状态，使得节能减排与谐波治理达到完美结合，这也是性及其运行状态，使得节能减排与谐波治理达到完美结合，这也是迫切需要深入研究的新问题。迫切需要深入研究的新问题。4本讲稿第四页，共八十二页 所以，研讨供配电系统中的谐波问题所以，研讨供配电系统中的谐波问题,就是一件很

5、有意义的课题了。就是一件很有意义的课题了。供配电系统谐波抑制设计技术供配电系统谐波抑制设计技术 一、谐波允许值一、谐波允许值 二、谐波评估二、谐波评估 三、谐波抑制技术三、谐波抑制技术 5本讲稿第五页，共八十二页一、谐波限值（允许值）谐波限值（允许值）电力电子装置在运行中必然产生各次谐波。根据现有的电力电子装置在运行中必然产生各次谐波。根据现有的技术水平要求其在运行中不产生谐波是不现实的也是不可技术水平要求其在运行中不产生谐波是不现实的也是不可能的。能的。既然谐波的存在是不可避免的，而谐波又是一种电磁既然谐波的存在是不可避免的，而谐波又是一种电磁骚扰，为使谐波骚扰造成的危害很少，能在工程中可以

6、骚扰，为使谐波骚扰造成的危害很少，能在工程中可以接受的水平，就必须将谐波限制在一定范围接受的水平，就必须将谐波限制在一定范围 谐波谐波限值或谐波允许值。限值或谐波允许值。6本讲稿第六页，共八十二页1.1.国内谐波限值规定国内谐波限值规定（1 1）公用电网谐波限值）公用电网谐波限值 7本讲稿第七页，共八十二页 电网谐波电压限值电网谐波电压限值电网谐波电压（相电压）限值（电网谐波电压（相电压）限值（GB/T14549-93）电网标称电压（kV）电压总谐波畸变率THDu（%）各次谐波电压含有率HRUn（%）奇次 偶次 0.38 5.0 4.0 2.0 6 4.0 3.2 1.6 10 35 3.0

7、2.4 1.2 谐谐波波电压电压含量含量 8本讲稿第八页，共八十二页 注入公共连接点的谐波电流允许值注入公共连接点的谐波电流允许值注入公共连接点的谐波电流允许值（GB/T14549-93）标称电压(kV)基准短路容量(MVA)Sk2谐波次数(n)23456789101112131415161718192021222324谐波电流允许值（A）Inp0.381078623962264419211628132411129.7188.6167.88.97.1146.5610043342134142411118.5167.1136.16.85.3104.794.34.93.97.43.610100262

8、013208.5156.46.85.19.34.37.93.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.13525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.72.22.51.93.61.73.21.51.81.42.71.3注：SK1时允许值：In=Inp（SK1/SK2）SK1公共连接点的最小短路容量（MVA）。9本讲稿第九页，共八十二页（2 2）非公用和工厂的中压、低压）非公用和工厂的中压、低压 供电系统的长时谐波电压兼容水平和电供电系统的长时谐波电压兼容水平和电压总谐波畸变率的允许值。压总谐波畸变率的允许值。10本讲稿第十页，共八十二页非公用和工厂

9、的中压、低压供电系统的长时谐波电压兼容水平非公用和工厂的中压、低压供电系统的长时谐波电压兼容水平 （IEC61000-2-4：2002）（GB/T18039.4-2003 idt IEC-1994）谐波次数谐波次数n谐波电压兼容水平谐波电压兼容水平(%)非公用和工厂供电系统非公用和工厂供电系统类类类类类类非非3倍奇倍奇次谐波次谐波536873571133.5513334.5谐波次数17n492242.2717/n-0.272.2717/n-0.274.517/n-0.53倍奇次倍奇次谐波谐波335691.51.52.5150.30.42210.20.31.7521n450.20.21偶次偶次谐

10、波谐波22234111.560.50.5180.50.5110n500.50.510.2510/n+0.250.2510/n+0.25111本讲稿第十一页，共八十二页电压总谐波畸变率（THDuTHDu）允许值建筑物的电磁环境分类建筑物的电磁环境分类可分为三类。可分为三类。大型医疗中心、航空港、金融中心、电信枢纽、防灾中心以及冶金、化大型医疗中心、航空港、金融中心、电信枢纽、防灾中心以及冶金、化 工、造纸等重点谐工、造纸等重点谐波监控治理行业中的计算机、自动控制和保护设备，其公共连接点的谐波电压的兼容水平宜波监控治理行业中的计算机、自动控制和保护设备，其公共连接点的谐波电压的兼容水平宜符合符合类

11、要求。类要求。特级、一级办公建筑、特级剧场、大型商场及一般工业环境的公共连接点和系统或特级、一级办公建筑、特级剧场、大型商场及一般工业环境的公共连接点和系统或装置内部连接点（装置内部连接点（IPCIPC）的谐波电压兼容水平宜符合）的谐波电压兼容水平宜符合类要求。类要求。一般办公建筑、公共建筑以及一般工业建筑环境中，连接有下列设备时，其系统或一般办公建筑、公共建筑以及一般工业建筑环境中，连接有下列设备时，其系统或装置内部连接点的谐波电压兼容水平装置内部连接点的谐波电压兼容水平 宜符合宜符合类要求。类要求。大部分负荷经换流器供电；大部分负荷经换流器供电；有焊接设备；有焊接设备；频繁启动的大型电动机

12、；频繁启动的大型电动机；快速变化的负荷。快速变化的负荷。电磁环境类别电磁环境类别 类类 类类 类类 THDu 5 8 10 12本讲稿第十二页，共八十二页（3）低压电气设备谐波电流限值 单台设备每相输出的电流单台设备每相输出的电流16A时时各类低压电气设备的谐波电流发射限值设备类型设备类型A类类B类类C类类D类类 谐波电流限值谐波次数n最大允许谐波电流(A)最大允许谐波电流(A)每瓦允许的最大谐波电流(mA/w)奇次32.303.45302.303.451.141.71101.141.970.771.1670.771.090.400.6050.400.50110.330.5030.330.35

13、130.210.320.1515/n3.85/n15n390.1515/n0.2315/n偶次21.081.62240.430.6560.300.458n400.238/n0.358/n设备类型举例调光器、音频设备便携式工具25W气体放电灯、25W的照明设备电视接收机、个人计算机及其显示器注：注：电路功率因数，电路功率因数，n n谐波次数谐波次数13本讲稿第十三页，共八十二页 单单台台设备设备每相每相输输入入电电流流16A，75A时时 平衡三相设备谐波电流发射限值 （IEC61000-3-12：2004）（GB/Z17625.6-2003.idt IEC-1998）短路比最小短路比最小值值Rs

14、ce各次各次谐谐波允波允许电许电流流In/I1（%）允允许谐许谐波波电电流畸流畸变变率率（%）I5I7I11I13THDPWHD3310.77.23.12132266149531625120191274222825031201273738350402515104846注：注：1212次及次及1212次以下的偶次谐波的相对值不应次以下的偶次谐波的相对值不应 1212次以上的偶次次以上的偶次谐谐波如同奇次波如同奇次谐谐波，波，计计入入THDTHD和和PWHDPWHD中考中考虑虑。不同于表中的不同于表中的Rsce值值相相对应对应的各的各谐谐波波电电流限流限值值允允许许用用线线性插入法求出性插入法求出

15、。In第第n次次谐谐波波电电流，流，I1基波基波电电流，流，PWHD部分加权谐波畸变率部分加权谐波畸变率。一台设备或一套用户装置的短路比，计算公式（一台设备或一套用户装置的短路比，计算公式（Sce短路容量；短路容量；Sequ设备的额定视在功率）设备的额定视在功率）单相设备：单相设备：RsceSce/3Sequ；三相设备：三相设备：RsceSce/Sequ；14本讲稿第十四页，共八十二页 不平衡三相设备谐波电流发射限值不平衡三相设备谐波电流发射限值短路比最短路比最小值小值Rsce各次谐波允许电流各次谐波允许电流 In/I1(%)允许谐波电流畸变率允许谐波电流畸变率（）（）I3I5I7I9I11I

16、13THDPWHD3321.610.77.23.83.1223236624138543262612027151065430302503520139864040350412415121084747注：注：12次及次及12次以下的偶次谐波的相对值不应次以下的偶次谐波的相对值不应 。12次以上的偶次谐波如同奇次谐波，计入次以上的偶次谐波如同奇次谐波，计入THD和和PWHD中考虑。中考虑。不同于表中的不同于表中的Rsce值相对应的各谐波电流限值允许用线性插入法求出。值相对应的各谐波电流限值允许用线性插入法求出。In第第n次谐波电流，次谐波电流，I1基波电流。基波电流。15本讲稿第十五页，共八十二页 单

17、台设备每相输入电流单台设备每相输入电流75A时时 75A的平衡三相设备谐波电流发射限值的平衡三相设备谐波电流发射限值（IEC61000-3-12：2004）（GB/Z17625.6-2003,idt IEC-1998）短路比最小短路比最小值值Rsce各次各次谐谐波允波允许电许电流流In/I1（%）允允许谐许谐波波电电流畸流畸变变率率（%）I5I7I11I13THDPWHD66 14111081625120 16121181829175 2014128253325030181383539350402515104846450 50 35 20 15 58 51 60060 40 25 18 70

18、57 注：注：12次及次及12次以下的偶次谐波的相对值不应次以下的偶次谐波的相对值不应 12次以上的偶次谐波如同奇次谐波，计入次以上的偶次谐波如同奇次谐波，计入THD和和PWHD中考虑。中考虑。不同于表中的不同于表中的Rsce值相对应的各谐波电流限值允许用线性插入法求出。值相对应的各谐波电流限值允许用线性插入法求出。In第第n次谐波电流，次谐波电流，II基波电流，基波电流，PWHD 部分加权谐波畸变率。部分加权谐波畸变率。16本讲稿第十六页，共八十二页2.2.国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）和国外谐波限值水平和国外谐波限值水平 17本讲稿第十七页，共八十二页（1）IEC61000

19、22：2002环境公用低压供电系统低频传导骚扰环境公用低压供电系统低频传导骚扰及信号传及信号传 输的兼容水平输的兼容水平公用低压电网的谐波电压兼容水平非非3 3倍奇次倍奇次谐谐波波3 3倍奇次倍奇次谐谐波波偶次偶次谐谐波波谐谐波次数波次数n n谐谐波波电压电压的的兼容水平兼容水平（%）谐谐波次数波次数n n谐谐波波电压电压的兼容水平的兼容水平（%）谐谐波次数波次数n n谐谐波波电压电压的的兼容水平兼容水平（%）5635227591.541113.5150.460.5133210.380.5177n492.2717/n-0.2721n450.210n500.2510/n+0.25总谐总谐波畸波畸

20、变变率率为为8%8%18本讲稿第十八页，共八十二页 （2）美国）美国IEEE std-519:1992 谐谐波限波限值值水平水平（kVkV）各次各次谐谐波波电压电压含有率（含有率（%）电压总谐电压总谐波畸波畸变变率（率（%）2.42.469693 35 51151151611611.51.52.52.5短路短路电电流流/负负荷荷电电流流 20 20 252550 50 5050100 100 1001001000 1000 1000 1000 电电流流总总需求畸需求畸变变率率(TDD)(TDD)5 5 8 8 1212 1515 2020 名名 称称 医院、机医院、机场场 一般系一般系统统 逆

21、逆变变器器负载负载 电压电压畸畸变变率率 3 3 5%5%10%10%19本讲稿第十九页，共八十二页（3 3）国外谐波限值水平范围可归纳为：）国外谐波限值水平范围可归纳为：低压（低压（1kV1kV）:一般为一般为5%5%，个别为，个别为4%4%，7%7%（国内为（国内为5 5）。）。中压（中压（242477 kV77 kV）：一般为）：一般为2%2%5%5%，个别为，个别为6%6%（国内为（国内为3 34 4）。）。目前，在世界范围内最具影响的电磁兼容（目前，在世界范围内最具影响的电磁兼容（EMCEMC）标准有两类：）标准有两类：国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）和欧洲标准）和欧洲

22、标准在欧洲、亚洲、澳洲和非在欧洲、亚洲、澳洲和非 洲有较大影响力。洲有较大影响力。美国电气与电子工程师学会（美国电气与电子工程师学会（IEEEIEEE）和美国标准化协会（）和美国标准化协会（ANSIANSI）标准在美国有很大影响力。标准在美国有很大影响力。我国有关我国有关EMCEMC标准主要依据的是标准主要依据的是IEC61000IEC61000系列标准。系列标准。20本讲稿第二十页，共八十二页二谐波评估二谐波评估 谐波的出现将造成电流或电压波形的畸变谐波的出现将造成电流或电压波形的畸变,从而会降低电能从而会降低电能质量，并且与供配电系统连接的非线性负荷引起谐波电流，通过质量，并且与供配电系统

23、连接的非线性负荷引起谐波电流，通过系统阻抗，谐波电流产生谐波电压，又反向注入电源侧系统阻抗，谐波电流产生谐波电压，又反向注入电源侧,进而引起进而引起供电电压畸变。供电电压畸变。北京电力部门已于北京电力部门已于20042004年在电能质量年在电能质量公用电网谐波工作公用电网谐波工作管理办法中要求对谐波骚扰的危害进行全面评估，并应由有资管理办法中要求对谐波骚扰的危害进行全面评估，并应由有资质的单位完成。质的单位完成。21本讲稿第二十一页，共八十二页1.1.谐波频谱特征谐波频谱特征 22本讲稿第二十二页，共八十二页（1）谐波实测数据（举例）谐波实测数据（举例）低压侧主进线回路谐波电流畸变率实测数据。

24、写字楼的配电系统中，主要低压侧主进线回路谐波电流畸变率实测数据。写字楼的配电系统中，主要是是3次、次、5次和次和7次谐波次谐波。电流畸变率值电流畸变率值某写字楼某写字楼8000100000馈馈出回路：空出回路：空调调、照明、插座、照明、插座、电电梯、机房梯、机房馈馈出回路：空出回路：空调调一、二，一、二，UPS、电脑电脑、电电梯、照明梯、照明A相相B相相C相相A相相THDI15.30%16.20%17.20%11.80%THDI314.30%14.90%15.30%8.10%THDI52.70%4.10%5.50%7.90%THDI73.60%3.80%4.00%3.30%THDI91.10%

25、1.80%2.00%0.30%THDI112.00%1.80%2.60%0.40%THDI131.30%1.20%1.40%0.30%23本讲稿第二十三页，共八十二页 整流设备不同的工作状态，不同的负荷率情况下的谐波实测数据。测试结果表明，在不同的负荷率情况整流设备不同的工作状态，不同的负荷率情况下的谐波实测数据。测试结果表明，在不同的负荷率情况下，整流设备的谐波电流畸变率也不同，负荷率越高，下，整流设备的谐波电流畸变率也不同，负荷率越高，THDITHDI越低，同时整流设备的频谱特性很宽。越低，同时整流设备的频谱特性很宽。电流畸变率电流畸变率值某移某移动动通通讯讯大楼大楼整流整流设备设备回路回

26、路负负荷率荷率80.2%负负荷率荷率63%负负荷率荷率31.2%A相相B相相C相相THDI34.30%37.00%65.35%THDI32.80%2.69%3.94%THDI527.90%31.94%42.41%THDI711.70%13.44%18.40%THDI117.20%7.42%6.09%THDI136.60%7.42%11.11%THDI174.10%4.19%6.81%THDI194.00%4.09%7.65%THDI235.90%7.74%25.57%THDI256.20%7.96%23.89%THDI354.00%4.95%8.96%THDI372.80%3.12%4.78%

27、24本讲稿第二十四页，共八十二页三相三相UPSUPS设备在不同的负荷率情况下的谐波实测数据。负荷设备在不同的负荷率情况下的谐波实测数据。负荷 率越高，率越高，THUITHUI越低。同时越低。同时UPSUPS设备主要是设备主要是5 5次、次、7 7次谐波。次谐波。UPSUPS设备谐波实测数据设备谐波实测数据负负荷率荷率10%20%30%电电流流值值（A）畸畸变变率（率（%）电电流流值值（A）畸畸变变率（率（%）电电流流值值（A）畸畸变变率（率（%）THDI58.5%39%33.6%基波基波48.4100171.3100251.4100524.75063.43778.231.1710.922.41

28、1.56.69.53.8114.58.914.98.721.68.6133.77.66.22.5171.12.17.24.211.44.5191.32.74.62.75.22.125本讲稿第二十五页，共八十二页 变频器产生的谐波主要为变频器产生的谐波主要为5 5次、次、7 7次、次、1111次和次和1313次谐波电流畸变率在次谐波电流畸变率在30303535左右。左右。单台进口变频器谐波实测数据单台进口变频器谐波实测数据相序相序A 相相B 相相C 相相电电流流值值（A）畸畸变变率（率（%）电电流流值值（A）畸畸变变率（率（%）电电流流值值（A）畸畸变变率（率（%）THDI36.10%35.70

29、%33.10%基波基波45.610045.510047.910031.63.61.94.11.22.5514.030.714.030.713.628.676.013.25.512.05.611.890.30.70.30.60.10.2113.88.43.98.53.77.7132.55.52.45.32.34.8171.74.72.24.82.04.3192.13.61.63.51.53.2231.23.11.23.11.32.8251.42.71.42.61.22.426本讲稿第二十六页，共八十二页 单相整流设备产生的谐波主要为单相整流设备产生的谐波主要为3 3次、次、7 7次和次和9 9次

30、。次。单台整流设备谐波实测数据单台整流设备谐波实测数据 彩色电视机的型号不同，虽然皆为彩色电视机的型号不同，虽然皆为2929规格，谐波电流值并不同。规格，谐波电流值并不同。几种型号彩色电视机谐波电流值实测数据几种型号彩色电视机谐波电流值实测数据 谐谐波次数波次数n基波基波35791113L相相畸畸变变率率THDI47.7%45%1.7%6.1%2.6%1.4%1.8%电电流流值值505A227A8A31A13A7A9A电视电视机型号机型号长长虹虹康佳康佳嘉嘉华华索尼索尼飞飞利浦利浦熊猫熊猫2919PVT2988K929AF29B9PV29B9PV2918额额定功率定功率（W）215190180

31、169115135基波基波电电流有效流有效值值（A）0.6050.5270.5120.4330.4570.636谐谐波波电电流分流分量有效量有效值值（A）30.5450.4590.4280.3890.3950.57350.4470.3630.3050.3170.3130.47270.3180.2430.1620.2270.2100.34527本讲稿第二十七页，共八十二页 高压钠灯的功率不同，谐波电流也有所差异。高压钠灯的功率不同，谐波电流也有所差异。高压钠灯的谐波电流实测数据高压钠灯的谐波电流实测数据 高压钠灯有无并联电容器，谐波电流含有率也不相同。高压钠灯有无并联电容器，谐波电流含有率也不相

32、同。有无并联电容器的钠灯的谐波电流含有率（有无并联电容器的钠灯的谐波电流含有率（In/IIn/I1）类类 型型功率（功率（W W）基波基波电电流流（A A）谐谐波波电电流（流（A A）I1I3I5I7钠钠 灯灯701.41.451.61.70.0250.030.0251101.491.540.190.20.0320.0350.030.042152.152.380.310.360.0350.0360.040.06类类 型型并并联联电电容器容器In/I1（）（）I3I5I7I9I11I13钠钠 灯灯无无81137130.51.50.31.50.23有有182317591628本讲稿第二十八页，共八

33、十二页 高压钠灯产生的谐波主要为高压钠灯产生的谐波主要为3 3次、次、5 5次和次和7 7次，谐波电流畸变率为次，谐波电流畸变率为1515左右。左右。照明用高压钠灯实测数据（选用照明用高压钠灯实测数据（选用228228盏）盏）相序相序A 相相B 相相C 相相电电流流值值（A）畸畸变变率（率（%）电电流流值值（A）畸畸变变率（率（%）电电流流值值（A）畸畸变变率（率（%）THDI13.8%14.4%14.3%基波基波162.2100179.4100163.3100320.412.624.213.52112.957.24.47.34.16.64.074.32.74.72.67.34.591.30.

34、81.91.11.20.7112.51.62.21.22.01.2131.00.60.90.51.40.929本讲稿第二十九页，共八十二页 某政府办公楼照明回路电源总进线处实测数据某政府办公楼照明回路电源总进线处实测数据类类 型型实测实测数据数据（传统电传统电感感镇镇流器）流器）电电子子镇镇流器流器4层层装装节电节电器器3层层5层层18层层16层层节电节电器器电电压输压输出出12端子端子节电节电器器电电压输压输入入节电节电器器电电压输压输入端入端电电流流节电节电器器电电压输压输出端出端电电流流荧荧光光灯灯T8THD3.0%13.7%7.5%19.3%2.02.19.88.7In/V39.65A

35、31.49A53.9A18.33A205.6V222.5V32.25A27.73A30本讲稿第三十页，共八十二页测试时间：2007年11月20日下午 测试点位置：某建院办公楼变压器进线柜变压器进线柜测试工具：FLUKE435型电能质量分析仪分析软件：Fluke View 3.20版测试安装接线：三相四线制接线示意图见右图：问题：问题：1 1、院谐波污染严重吗？、院谐波污染严重吗？2 2、谐波污染以多少次为主？、谐波污染以多少次为主？3 3、需要什么样的解决方案？、需要什么样的解决方案？11 某设计楼谐波实测数据某设计楼谐波实测数据31本讲稿第三十一页，共八十二页某建院办公楼谐波数据分析基本电气

36、量数据基本电气量数据有功功率电流电压视在功率无功功率功率因数32本讲稿第三十二页，共八十二页C相电流电压波形相电流电压波形某建院办公楼谐波数据分析某建院办公楼谐波数据分析电压波形电流波形33本讲稿第三十三页，共八十二页C相电流谐波分析相电流谐波分析某建院办公楼谐波数据分析某建院办公楼谐波数据分析34本讲稿第三十四页，共八十二页中性线电流波形中性线电流波形某建院办公楼谐波数据分析某建院办公楼谐波数据分析35本讲稿第三十五页，共八十二页中性线电流谐波分析中性线电流谐波分析某建院办公楼谐波数据分析某建院办公楼谐波数据分析36本讲稿第三十六页，共八十二页（2）谐波的频谱特征）谐波的频谱特征 通过对电力

37、系统和用电设备的谐波的实际测量，虽然尚待完善，但仍看可出：通过对电力系统和用电设备的谐波的实际测量，虽然尚待完善，但仍看可出：谐波畸变率值与负荷率高低有关。负荷率高，谐波畸变率值越小。谐波畸变率值与负荷率高低有关。负荷率高，谐波畸变率值越小。谐波畸变率值与用电设备功率有关。同类设备的功率不同，谐波畸变率值也不同。谐波畸变率值与用电设备功率有关。同类设备的功率不同，谐波畸变率值也不同。谐波畸变率值与用电设备型号规格有关。同类用电设备的型号不同，谐波畸变谐波畸变率值与用电设备型号规格有关。同类用电设备的型号不同，谐波畸变率也不同，即使规格相同的同类设备，谐波畸变率也有差异。率也不同，即使规格相同的

38、同类设备，谐波畸变率也有差异。谐波畸变率值与非线性负荷和非线性设备的特性有关。不同类型的谐波源，谐谐波畸变率值与非线性负荷和非线性设备的特性有关。不同类型的谐波源，谐波畸变率值也不相同。其主要谐波频谱特征也有差异。波畸变率值也不相同。其主要谐波频谱特征也有差异。37本讲稿第三十七页，共八十二页一些设施或设备的主要谐波特征设设 备备 名名 称称主主 要要 谐谐 波（次）波（次）I3I5I7I11、I13电电梯、自梯、自动动扶梯、升降机扶梯、升降机变频变频/软软启启动动器的制冷器的制冷/热设备热设备、空、空调设备调设备、通、通风设备风设备荧荧光灯、金光灯、金卤卤灯、灯、调调光器等非光器等非线线性照

39、明性照明设备设备计计算机、数据算机、数据处处理理设备设备和网和网络络通通讯设备讯设备等等不不间间断断电电源（源（UPS）单单相相三相三相医医疗设备疗设备小型小型诊诊断治断治疗设备疗设备大型大型诊诊断治断治疗设备疗设备 注：表中注：表中 表示表示该该次次谐谐波成分的比例。波成分的比例。38本讲稿第三十八页，共八十二页 谐波的实测数据也证明了谐波抑制的复杂性。原有的谐波谐波的实测数据也证明了谐波抑制的复杂性。原有的谐波污染经过治理，使得电磁环境得到改善，达到了谐波限值（允许值）污染经过治理，使得电磁环境得到改善，达到了谐波限值（允许值）的规定要求。但是由于科学技术的发展，需要对用电设备进行改造的规

40、定要求。但是由于科学技术的发展，需要对用电设备进行改造更新，或是系统运行方式、设备电功率、技术参数、实际运行设备更新，或是系统运行方式、设备电功率、技术参数、实际运行设备台数等的调整，可能出现谐波频谱发生变化，因此，对重点谐波监台数等的调整，可能出现谐波频谱发生变化，因此，对重点谐波监控治理单位，实时监测供电系统的谐波电压、电流以及单次谐波含控治理单位，实时监测供电系统的谐波电压、电流以及单次谐波含有率等谐波畸变率参数并进行全面分析评估，以便有针对性地进行有率等谐波畸变率参数并进行全面分析评估，以便有针对性地进行谐波治理，就显得非常必要了。谐波治理，就显得非常必要了。39本讲稿第三十九页，共八

41、十二页2.2.评估方法评估方法（1）评估的目的）评估的目的 将电网中的谐波电压限制在对所有设备不致造成有害影响将电网中的谐波电压限制在对所有设备不致造成有害影响 的水平，的水平，以保持供电系统的正常运行。以保持供电系统的正常运行。（2）谐波限制目标值）谐波限制目标值 供电系统一般采用各次谐波电压含有率供电系统一般采用各次谐波电压含有率3%，电压总谐波畸变率，电压总谐波畸变率5%的允许值作为评估目标值。的允许值作为评估目标值。这主要是基于对交流电动机、电力电容器等在谐波作用下，等效发这主要是基于对交流电动机、电力电容器等在谐波作用下，等效发热和绝缘老化的研究，并考虑电子计算机等对电源波形的要求而

42、确热和绝缘老化的研究，并考虑电子计算机等对电源波形的要求而确定的。定的。（3）评估的简化方法）评估的简化方法40本讲稿第四十页，共八十二页 北京地区北京地区规规定定 符合下列条件之一符合下列条件之一时时，可不，可不经谐经谐波核算，允波核算，允许许直接接入中直接接入中压电压电网。网。Pn0.1MVA Pn/Si15%式中：式中：Pn 谐谐波源的波源的额额定容量之和定容量之和（MVA）；Si 第第i个用个用电单电单位的位的协议协议用用电电量量（MVA）。当用当用电单电单位的位的谐谐波源波源仅为仅为整流整流设备设备并符合下列并符合下列规规定定时时，可直接接入，可直接接入电电 网。网。6/10kV中压

43、用电单位，三相整流器容量不超过下表规定时；中压用电单位，三相整流器容量不超过下表规定时；6/10kV电压等级允许整流器容量电压等级允许整流器容量 接入系接入系统统的的电压电压等等级级（kVkV）三相整流器的容量（三相整流器的容量（kVAkVA）3 3 脉脉动动 6 6 脉脉动动 12 12 脉脉动动6/106/10353580 80 230 230 41本讲稿第四十一页，共八十二页0.22/0.38kV电压等级整流器的谐波电流限值谐谐波波次数次数奇次奇次偶次偶次3579111315n392468n40最大最大谐谐波波电电流（流（A A）2.301.140.770.400.330.210.151

44、5/n1.080.430.300.238/n 0.22/0.38kV低压用电单位，单相整流器容量不大于低压用电单位，单相整流器容量不大于3.5kVA，三相整流器容量不大于三相整流器容量不大于10.5kVA，且不超过下表规定的谐波电流限值时；，且不超过下表规定的谐波电流限值时；滤波器的装设判定滤波器的装设判定 产生谐波的设备功率之和占全部设备总功率的比率超过产生谐波的设备功率之和占全部设备总功率的比率超过15%时。时。全部设备实际低负荷运行时，产生谐波的运行设备功率之和与全部运行设备总功率的比率超全部设备实际低负荷运行时，产生谐波的运行设备功率之和与全部运行设备总功率的比率超 过过15%时。时。

45、单次谐波电压超过单次谐波电压超过2%或总谐波电压超过或总谐波电压超过3%时。时。滤波补偿用电力电容器和电抗器，应具有能承受系统出现的最大过电流和过电压能力。投切装置应采滤波补偿用电力电容器和电抗器，应具有能承受系统出现的最大过电流和过电压能力。投切装置应采 用用专用接触器或加大投切接触器容量等措施。专用接触器或加大投切接触器容量等措施。当非线性负荷容量占配电变压器容量的比例较大（如超过当非线性负荷容量占配电变压器容量的比例较大（如超过50%）设备的自然功率因数较）设备的自然功率因数较高高 时，宜在变压器低压配电母线侧集中装设有源电力滤波器。时，宜在变压器低压配电母线侧集中装设有源电力滤波器。4

46、2本讲稿第四十二页，共八十二页 IECIEC文件中建文件中建议议对对中中压压系系统统畸畸变负变负荷的荷的谐谐波波发发射限射限值值分三分三级处级处理，理，第一第一级级是以用是以用电单电单位位协议协议容量（容量（Si）与公共）与公共连连接点接点的短路容量（的短路容量（Ssc）之比来判断。符合下列条件）之比来判断。符合下列条件时时允允许许直接接入中直接接入中压电压电网。网。Si/Ssc 0.1%法国法国标标准中的准中的规规定定 在中在中压电压电网中可直接接入的网中可直接接入的谐谐波源波源负负荷容量（荷容量（P P）为为：P 0.5 MVA P 1%SSC43本讲稿第四十三页，共八十二页（4 4）配置

47、电能质量监测与控制系统）配置电能质量监测与控制系统 谐波问题的复杂性、多变性，使得在工程设计阶段不可能进行实谐波问题的复杂性、多变性，使得在工程设计阶段不可能进行实际谐波测量，而难于取得供配电系统的实际谐波含量。而取得谐际谐波测量，而难于取得供配电系统的实际谐波含量。而取得谐波畸变率等参数对保证系统正常运行又是非常需要的。波畸变率等参数对保证系统正常运行又是非常需要的。重点谐波监控治理行业（谐波污染大户）在供配电系统设计中宜装设有可重点谐波监控治理行业（谐波污染大户）在供配电系统设计中宜装设有可监测包含谐波畸变率的电力参数监控器。监测包含谐波畸变率的电力参数监控器。含有运算谐波数据、功能检测、

48、功率因数、峰值系数、含有运算谐波数据、功能检测、功率因数、峰值系数、畸变功率、电压和电流谐波畸变率、单次谐波畸变率、畸变功率、电压和电流谐波畸变率、单次谐波畸变率、谐间波，并可实时提供电流和电压的频谱分析。谐间波，并可实时提供电流和电压的频谱分析。具有校正、统计检测、显示、通信等功能。具有校正、统计检测、显示、通信等功能。44本讲稿第四十四页，共八十二页注：注：1 1）监测监测回路配置的回路配置的电电力参数力参数监监控控仪仪功能：功能：2 2）电电容器回路配置可通容器回路配置可通讯讯的功率因数控制器功能的功率因数控制器功能 遥遥测测 遥遥测测 电电流、流、电压电压、功率、功率、电电能、功率因数

49、、能、功率因数、频频率、最大率、最大/最小等最小等 电电流、流、电压电压、功率、功率因数、功率、功率因数、谐谐波波 谐谐波畸波畸变变率：率：THDTHDU U和和THDTHDI I 柜内温度柜内温度 遥信遥信 遥信遥信 断路器分合状断路器分合状态态、故障状、故障状态态等等 投切步数、投切步数、报报警警 各种越限各种越限报报警警 3 3）一般回路配置多回路）一般回路配置多回路监监控控单单元元 遥控遥控 4 4）远远程通程通讯讯功能和功能和联联网网 远远程合分断路器程合分断路器45本讲稿第四十五页，共八十二页 为为后后续谐续谐波治理提供条件波治理提供条件在供配电系统运行后，可通过采集到的谐波畸变率

50、等监测数据提请专业人员进行分在供配电系统运行后，可通过采集到的谐波畸变率等监测数据提请专业人员进行分析评估，从而可有针对性的策划谐波治理方案。析评估，从而可有针对性的策划谐波治理方案。谐波检测结果的感性评估谐波检测结果的感性评估。谐谐波畸波畸变变率（率（%）结结 果果 分分 析析THDUTHDI5 51010正常状正常状态态，无故障危，无故障危险险5 58 810105050明明显谐显谐波波污污染，可能染，可能发发生一些故障生一些故障8 85050严严重重谐谐波波污污染，很可能染，很可能发发生故障生故障46本讲稿第四十六页，共八十二页三、谐波抑制技术三、谐波抑制技术47本讲稿第四十七页，共八十