电网谐波概念

谐波含量科技名词定义中文名称：谐波含量英文名称： harmonic content定义：从非正弦周期交流量中减去基波分量后所得到的量。所属学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布谐波含量是从非正弦周期交流量中减去基波分量后所得到的量。目录简介主题内容与适用范围引用标准术语谐波电压限值谐波电流允许值测量谐波术语的数学表达式简介主题内容与适用范围引用标准术语谐波电压限值谐波电流允许值测量谐波术语的数学表达式谐波电流允许值的换算谐波的基本计算式测量谐波的方法、数据处理及测量仪器附加说明：简介从周期性变化量中减去基频分量后剩下的 其它分量。中华人民共和国国家标准电能质量公用电网谐波GB/T 14549 93Quality of electrie energy supplyHarmonics in public supply network国家技术监督局1993-07-31批准 1994-03-01 实施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。引用标准GB 156额定电压术语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 con ten t (for vol tage 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HRUh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 dis tor tion （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THDu表示，电流总谐波畸变率以THDi表示。3.9 谐波源 harmonic source向公用电网注入谐波电流或在公用电网中 产生谐波电压的电气设备。3.10 短时间谐波 short duration harmonics冲击持续的时间不超过2s，且两次冲击之间的间隔时间不小于30s的 电流所含有的谐波及其引起的谐波电压。注：谐波术语的数学表达式见附 录A（补充件）。编辑本段谐波电压限值公用电网谐波电压（相电压）限值见表1。表1公用电网谐波电压（相电压）各次谐波电压含有率，%电网标称电压kV电压总谐波畸变率 % 奇次偶次 0.38 5.0 4.0 2.06104.0 3.2 1.635663.0 2.4 1.2110 2.0 1.6 0.8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谐波次 数及谐波电流允许值，A 标准电压kV，基准，短路、容量、MVA2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 200.38 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 12 9.7 18 8.6 167.86 100 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 4.310 100 26 20 13 20 8.5 15 6.4 6.8 5.1 9.3 4.3 7.9 3.7 4.1 3.26.0 2.8 5.4 2.635 250 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 3.2 1.566 500 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 2.03.8 1.8 3.4 1.6110 750 12 9.6 6.0 9.6 4.0 6.8 3.0 3.2 2.4 4.3 2.0 3.7 1.7 1.91.5 2.8 1.3 2.5 1.2注：220kV基准短路容量取2000MVA。5.2同一公共连接点的 每个用户向电网注入的谐波电流 允许值按此用 户在该点的协 议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。分配的计算方法见附录 C（补充件）。测量测量谐波的方法、数据处理及测量仪器的 规定见附录D（补充件）。 附录A谐波术语的数学表达式A1第h次谐波电压含有率HRUh:（ ） HRU UU hh = X100 100（A1）式中Uh第h次谐波电压（方均根值）；U1基波电压（方均根值）。A2第h次谐波电流含有率HRIh:（）HRI II hh = X100 100（A2）式中Ih第h次谐波电流（方均根值）；I1基波电流（方均根值）。A3谐波电压含量UH：()U U H hh=2E2(A3)A4谐波电流含量Ih： ()I I H h h=2E(A4)A5”总谐波畸变)THD U100(A5)A6电流总谐波畸变率THDi：(IH100)THD Ii二 X100(A6)谐波电流允许值的换算当电网公共连接点的最小短路容量不同于 表2基准短路容量时，按下 式修正表2中的谐波电流允许值：I SSI hk1K2hp =(Bl)式中SK1公共连接点的最小短路容量，MVA ；SK2 基准短路容量，MVA ；Ihp表2中的第h次谐波电流允许值，A；Ih短路容量为Skl时的第h次谐波电流允许值。 附录C谐波的基本计算式C1第h次谐波电压含有率HRUh与第h次谐波电流分量Ih的关系 ()HRU Z IU hh hN100C1)近似的工程估算按式(C2)或式(C3)计算()HRU U hlS hN hk10I或()I S HRUU h hk hN=10(C3)式中UN电网的标称电压，kV；Sk公共连接点的三相短路容量，MVA ；Ih第h次谐波电流，A；Zh系统的第h次谐波阻抗，Q。C2两个谐波源的同次谐波电流在一条线 路的同一相上叠加，当相位角 已知时按式(C4)式计算I I I I I h hl h2 hlh2 h = + + 2 2 2 cos 0(C4)式中Ihl谐波源1的第h次谐波电流，A；Ih2谐波源2的第h次谐波电流，A；0 h谐波源1和谐波源2的第h次谐波电流之间的相位角。 当相位角不确定时，可按式(C5)进行计算I I I KI I h hl h2 hh1h2 = + + 2 2(C5)式中Kh系数按表Cl选取。表C1式(C5)中系数Kh的值h 3 5 7 11 13 9丨 13丨偶次Kh 1.62 1.28 0.72 0.18 0.08 0两个以上同次谐波电流叠加时，首先将两 个谐波电流叠加，然后再与 第三个谐波电流相叠加，以此类推。两个及以上谐波源在同一节点同一相上引 起的同次谐波电压叠加的计 算式与式(C4)或式(C5)类同。C3在公共连接点处第i个用户的第h次谐波电流允许值(Ihi)按式 (C6)计算：()I I S S hi h i ta = 1(C6)式中Ih按附录B换算的第h次谐波电流允许值，A；Si第i个用户的用电协议容量，MVA；St公共连接点的供电设备容量，MVA ；a 相位叠加系数，按表C2取值。表C2谐波的相位叠加系数h 3 5 7 11 13 9 | 13 丨偶次a 1.1 1.2 1.4 1.8 1.9 2测量谐波的方法、数据处理及测量仪器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，且应在谐波源工作周 期中产生的谐波量大的时段内进 行（例如：电弧 炼钢炉应在熔化期测量）。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。对于负荷变化慢的谐波源（例如：化工整流 器、直流输电换流站等），测量间隔和持续时间不作规定。D4谐波测量的数据应取测量时段内各相实测 量值的95%概率值中最大的一 相值，作为判断谐波是否超过允许值的依据。但对负荷变化慢的谐波源， 可选五个接近的实测值，取其算术平均值。注：为了实用方便，实测值 的95%概率值可按下述方法近似选取：将实测值 按由大到小次序排列，舍弃前面5%的大值，取剩余实测值中的最大 值。D5谐波的测量仪器。D5.1仪器的功能应满足本标准测量要求。D5.2为了区别暂态现象和谐波，对负荷变化快的谐波，每次测量结果可为 3s内所测值的平均值。推荐采用下式计算：（）U m U h hk k=1 m = E 1 2（D1）式中Uhk3s内第k次测得的h次谐波的方均根值；m 3s内取均匀间隔的测量次数，m$ 6。D5.3仪器准确度谐波测量仪的允许误差见表D1。表D1谐波测量仪的允许误差等级被测量条件允许误差电压A电流Uh1%UNUh V 1%UN5%Uh0.05%UNIh$3%INIh V 3%IN5%Ih0.15%IN电压Uh$3%UNUh V 3%UN5%Uh0.15%UN B电流Ih10%INIh V 10%IN5%Ih0.50%IN注：UN为标准电压，Uh为谐波电压；IN为额定电流，Ih为谐波 电流。A级仪器频率测量范 围为02500Hz，用于较精确的测量，仪器的相 角测量误差不 大于5或土 1； B级仪器用于一般测量。D5.4仪器有一定的抗电磁干扰能力，便于现场使用。仪器 应保证其电源在 标称电压土 15%，频率在4951Hz范围内电压总谐波畸变率不超 过8%条件 下能正常工作。D6对不符合D5.2条规定的仪器，可用于负荷变化慢的谐波源的 测量。如 用于负荷变化快的谐波源的测量，测量条件和次数应分别符合D1条和D3 条的规定。D7在测量的频率范围内，仪用互感 器、电容式分压器等谐 波传感设备应有 良好的频率特性，其引入的幅值误差不应大于5%，相角误差不大于5。 在没有确切的频率响应误差特性时，电流互感器和低压电压互感器用于 2500Hz及以下频率的谐波测量；6110kV电磁式电压互感器可用于 1000Hz及以下频率测量；电容式电 压互感器不能用于谐波测量。在谐波电 压测量中，对谐波次数或测 量精度有较高需要时，应采用电阻分压器（UN V 1kV =或电容式分压器（UNlkV）。附加说明：本标准由全国电压电流等级和频率标准化 技术委员会归口。本标准由能源部电力司负责起草。能源部 电力科学研究院、四川省电 力工业局、华中理工大学、湖南省电力工业局、山西电力试验研究所等参 加起草。本标准主要起草人：曲涛、任元、林海雪、杜德立、陈宝喜、李 平之、吕润余。