探究电力谐波对电能计量影响的分析 李振中

探究电力谐波对电能计量影响的分析李振中
摘要：随着我国经济的发展建设，我国在电能建设的脚步也在逐渐加快，电能
计量的方式也在逐渐向智能化方向前进，但是在实际的电能计量领域，任然存在
这一些不可避免的影响，这类影响实实在在的存在着，并且对计量的准确性都存
在着一定影响。

电能的准确计量受谐波的影响。

因电网存在谐波，电流与电压出
现崎变。

但非线性电磁元件构成感应式电能表，磁通不会随之线性变动，也就是说，只有在频率相同的感应式电能表中，电流、电压引起的磁通作用方可引起转矩，电磁元件因崎变波形流通，磁通却保持独立，平均功率与转矩无法实现正比
变化而出现误差，无法实现精确电能表。

非线性负荷产生大量谐波注入电网后使
得电力系统中的电压和电流波形产生严重畸变，从而对电能表等产生不同程度的
影响。

文章介绍了谐波产生的原因及其对电能表的影响，分析了由于谐波存在对
电能表计量误差的影响，并提出了减少电能计量误差的对策。

关键词：电力谐波; 电能计量; 计量影响; 效果分析
1 电力谐波与电能计量
近年来，非线性负荷日渐增多，特别是一些大功率变流设备和电弧炉的大量
应用，导致电网中产生大量的高次谐波电流，进而引起电压波形发生较大的畸变。

电能计量数据是发电企业、输配电企业、电力用户之间进行贸易结算的依据，它
的准确与否直接影响到三者的利益以及交易的合理性。

研究在电网中存在高次谐
波时合理的电能计量方法、开发和选用适宜的计量装置是非常必要的。

1.1 电力谐波产生的原因
电力设备使用量的不断增加，电子元器件和设备成为当前最为主要的谐波源。

一般情况下，正弦墓波电压处于非线性设备中，电疗和电压波出现差别的时候，
电流波就会出现变形，在电网联通性的影响下，谐波也就慢慢产生了。

1.2 电力谐波的危害
电力谐波造成的危害是多方面的：其一，对于旋转电动机的影响，在磁滞、
涡流和集肤的影响下，使得其能耗不断地增加，甚至出现损耗和铁损。

其二，对
于电力变压器的影响，主要体现在额定电流限度的超额，电流的放大化，由此影
响到变压器的寿命，其二，对于电力电容器的影响，给予电容器安全运行造成很
大的危害。

其四，对于通信线路的影响，主要反映在通话质量降低，通讯不良，
通讯设备受损等方面。

2 电力谐波对电能计量的影响
2.1 电力谐波对电能计量装置的影响
从理论上来讲，电力谐波会使得电能计量仪表产生电磁转矩，这就为计量装
置误差埋下了隐患，是电能计量失准的重要因素。

从电磁感应式电能表的角度来看，在此装置中不仅存在基波还有谐波，谐波对于电能表的影响体现在，使得电
压线圈的阻抗和旋转盘阻抗出现变化，进而使得磁通量出现变化，由此使得电能
计量出现误差。

因为不能实现计量谐波有功电能的计量，这就成为误差产生的诱因。

2.2 电力谐波对电能表的影响
全电子式电能表中的CPU是进行数值计量的关键部位，能够通过电流电压瞬
间值的方式去进行计算，是以正弦规律变化为基础的。

谐波是从负载流向电网，
电能表记录的数值是基波有功能最和谐波有功电能的总和，在此基础上记录下的
数值要比起负载消耗的基波点小，这就是这种设备的缺陷所在。

另外，外界的温
度、电压、电流和频率会对于这种电能表的数据产生误差影响。

3 电力谐波对电表准确性的影响
谐波对于感应式电能表计量的影响。

电能表计量不仅会受到波的畸变影响，
并且会受到频率特性影响。

电能表频响曲线能否做到平坦，此时计．数误差的影
响是比较明显的。

也就是说我们需要对于频响进行全面的研究。

一般来讲，这种
影响可以从以下几个角度来探析：其一，对于转盘力矩的影响。

一旦出现谐波，
频率不断增加，磁通量比较小，由此会促进转盘力矩变小，转盘转动会逐渐变慢，由此就会出现计量的失误。

其二，从电能表计量误差负向的影响。

谐波之后，电
流频率不断增加，电压线圈磁通量减小，转盘力矩变小，转盘转动逐渐减缓，电
能表计量误差负向变化。

谐波对于电子式电能表计量的影响。

这种电能表计量方
式是基于总体计算的，在电流电路中兼备基波和谐波，但是在这个过程中的谐波
会对于线性用户造成危害，如果将其计算在内，会使得电能表电量总值不断增加。

对于非线性用户来讲，谐波的存在也会被反馈到电网中，由此对电网造成污染，
这对于计量数据来讲是很不利的。

为了能够解决上述存在的问题，可以以前置低
通滤波器，实现去掉谐波，使得基波电能实现计量，以保证线性用户用电的安全。

4 结论
电网存在高次谐波时，对电能计量的准确性有影响，谐波含量愈高，电能计
量误差愈大，当谐波含量满足国标规定时，误差影响微小。

当谐波含量超过国标
规定时，因谐波对电磁感应式电能表的误差影响较大，故对同一计量点，采用相
同准确级别的全电子式电能表和电磁感应式电能表计量电能量是有较大差别的。

当谐波源是电网时，前者数值较大；当谐波源是用户时，则情况相反。

在电网中，无论谐波流向如何，负载本身不产生电能量。

当谐波从负载流向
电网时实际上是负载将电网中的基波经过滤波和整流后形成的谐波电流反送回电网，也就是说，谐波产生的功率与基波功率方向相反。

单方向全电子式电能表将
负载（谐波源）消耗的基波有功电能和谐波源（负载）向电网返送的谐波有功电
能进行了代数相加，使记录的电能量比负载消耗的基波有功电能量要小，而双方
向全电子式电能表，反向能记录谐波电能，其负载实际消耗电能应是正反向记录
电能之和。

大功率变流设备、电弧炉，特别是电铁牵引等产生高次谐波的电力负载，为
了准确记录负荷消耗的有功电能，应采用双方向全电子式电能表，并将正反向记
录的电能量绝对值相加，这结果与其负载消耗的实际电能量相等或接近。

对于谐波超标的电网和电力用户，为了合理计量用户消耗的有功电能，宜采
用谐波电能表，或者要求用户进行谐波治理，符合国标GT/14549一93的要求后，采用全电子式电能表计量。

5 结语
伴随我国电力系统的不断优化，非线性用户负荷数量不断增加，使得电力谐
波对于电能计量的影响变得愈加明显，要想保证电能计量的准确性，就应该积极
探究电力谐波对于电能计量造成的影响，在这种理论的引导下保证电能计量工作
的有效性。

作为电力企业，在保证电能计量准确性的同时，实现能源的最大化利用。

而电力谐波往往会对电能生产、输送和应用效能造成负面影响，使得家用电
器出现过热，噪音过大，振动比较大的现象，甚至造成电能计量设备准确度的不
断下降。

参考文献：
[1] 董宇. 电力谐波对电能计量影响的分析. 黑龙江科学，2015（11）：61-62.
[2] 刘永生. 电力谐波对电能计量影响分析. 电力电子，2015（09）：168-169.。