国外的公用电网谐波标准

同表 1 列出的 LV 和 MV 系统中谐波电压兼容值。
此外，文件中提出了“规划水平”或“规划值”概念。“规划值”等于或低于兼容值，
由电力企业根据电网结构和其他条件来确定，作为企业内部质量目标值。表 3 为谐波电压规
划值的例子。
3
表 3 MV、HV 和 EHV 系统中谐波电压规划值
奇次谐波（非 3 倍数）
15
0.3
偶次谐波
THDu
h HR（%） （%）
2
1.6
4
1.0
5
6
0.5
2
1.5
4
1.0
4
6
0.5
2
1.0
4
0.8
3
6
0.5
2
1.0
4
0.8
3
6
0.5
* 表中 HR 是指谐波含有率。
英国于 1976 年颁布的工程导则 G5/3（“英国供电系统中谐波的限值”）曾在世界上产生 很大影响，我国曾专门组团赴英考察学习。英国由 G5/3 到 G5/4 历经 25 年，这两个标准的 对比对我国谐波标准的修订很有参考价值。G5/3 关于供电系统谐波电压限值规定列于表 9。
电磁环境 总谐波畸变（THD）
表 2 谐波电压兼容值
第1类
第2类
5%
8%
第3类 10%
本标准中还规定了间谐波电压含量的电磁兼容值。研究证明，间谐波电压必须限制到足 够低的水平：
（1）25Hz 以下间谐波应限制到 0.2%以下，以免引起灯光闪烁（闪变）； （2）对于脉动控制（ripple control）的接收机，间谐波电压应限制到 0.3%以下，否则
下面稍作详细介绍（本标准文件等同于国标 GB/Z 17625.4）。
1）系统电压等级
该文件对系统电压 Un 等级划分作了如下规定：
—低压（LV）
Un≤1kV
—中压（MV）：
1kV＜U n ≤35kV
—高压（HV）：
35kV＜U n ≤230kV
—超高压（EHV）： 2）谐波电压兼容性标准
U n ＞230kV
6
表 9 供电系统谐波电压允许值（G5/3 规定）
系统电压 （kV）
THDu （%）
奇次
HR（%）
偶次
0.415
5
6.6，11
4
4
2
3
1.75
33，66
3
2
1
132
1.5
1
0.5
对比表 8 和表 9，可以看出：（1）G5/4 关于单次谐波电压含有率的规定比 G5/3 要细得
多，这种细化规定源于 IEC61000-3-6；（2）G5/4 对于 66kV 及以下谐波电压总畸变率（THDu）
奇次谐波（3 的倍数）
谐波次数
谐波电压
偶次谐波
谐波次数
谐波电压
h
/%
h
/%
h
/%
5
6
3
5
2
2
7
5
9
1.5
4
1
11
3.5
15
0.3
6
0.5
13
3
21
0.2
8
0.5
17
2
＞21
0.2
10
0.5
19
1.5
23
1.5
12
0.2
＞12
0.2
25
1.5
＞25
0.2+1.3·(25/h)
注：总谐波畸变率 THD 为 8%。
奇次谐波（3 的倍数）
偶次谐波
次数 h
电压（%）
次数 h
MV HV-EHV
电压（%）
次数 h
MV HV-EHV
电压（%） MV HV-EHV
5
5
2
3
4
2
2
1.6
1.5
7
4
2
9
1.2
1
4
1
1
11
3
1.5
15
0.3
0.3
6
0.5
0.5
13
2.5
1.5
21
0.2
0.2
8
0.4
0.4
17
1.6
1
＞21
0.2
国外谐波电压标准介绍
林海雪
（中国电力科学研究院wenku.baidu.com北京市 100085）
摘要：配合谐波国标 GB/T14549-1993 的修订，本文介绍了国际电工委员会（IEC）相关标准，以新老标准 对比方法，说明美国 IEEE、英国和俄罗斯等国谐波电压标准的变化，并提出一些分析结论，可供相关专业 人员参考。
关键词：谐波电压；标准；非线性负荷
2 IEC 谐波电压标准
国际电工委员会（IEC）是国际电气标准权威机构，为了统一各国电气标准和规范，陆 续制定了电磁兼容（EMC）61000 系列标准，其中相当部分已被采用为国标。IEC 61000 系 列标准文件性质上分国际标准和第一、二、三类技术文件。其中第一类技术文件是“尽管经 过再三努力而不能作为国际标准出版”；第二类技术文件是“文件主题仍处于技术发展阶段， 或者由于任何其它原因在今后而现在不能马上同意作为国际标准”；第三类技术文件是“当技 术委员会在例行出版国际标准的过程中，搜集到各种资料，这些资料一般不同于已公布的国 际标准，例如‘技术的状况’”。第一类和第二类技术报告自出版时起到决定它们是否能够成 为国际标准的三年内会受到复审。第三类技术报告直到认为提供的资料不再有效或有用之 前，没有必要进行复审。IEC 61000 系列标准涉及低频扰动内容，电力谐波属于此范畴。
表 4 中的限值为正常最小方式下持续时间大于 1 小时的系统设计值。对于较短持续时间 异常情况，限值可以放宽到 1.5 倍。
美国于 1981 年颁布的标准为《静止电力变流器的谐波控制和无功补偿 IEEE 导则》 （ANSI/IEEE Std 519-1981）。该标准中规定的电力系统谐波电压总畸变率如表 5 所列。
表 8 谐波电压规划水平（摘录）
奇次谐波
（非 3 倍数）
h
HR（%）
5
4.0
7
4.0
11
3.0
5
3.0
7
3.0
11
2.0
5
2.0
7
2.0
11
1.5
5
2.0
7
1.5
11
1.0
奇次谐波
（3 的倍数）
h
HR（%）
3
4.0
9
1.2
15
0.3
3
3.0
9
1.2
15
0.3
3
2.0
9
1.0
15
0.3
3
1.5
9
0.5
至今已出版的和谐波电压关系密切的标准文件有： （1）IEC 61000－2－2《公用低压供电系统中低频传导干扰和信号的兼容性标准》（国 际标准） 该标准中规定了低压（LV）电网中单次谐波电压兼容性标准（参见表 1）。
1
表 1 LV 和 MV 系统中谐波电压兼容值
奇次谐波（非 3 的倍数） 谐波次数 谐波电压
（2）IEC 61000－2－4《工业设备低频传导干扰的兼容性标准》（国际标准） 该标准适用于低压和中压（MV）工业设备，标准中将电磁环境分为 3 类：第 1 类指对 供电质量要求较高的场合（例如实验室，某些自动化和保护装置，某些计算机等），其兼容 性标准严于公用电网的标准。第 2 类适用于一般工业环境下电网的公共连接点（PCC）和系 统或装置内部的连接点（IPC），其兼容性标准等同于公用电网的标准（参见表 1）；第 3 类 只适用特殊工业环境下系统或装置内部的连接点，其兼容性标准高于公用电网的标准。例如 在下列场合可以考虑用该类兼容性标准：1）大部分负荷由变流器供电；2）有电焊机时；3） 频繁起动的大型电动机；4）快速变化的负荷（例如电弧炉、轧机）等。 各类电磁环境下电压总谐波畸变率的兼容值如表 2 所列。第 2 类各单次谐波电压限值即 如表 1 所列，第 1、3 类的限值大致随 THD 值做相应变化（本文限于篇幅从略）。
会被干扰；
2
（3）2.5kHz 以下的间谐波电压应不超过 0.5%，否则会干扰电视机，且引起感应式电动
机噪声和振动以及低频继电器的异常；
（4）2.5～5kHz 的间谐波电压如超过 0.3%，则会引起无线电收音机或其它音频设备的
噪音；
（5）当有非线性负载时，频率为 f h 的间谐波会产生频率（ f h ± 2nf1 ）旁频带成分（ n = 1， 2，…）；这些旁频成分大小可能和间谐波大小十分接近，则对于闪变的频带而言
（2）低压系统的波形畸变限值 美国 1981 年和 1992 年标准，对低压系统的电压畸变分两类处理：一类为谐波 THD 值； 一类为线电压波形缺口（Notch）的深度和面积。波形缺口是整流器在换相过程中造成瞬间 相间短路引起的。缺口深度 d 和系统阻抗有关，其持续时间 t 则和换相时间相等。标准限值 见表 6。
表 4 谐波电压畸变限值（标称电压的百分数）
PCC 母线电压
单次谐波电压畸变
总电压畸变
Vn（kV）
（%）
Vn≤69
3.0
69＜Vn≤161
1.5
Vn＞161
1.0
注：对于高压直流输电端，THD 可以达 2.0%。
THD Vn（%） 5.0 2.5 1.5
表 4 中总谐波畸变的定义和常规的定义略有不同。此表中 THD 值是系统标称电压的百 分数，而不是用测量时的基波电压的百分数。这里所用的定义使电压畸变评估的基值不变（不 是随系统电压高低而变）。
表 6 低压系统畸变限值
畸变类别
特殊应用
一般系统
THDu
3%
缺口深度 d
10%
缺口面积 AN(μs.v)
16400
注： ①特殊应用指医院、机场等场合使用。
②AN=t·d=μs.v，表中 d 值以标称电压为基值。
5% 20% 22800
专用系统 10% 50% 36500
4 英国 G5/4 工程导则
本导则是英国电气协会（EA）于 2001 年 2 月正式颁布的，称为《英国谐波电压畸变和 非线性设备接入输电系统和配电网的规划值》。
G5/4 的主要内容有：（1）谐波畸变的系统规划值，其电压范围包括从 400V 至 400kV 各个电压等级；（2）非线性设备接入电网的三级评估程序及相应的限值；（3）非连续谐波畸 变的限值；（4）规划水平可能被超过场合的处理原则。
本导则明确指出，“规划水平”是非线性设备接入电网时用的，此值以 IEC 关于谐波电 磁兼容值为依据。规划水平不超过相应的兼容值。而对于 35kV 及以下的系统，电磁兼容值
1 引言
随着国民经济的快速发展，电力系统中非线性负荷越来越多，电网谐波“污染”导致的 电能质量问题仍很普遍。由国家技术监督局颁布的国标《电能质量 公用电网谐波》（GB/T 14549—1993）正在修订。标准修订首先涉及国外相关标准的调研，其中谐波电压的确定具 有根本意义。为此目的，本文首先介绍了国际电工委员会（IEC）相关标准，然后将美国电 气电子工程师协会（IEEE）以及英国、俄罗斯等国的谐波标准新老版本，摘取其中有关电 网谐波电压方面的规定作对比介绍，并提出一些分析结论，可供标准修订人员以及对此问题 有兴趣的专业人员参考。
8
8
5
275 和 400 3.5
本导则中所指的“非连续谐波畸变”包括：（1）短时冲击性的谐波；（2）次谐波和间谐 波；（3）电压波形缺口（notch）。
可见本导则对各种谐波现象均有规定。不仅适用于供配电系统，也适用于输电系统。 不同电压等级的谐波电压规划水平（摘要）如表 8 所列。
系统电压
400V
6.6、11 和 20kV 大于 20kV 小于 145kV 275kV， 400kV
5
是国际标准；35kV 以上系统，兼容值只适用于英国。本导则附录 A 中明确阐述了规划水平 和兼容值的关系，并给出了各个电压等级谐波电压兼容值。谐波电压总畸变（THDu）的兼 容值如表 7 所列。
系统电压（kV） THDu（%）
表 7 谐波电压兼容值（THDu）
0.4
36.5 及以下
66 和 132
相当于扩展到基波的四倍，对于音频控制频率而言也扩展到同样倍数。因此间谐
波的影响将大为扩大。
此外，目前工业上广泛采用由电容、电感和电阻构成的无源滤波器来吸收谐波和提高用
电功率因数，这种滤波器只能做成对某几次主要谐波有明显的滤波效果，而很可能对间谐波
有放大作用。在严重的情况下，会使滤波器因谐波过载而不能投运，甚至很快损坏。
4
表 5 谐波电压总畸变率（美国 1981 年标准）
电压等级
谐波电压总畸变率（THDu%）
一般电力系统
专用系统
低压 460V
5
10
中压 2.4～69kV
5
8
高压 115kV 及以上
1.5
1.5
注：专用系统是指仅供变流器或不受谐波电压影响负荷的系统。
对比表 4 和表 5，可以看出 1992 年标准中将 69kV 及以下算为一级，和 1981 年标准相 比，THD 值维持不变（5%），但增加了 69～161kV 电压级 THD 为 2.5%的规定。该级涵盖 了 1981 年标准中 115kV 级，也就是 1992 年标准放宽了 115kV 级 THD 限值。
0.2
10
0.4
0.4
19
1.2
1
23
1.2
0.7
12
0.2
0.2
＞12
0.2
0.2
25
1.2
0.7
＞25 0.2+ 25 0.2+ 12.5
h
h
注：规划值和电能质量标准中限值基本上等同。
3 美国 IEEE 谐波标准
（1）美国 IEEE Std.519—1992 对公用电网谐波电压允许值的规定如表 4 所列。
鉴于以上原因，IEC61000-2-4 中规定，对于第 1、2 类环境，将间谐波电压水平限制到
0.2%以下（第 3 类环境限值较宽，本文从略）。
（3）IEC 61000－3－6《中压和高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》（第三类技
术报告）
该标准文件和国标《电能质量 公用电网谐波》（GB/T 14549－1993）关系比较密切，