电气行业-电能质量及谐波和中压电能质量的治理
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电能质量及谐波
中国矿业大学信电学院
目录
一、电能质量简介 二、谐波 三、中压电能质量的治理
10.12.2020
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2
一、电能质量简介：内容及标准
1. GB/T 12325-2003 电能质量 供电电压允许偏差； 2. GB 12326-2000 电能质量 电压波动和闪变; 3. GB/T 15543-1995 电能质量 三相电压允许不平衡
非特性谐波： 由频率转换设备产生. 系统不平衡 (电压和感抗)
3次谐波（零序谐波）： 3*(2n+1) ,n = 0,1,2… 例如 3,9,15,21.. 等. 主要影响零序. 增加零相电流.
10.12.2020
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13
二、谐波：谐波的相序（1）
每一谐波的相序都有关于基波的联系. 按约定基波被设定为正相序. 所有高次谐波都有相对于基波的正、负或是零相序.
10.12.2020
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4
一、电能质量简介：电压波动和闪变
电压变动特性d(t)：电压方均根值变动的时间函数，以系统标称电压的 百分数表示。
电压变动d：电压变动特性d(t)上，相邻两个极值电压之差。 电压变动频度r：单位时间内电压变动的次数(电压由大到小或由小到
大各算一次变动)。同一方向的若干次变动，如间隔时间小于30 ms， 则算一次变动。 电压波动：电压方均根值一系列的变动或连续的改变。
例如：6 波头的整流器将产生 5，7，11，13 …次谐波。
三相整流设备产生的谐波电流值可按如下公式求得：
公式中：
In = I1 / N
In = N 次谐波的电流值 ； I1 = 基波电流值； N = 谐波次数。
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12
二、谐波：谐波的种类
特性谐波： 与相关回路结构相关. 有规律的谐波次数. 谐波频率可由公式 k*p+1 ; k = 1,2,3…得到. 谐波频率呈规律性.
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10
二、谐波：谐波的产生
非线性负载产生谐波：
工业用易产生谐波设备：直流调速器、变频调速器、不间 断电源系统（UPS）、 现代照明系统、焊接装置 、感应 加热炉、整流器、饱和变压器等。
民用易产生谐波设备：电视机、空调、计算机、日光灯、 电冰箱等 。
谐波流向：
谐波电流主要流过电容器。 谐波电流也流过电网。 谐波电流的流动导致谐波电压。 谐波也注入其他接入同一电网总线的线性负载。 注入电网的谐波也会流向联网的其他用户。
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二、谐波：三相整流产生的谐波
三相整流设备产生的谐波电流，其谐波次数可按如下公式求得：
公式中：
N = fn / f1 = K*P±1
N = 谐波次数；
fn = 谐波电流频率 ； f1 = 基波电流频率 ； K = 1，2，3，… ； P = 整流设备的波头数（6、12、24）。
0.8
0.7(0.8)
0.6
注：短、长时间闪变值每次测量周期10min 、2小时；中压 括号中的值仅适用于公共连接点连接的所有用户为同电压 级的用户场合。
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6
电能质量简介－三相电压允许不平衡度
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7
电能质量简介－电力系统频率允许偏差
电力系统频率允许偏差：正常允许±0.2Hz，当系 统容量较小时允许±0.5Hz 。
度; 4. GB/T 15945-1995 电能质量 电力系统频率允许偏
Biblioteka Baidu差; 5. GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波;
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3
一、电能质量简介： 供电电压允许偏差
电压偏差计算： 电 压 偏 差 ( % ) ＝ 实 测 电 标 压 称 － 系 标 统 称 电 系 压 统 电 压 1 0 0 % 供电电压的允许偏差： 1）35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称系统
用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超过 ±0.2Hz，根据冲击负荷性质和大小以及系统的条 件也可适当变动限值，但应保证近区电力网、发 电机组和用户的交全、稳定运行以及正常供电。
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8
电能质量简介－公用电网谐波
总谐波畸变率(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)。分为电压总谐波畸变率与电 流总谐波畸变率。
电压的 10％；注：如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时， 按较大的偏差绝对值作为衡量依据。 2） 10kV及以下三相供电电压允许偏差为标称系统电压的± 7％ 。 3）220V单相供电电压允许偏差为标称系统电压的+7％ 、－10％ 。 4）对供电电压允许偏差有特殊要求的用户，由供用电双方协议确 定。
公用电网谐波电压(相电压)限值
电网标称 电压kV
0.38 6 10 35 66 110
电压总谐 波
畸变率％ 5.0
4.0
3.0
2.0
各次谐波电压含有率 ％
奇次
偶次
4.0
2.0
3.2
1.6
2.4
1.2
1.6
0.8
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电能质量简介－公用电网谐波（续）
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应进行换算即：各次谐波电流分量 ＝各次谐波电流允许值*(公共连接点的最小短路容量/基准短路容量)。
电力系统公共连接点或波动负荷用户引起的公共连接点电压变动限值
电压变动频度r 次/小时
电压变动d的限值
低 压、中压
高压
r≤1
4
3
1＜r ≤10
3
2.5
10＜r ≤100
2
1.5
100＜r ≤1000
1.25
1
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一、电能质量简介：电压波动和闪变(续)
闪变时间t: 一个有时间量纲的值，表示电压变动的闪变影响，和波形、 幅值以及频度均有关。
闪变：灯光照度不稳定造成的视感。 短时间闪变值Pst: 衡量短时间(若干分钟)内闪变强弱的一个统计量值。 长时间闪变值Plt: 由 短时间闪变值推算出，反映长时间(若干小时)闪变
强弱的量值。
电力系统公共连接点各级电压下的闪变限值
电压等级
低压
中压
高压
短时间闪变值
1.0
0.9(1.0)
0.8
长时间闪变值
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一、电能质量简介 二、谐波 三、中压电能质量的治理
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一、电能质量简介：内容及标准
1. GB/T 12325-2003 电能质量 供电电压允许偏差； 2. GB 12326-2000 电能质量 电压波动和闪变; 3. GB/T 15543-1995 电能质量 三相电压允许不平衡
非特性谐波： 由频率转换设备产生. 系统不平衡 (电压和感抗)
3次谐波（零序谐波）： 3*(2n+1) ,n = 0,1,2… 例如 3,9,15,21.. 等. 主要影响零序. 增加零相电流.
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二、谐波：谐波的相序（1）
每一谐波的相序都有关于基波的联系. 按约定基波被设定为正相序. 所有高次谐波都有相对于基波的正、负或是零相序.
10.12.2020
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一、电能质量简介：电压波动和闪变
电压变动特性d(t)：电压方均根值变动的时间函数，以系统标称电压的 百分数表示。
电压变动d：电压变动特性d(t)上，相邻两个极值电压之差。 电压变动频度r：单位时间内电压变动的次数(电压由大到小或由小到
大各算一次变动)。同一方向的若干次变动，如间隔时间小于30 ms， 则算一次变动。 电压波动：电压方均根值一系列的变动或连续的改变。
例如：6 波头的整流器将产生 5，7，11，13 …次谐波。
三相整流设备产生的谐波电流值可按如下公式求得：
公式中：
In = I1 / N
In = N 次谐波的电流值 ； I1 = 基波电流值； N = 谐波次数。
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二、谐波：谐波的种类
特性谐波： 与相关回路结构相关. 有规律的谐波次数. 谐波频率可由公式 k*p+1 ; k = 1,2,3…得到. 谐波频率呈规律性.
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二、谐波：谐波的产生
非线性负载产生谐波：
工业用易产生谐波设备：直流调速器、变频调速器、不间 断电源系统（UPS）、 现代照明系统、焊接装置 、感应 加热炉、整流器、饱和变压器等。
民用易产生谐波设备：电视机、空调、计算机、日光灯、 电冰箱等 。
谐波流向：
谐波电流主要流过电容器。 谐波电流也流过电网。 谐波电流的流动导致谐波电压。 谐波也注入其他接入同一电网总线的线性负载。 注入电网的谐波也会流向联网的其他用户。
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二、谐波：三相整流产生的谐波
三相整流设备产生的谐波电流，其谐波次数可按如下公式求得：
公式中：
N = fn / f1 = K*P±1
N = 谐波次数；
fn = 谐波电流频率 ； f1 = 基波电流频率 ； K = 1，2，3，… ； P = 整流设备的波头数（6、12、24）。
0.8
0.7(0.8)
0.6
注：短、长时间闪变值每次测量周期10min 、2小时；中压 括号中的值仅适用于公共连接点连接的所有用户为同电压 级的用户场合。
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电能质量简介－三相电压允许不平衡度
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电能质量简介－电力系统频率允许偏差
电力系统频率允许偏差：正常允许±0.2Hz，当系 统容量较小时允许±0.5Hz 。
度; 4. GB/T 15945-1995 电能质量 电力系统频率允许偏
Biblioteka Baidu差; 5. GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波;
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一、电能质量简介： 供电电压允许偏差
电压偏差计算： 电 压 偏 差 ( % ) ＝ 实 测 电 标 压 称 － 系 标 统 称 电 系 压 统 电 压 1 0 0 % 供电电压的允许偏差： 1）35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称系统
用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超过 ±0.2Hz，根据冲击负荷性质和大小以及系统的条 件也可适当变动限值，但应保证近区电力网、发 电机组和用户的交全、稳定运行以及正常供电。
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电能质量简介－公用电网谐波
总谐波畸变率(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)。分为电压总谐波畸变率与电 流总谐波畸变率。
电压的 10％；注：如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时， 按较大的偏差绝对值作为衡量依据。 2） 10kV及以下三相供电电压允许偏差为标称系统电压的± 7％ 。 3）220V单相供电电压允许偏差为标称系统电压的+7％ 、－10％ 。 4）对供电电压允许偏差有特殊要求的用户，由供用电双方协议确 定。
公用电网谐波电压(相电压)限值
电网标称 电压kV
0.38 6 10 35 66 110
电压总谐 波
畸变率％ 5.0
4.0
3.0
2.0
各次谐波电压含有率 ％
奇次
偶次
4.0
2.0
3.2
1.6
2.4
1.2
1.6
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电能质量简介－公用电网谐波（续）
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应进行换算即：各次谐波电流分量 ＝各次谐波电流允许值*(公共连接点的最小短路容量/基准短路容量)。
电力系统公共连接点或波动负荷用户引起的公共连接点电压变动限值
电压变动频度r 次/小时
电压变动d的限值
低 压、中压
高压
r≤1
4
3
1＜r ≤10
3
2.5
10＜r ≤100
2
1.5
100＜r ≤1000
1.25
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一、电能质量简介：电压波动和闪变(续)
闪变时间t: 一个有时间量纲的值，表示电压变动的闪变影响，和波形、 幅值以及频度均有关。
闪变：灯光照度不稳定造成的视感。 短时间闪变值Pst: 衡量短时间(若干分钟)内闪变强弱的一个统计量值。 长时间闪变值Plt: 由 短时间闪变值推算出，反映长时间(若干小时)闪变
强弱的量值。
电力系统公共连接点各级电压下的闪变限值
电压等级
低压
中压
高压
短时间闪变值
1.0
0.9(1.0)
0.8
长时间闪变值