电能质量求谐波含量

作业：

1：电压信号u(t)=sinwt+0.3sin3wt+0.1sin5wt+0.08sin7wt(其中f=50Hz)，

①：对该电压信号进行离散化傅里叶级数分解并求其谐波含量。（由公式计算）

②：用FFT(基2FFT)在matlab里面求其谐波含量。

解答：

分析：该信号为周期信号，基本周期为1/50=0.02s。其中周期信号中的最高频率为7倍的基频，即为350HZ，因此在对信号进行抽样离散化处理，为了保证所有的频率不发生频谱混叠，必须要满足采样的香农定理，即f s≥f max ，所以采样频率至少为700HZ.

连续性周期信号的傅里叶级数对应的第k次谐波分量的系数为无穷多。而周期为N的周期序列，其离散傅里叶级数谐波分量的系数只有N个是独立的。

周期序列的频谱Xk也是一个以N为周期的周期序列。

1：首先对该信号进行时域画图，并抽样离散，具体代码与波形如下：

信号波形如下：

分析：由信号波形可见，该信号为不同正弦信号的叠加，基本周期为0.02s.其单位周期采样点数为fs/f(程序和图中可以看到其采样点为一个周期采样128个点)。显示波形满足条件。 1：采用（离散化傅里叶级数）DFS 方法对原电压波形进行傅里叶级数分解

分析：对连续信号采用离散傅里叶级数分解，首先对该信号进行时间域上的离散采样处理，题目中采用基频的128对信号进行离散化。

且有：1k=01k=0222k an=x(k)cos()22k bn=x(k)sin()2k 2k cos()sin()N N n

j k N n N

N n N

N e n j n N N

πππππ--=+∑∑ 其中，X （k ）是个复数，包含实部（an ）和虚部（bn ），对X （k ）取模值相当于求得cn ，即为谐波含量。

22cn=an +bn =|X(k)|

由以上公式可以知道，对该电压的谐波含量即为变换的频谱的函数X （k ）的模值大小。 此部分的DFS 程序代码如下：

()2π1j 0()()e N kn N n X k x n k --==-∞<<+∞∑

所得信号波形及波形数据如下：

数据分析：

分析:

1）：在信号的波形变换中可以看到，仅仅在50HZ,150HZ,250HZ,350HZ上波形存在幅值，在其他的频率上波形不存在幅值，表明该电压信号仅仅只在以上四个频率上存在谐波，幅值为1,0.3,0.1,0.08。

2）：调出系统的workspace，对其中的mag进行分析发现，在2,4,6,8存在谐波幅值，分别为1,0.3,0.1,0.08（此处的1相当于0,2相当于1，错位一个，由于表格没有零列的原因，依次从1

开始顺延）

2：采用FFT快速变换进行谐波分析：

FFT是基二算法下的傅里叶快速变换（即算法采用了蝶形公式，快速简便），matlab中自带FFT的相关语句，直接按照语法实现即可。

程序和代码如下：

波形分析如下：

其中，上图表示128个点的fft变换频谱，下图表示该信号在奈奎斯特频率之下的频谱图。系统的具体数据如下：

点开matlab的workspace找到其中的mag的value值：

分析：由FFT的变换图和workspace的具体数据表明，

该信号仅仅在50HZ,150HZ,250HZ,350HZ上波形存在幅值，在其他的频率上波形不存在幅值，表明该电压信号仅仅只在以上四个频率上存在谐波，幅值为1,0.3,0.1,0.08。

与前面的采用DFS（离散傅里叶级数）分析结果相同。验证了结论。

谐波对电网危害

谐波污染对电网有哪些具体影响？ 谐波污染对电网的影响主要表现在： （1）造成电网的功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、线路和设备过热灯，特别是三次谐波会产生非常打的中性线电流，使得配电变压器的零线电流甚至超过相线电流值，造成设备的不安全运行。谐波对电网的安全性、稳定性、可靠性的影响还表现在可能引起电网发生谐振、使正常的供电中断、事故扩大、电网解裂灯。 （2）引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电压互感器灯设备损坏；造成变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，引起电力变压器、电力电缆、电动机等设备发热，电容器损坏，并加速绝缘材料的老化；造成断路器电弧熄灭时间的延长，影响断路器的开断容器；造成电子元器件的继电保护或自动装置误动作；影响电子仪表和通信系统的正常工作，降低通信质量；增大附加磁场的干扰等。 谐波对电力电容器有哪些影响？ 当配电系统非线性用电负荷比重较大，并联电容器组投入时，一方面由于电容器组的谐波阻抗小，注入电容器组的谐波电流打，使电容器过负荷而严重影响其使用寿命，另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时，引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而导致损坏。因此，电压谐波和电流谐波超标，都会使电容器的工作电流增大和出现异常，例如，对于常用自愈式并联电容器，其允许过电流倍数是1.3倍额定电流，当电容器的电流超过这一限制时，将会造成电容器的损坏增加、发热异常、绝缘加速老化而导致使用寿命降低，甚至造成损坏事故。同时，谐波使工频正弦波形发生畸变，产生锯齿状尖顶波，易在绝缘介质中引发局部放电，长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化、自愈性能下降，而容易导致电容器损坏。 按照电力系统谐波管理规定，电网中任何一点电压正弦波的畸变率（歌词谐波电压有效值的均方根与基波电压有效值的百分比），均不得超过表2－5规定。 表2－5 电网电压正弦波形畸变极限值 用户供电电压（kV）总电压正弦波形畸变率极限值各奇、偶次谐波电压正弦波形畸变率极限之（％） 0.38 5 4 2 6或10 4 3 1.75 35或63 3 2 1 110 1.5 1 0.5 谐波对电力变压器有哪些影响？ （1）谐波电流使变压器的铜耗增加，引起局部过热，振动，噪声增大，绕组附加发热等。（2）谐波电压引起的附加损耗使变压器的磁滞及涡流损耗增加，当系统运行电压偏高或三相不对称时，励磁电流中的谐波分量增加，绝缘材料承受的电气应力

电能质量求谐波含量

作业： 1：电压信号u(t)=sinwt+0.3sin3wt+0.1sin5wt+0.08sin7wt(其中f=50Hz)， ①：对该电压信号进行离散化傅里叶级数分解并求其谐波含量。（由公式计算） ②：用FFT(基2FFT)在matlab里面求其谐波含量。 解答： 分析：该信号为周期信号，基本周期为1/50=0.02s。其中周期信号中的最高频率为7倍的基频，即为350HZ，因此在对信号进行抽样离散化处理，为了保证所有的频率不发生频谱混叠，必须要满足采样的香农定理，即f s≥f max ，所以采样频率至少为700HZ. 连续性周期信号的傅里叶级数对应的第k次谐波分量的系数为无穷多。而周期为N的周期序列，其离散傅里叶级数谐波分量的系数只有N个是独立的。 周期序列的频谱Xk也是一个以N为周期的周期序列。 1：首先对该信号进行时域画图，并抽样离散，具体代码与波形如下： 信号波形如下：

分析：由信号波形可见，该信号为不同正弦信号的叠加，基本周期为0.02s.其单位周期采样点数为fs/f(程序和图中可以看到其采样点为一个周期采样128个点)。显示波形满足条件。 1：采用（离散化傅里叶级数）DFS 方法对原电压波形进行傅里叶级数分解 分析：对连续信号采用离散傅里叶级数分解，首先对该信号进行时间域上的离散采样处理，题目中采用基频的128对信号进行离散化。 且有：1k=01k=0222k an=x(k)cos()22k bn=x(k)sin()2k 2k cos()sin()N N n j k N n N N n N N e n j n N N πππππ--=+∑∑ 其中，X （k ）是个复数，包含实部（an ）和虚部（bn ），对X （k ）取模值相当于求得cn ，即为谐波含量。 22cn=an +bn =|X(k)| 由以上公式可以知道，对该电压的谐波含量即为变换的频谱的函数X （k ）的模值大小。 此部分的DFS 程序代码如下： ()2π1j 0()()e N kn N n X k x n k --==-∞<<+∞∑

电厂发电机的谐波危害分析与测试

电厂发电机的谐波危害分析与测试 发表时间：2017-03-09T15:51:09.617Z 来源：《电力设备》2017年第1期作者：丁超孟庆铭张晓彤 [导读] 本文重点针对谐波的危害进行分析，并研究一下我国谐波的监测。 一、谐波产生的原因 在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备（整流器、逆变器、变频器）、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式家用电器中。 二、谐波的危害 1、增加了发、输、供和用电设备的附加损耗 发电机出现谐波会使设备过热，降低设备的效率和利用率。由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应的作用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗，使导体的发热严重。 2、影响继电保护和自动装置的工作和可靠性 谐波对电力系统中以负序（基波）量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些按负序（基波）量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上再叠加上谐波的干扰（如电气化铁道、电弧炉等谐波源还是负序源）则会引起发电机负序电流保护误动（若误动引起跳闸，则后果严重）、变电站主变的复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动，母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动，严重威胁电力系统的安全运行。 3、使测量和计量仪器的指示和计量不准确 由于电力计量装置都是按50Hz的标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有谐波成分时，会影响感应式电能表的正常工作。在有谐波源的情况下，谐波源用户处的电能表记录了该用户吸收的基波电能并扣除一小部分谐波电能，从而谐波源虽然污染了电网，却反而少交电费；而与此同时，在线性负荷用户处，电能表记录的是该用户吸收的基波电能及部分的谐波电能，这部分谐波电能不但使线性负荷性能变坏，而且还要多交电费。电子式电能表更不利于供电部门而有利于非线性负荷用户。 4、干扰通信系统的工作 电力线路上流过的3、5、7、11等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，触发电话铃响，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。另外高压直流（HVDC）换流站换相过程中产生的电磁噪声（3-10kHz）会干扰电力载波通信的正常工作，并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置动作失误，影响电网运行的安全。 5、对用电设备的影响 谐波会使电视机、计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，并使机内的元件出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误。对于带有启动用的镇流器和提高功率因数用的电容器的荧光灯及汞灯来说，会因为在一定参数的配合下，形成某次谐波频率下的谐振，使镇流器或电容器因过热而损坏。对于采用晶闸管的变速装置，谐波可能使晶闸管误动作，或使控制回路误触发。 三、谐波的测试与监测 1、谐波的实验室测试 我们可以利用示波器来记录发电机端线电压和三相电流，其波形如下： 实验可知，当发电机带整流负载时，受负载非线性工作特性的影响，发电机的机端线电压和三相电流的波形都发生了严重的畸变，含有大量的谐波。而且发电机伴随着震动现象，这是受谐波电磁转矩的影响，另外发电机的定子和转子发热严重。 2、我国的谐波监测发展 我国为加强对谐波的监测，管理及治理，于1994年正式颁布了GB/T14549-93国家标准《电能质量--公用电网谐波》。为了配合国家电力公司《电网电能质量技术监督管理规定》和国家《公用电网谐波标准》的执行，各企业生产了许多电能质量监测仪等系列产品。这些产品可测量三相电压、三相电流的谐波、序分量、电压变动和闪变、电压偏差、功率因数、有功、无功、频率、暂态电压等参数，谐波可测量63次，仪器实时监测定时记录，记录结果可以存盘并打印，为用户提供丰富、完整的实测记录资料。产品广泛应用于变电站、风电场、钢铁企业及电气化铁路，产品通过相关认证，完全能够满足电网运行要求，实现对电网安全保驾护航。 谐波分析是信号处理的一种基本手段。在电力系统的谐波分析中，主要采用各种谐波分析仪分析电网电压、电流信号的谐波，该类仪表的谐波分析次数一般在40次以下。对于变频器而言，其谐波分布与电网不同，电网谐波主要为低次谐波，而变频器的谐波主要为集中在载波频率整数倍附近的高次谐波，一般的谐波分析设备只能分析50次以下的谐波，不能测量变频器输出的高次谐波。对于PWM波，当载波频率固定时，谐波的频率范围相对固定，而所需分析的谐波次数，与基波频率密切相关，基波频率越低，需要分析的谐波次数越高。一般宜采用宽频带的，运算能力较强、存储容量较大的变频功率分析仪，根据需要，其谐波分析的次数可达数百甚至数千次。例如，当载波频率为2kHz，基波频率为50Hz时，其40次左右的谐波含量最大；当基波频率为5Hz时，其400次左右的谐波含量最大，需要分析的谐波次数

电能质量及谐波标准讲座

电能质量及谐波标准讲座 内容提纲 1．电能质量基本概念 2．电能质量的影响 3．国内电能质量标准及修订概述 4．电能质量国家标准摘要 5．电能质量国外标准简介 6．谐波国家标准基本内容 7．电能质量治理措施 8．电能质量技术监督

1 电能质量的基本概念 （1）电力系统概况：结构、有功和无功平衡，各种干扰 （2）电能质量——关系到电气设备工作（运行）的供电电压指标。 （3）电能质量指标：电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、波形缺口、…… （4）电能质量指标特点： a.空间上、时间上不断变化 b.需要供、用电双方共同合作维护 （5）电能质量问题的由来 ?随电力工业诞生而存在的一个传统问题； ?现代用电负荷结构发生了质的变化。电力电子技术广泛应用，家用电器普及，炼钢电弧炉和轧机的发展等，由于其非线性、冲击 性以及不平衡的用电特性引起电能质量的恶化。 ?计算机的普及、IT产业的发展、微电子控制技术应用导致对电能质量要求越来越高。 例如：一个计算中心失电2s就可能破坏几十个小时数据处理结果，导致几十万美元产值损失； 1～2周波供电电压暂降，就可能破坏半导体生产线，导致上百万美元损失。 据统计美国因电能质量问题造成的损失每年高达260亿美元。 2005年由国际铜业协会（中国）的一次“中国电能质量行业现状与用户行为调研报告”中，调查了32个行业，共92个企业中有49个企业，因电能质量问题，在经济上损失2.5～3.5亿元（人民币），每个企业年经济损失约10万～100万（人民币）（其中有四家年损失1000万元以上）。 （6）关于电能质量的定义 Power Quality——电能质量（电源质量、电力质量、电力品质） ?导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。 ?合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是都适合于该设备正常工作的。 ?在电力系统中某一指定点上电的特性，这些特性可根据预定的基准技术

供电系统中的谐波及其抑制

供电系统中的谐波及其抑制 发布者：admin 发布时间：2006-6-27 15:48:56 来自：互联网浏览统计:20 减小字体增大字体一、概述 在理想的情况下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国取工业用电频率50Hz为基波频率)整数倍的正弦波分量，又称为高次谐波。在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。因此，谐波是电力质量的重要指标之一。 谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热：使同步发电机的额定输出功率降低，转矩降低，变压器温度升高，效率降低，绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至损坏：降低继电保护、控制、以及检测装置的工作精度和可靠性等。谐波注入电网后会使无功功率加大，功率因数降低，甚至有可能引发并联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。 供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的电气，电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作，必须采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。 二、谐波产生的原因 在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。 在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。 在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。

(完整版)电能质量测试规范

电能质量现场测试规范 江西省电力公司 2012.5

前言 本规范的编制是针对江西省电力系统电能质量指标(公用电网谐波、三相电压不平衡度、电压波动及闪变)测试而制订。 一、范围 本规范适用于发电厂、变电站、用户端电能质量指标(公用电网谐波、三相电压不平衡度、电压波动及闪变)现场测试。 二、引用标准 GB/T14549-1993 《电能质量公用电网谐波》 GB/T15543-2008 《电能质量三相电压允许不平衡度》 GB/T 12326-2008 《电能质量电压波动和闪变》 电能质量综合测试分析仪技术说明书 三、测试前准备工作 3.1 人员要求 1）现场工作人员应身体健康、精神状态良好。 2）必须具备必要的电气知识、掌握本专业作业技能。 3）认真学习了本测试规范。 4）熟悉《电业安全工作规程》相关知识，并经考试合格。 5）有强烈的安全责任感。 3.2 工器具及材料 1）个人工具箱1套。 2）电能质量综合测试分析仪若干套（在有效期内）。 3）数字万用表1只（在有效期内）。 4）试验接线3套。 5）绝缘胶布1卷。 6）毛刷2把（1.5″）。 7）手电筒1个。

3.3 现场准备工作 1）开工前两天内，准备好本次测试所需电能质量综合测试分析仪、工器具、相关图纸，收集所测线路或机组的PT、CT变比，现场运行方式、供电主变容量、谐波源用户协议容量等相关技术资料。电能质量综合测试分析仪的电压、电流回路完好，工器具应试验合格，满足本次测试的要求，材料应齐全，图纸及资料应附合现场实际情况。 2）被测试单位根据现场工作时间和工作内容落实工作票，工作票应填写正确，并按《电业安全工作规程》相关部分执行。 3.4 安全提示 1）本规范所做测试不需拆动二次回路，测试中严禁拆动二次回路。 2）电流二次回路开路，易引起人员伤亡及设备损坏。 3）电压二次回路短路，易引起人员伤亡、设备损坏及保护误动。 3.5安全措施 1）做安全技术措施前应先检查附录A中的《现场安全技术措施》和实际接线及图纸是否一致，如发现不一致，及时向专业技术人员汇报，经确认无误后及时修改，修改正确后严格执行附录A中的《现场安全技术措施》。 2）检查在被测试设备相邻运行设备上确挂有红布幔。 3）必须正确使用工器具及仪器仪表。 4）严禁交、直流电压回路短路或接地。 5）严禁交流电流回路开路。 6）工作中应使用绝缘工具并戴手套。 7）在保护室内严禁使用无线通讯设备。 8）严禁电流回路开路或失去接地点，防止引起人员伤亡及设备损坏。 9）进入工作现场，必须正确使用劳保用品。 3.6 测试仪器的检查 1）检查测试仪器的电压输入方式是否与现场对应。若现场仅有三相三线，则应把电压输入线接成三相三线方式。在现场，尽可能找到三相四线的接线方式，以提高测试的准确度。

电能质量及谐波标准

电能质量及谐波标准 内容提纲 1．电能质量基本概念 2．电能质量的影响 3．电能质量国家标准综述 4．电能质量国家标准摘要 5．电能质量国外标准简介 6．谐波国家标准基本内容 7．国外谐波标准介绍 1 电能质量的基本概念 （1）电力系统概况：结构、有功和无功平衡，各种干扰 （2）电能质量——关系到电气设备工作（运行）的供电电压指标。 （3）电能质量指标：电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、波形缺口、…… （4）电能质量指标特点： a. 空间上、时间上不断变化 b. 需要供、用电双方共同合作维护 （5）电能质量问题的由来 ? 随电力工业诞生而存在的一个传统问题； ? 现代用电负荷结构发生了质的变化。电力电子技术广泛应用，家用电器普及，炼钢电弧炉和轧机的发展等，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性引起电能质量的恶化。 ? 计算机的普及、IT产业的发展、微电子控制技术应用导致对电能质量要求越来越高。 例如：一个计算中心失电2s就可能破坏几十个小时数据处理结果，导致几十万美元产值损失； 1～2周波供电电压暂降，就可能破坏半导体生产线，导致上百万美元损失。 据统计美国因电能质量问题造成的损失每年高达260亿美元。 2005年由国际铜业协会（中国）的一次“中国电能质量行业现状与用户行为调研报告”中，调查了32个行业，共92个企业中有49个企业，因电能质量问题，在经济上损失～亿元（人民币），每个企业年经济损失约10万～100万（人民币）（其中有四家年损失1000万元以上）。 （6）关于电能质量的定义 Power Quality——电能质量（电源质量、电力质量、电力品质） ? 导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。 ? 合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是都适合于该设备正常工作的。? 在电力系统中某一指定点上电的特性，这些特性可根据预定的基准技术参数来评价。

电力系统中谐波的危害与产生

编号：AQ-JS-03716 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 电力系统中谐波的危害与产生 Harm and generation of harmonics in power system

电力系统中谐波的危害与产生 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科 学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 电网谐波造成电网污染，正弦电压波形畸变，使电力系统的发供用电设备出现许多异常现象和故障，情况日趋严重。本文全面论述了电力系统中谐波的危害及产生情况，希望能引起我们的高度重视。 谐波的危害电力系统中谐波的危害是多方面的，概括起来有以下几个方面： 1.对供配电线路的危害 （1）影响线路的稳定运行 供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于电磁式继电器与感应式继电器对10%以下含量高达40%时又导致继电保护误动作，因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。晶体管继电器虽然具有许多优点，

但由于采用了整流取样电路，容易受谐波影响，产生误动或拒动。这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。 （2）影响电网的质量 电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中3次谐波的含量较多，可达40%；三相配电线路中，相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。 2.对电力设备的危害 对电力电容器的危害 当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍;对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍，但

(完整版)电能质量指标标准

电能质量指标标准 1.电能质量指标定义 电能质量包括四个方面的相关术语和概念：电压质量（VOLTAGEQUALITY）即用实际电压与额定电压间的偏差（偏差含电压幅值，波形和相位的偏差），反映供电企业向用户供给的电力是否合格；电流质量（CURRENTQUALITY）即对用户取用电流提出恒定频率、正弦波形要求，并使电流波形与供电电压同相位，以保证系统以高功率因数运行，这个定义有助于电网电能质量的改善，并降低网损；供电质量（QUALITYOFSUPPL Y）包含技术含义和非技术含义两个方面：技术含义有电压质量和供电可靠性；非技术含义是指服务质量（QUALITYOFSERVICE）包括供电企业对用户投诉的反应速度和电力价格等；用电质量（QUALITYOFCONSUMPTION）包括电流质量和非技术含义，如用户是否按时、如数缴纳电费等，它反映供用双方相互作用与影响用电方的责任和义务。 一般地，电能质量的定义：导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。这个定义简单明晰，概括了电能质量问题的成因和后果。随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题，有必要对其相关指标与改善措施作讨论和分析。 2.电能质量指标 电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，不同的指标有不同的定义，参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类如下： （1）低频传导现象：谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流网络中的直流； （2）低频辐射现象：磁场、电场； （3）高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡瞬态； （4）高频辐射现象：磁场、电场、电磁场（连续波、瞬态）； （5）静电放电现象。 对于以上电力系统中的电磁现象，稳态现象可以利用幅值、频率、频谱、调制、缺口深度和面积来描述，非稳态现象可利用上升率、幅值、相位移、持续时间、频谱、频率、发生率、能量强度等描述。 保障电能质量既是电力企业的责任，供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准；同时也是用户（拥有干扰性负荷）应尽的义务，即用户用电不得危害供电；安全用电；对各种电能质量问题应采取有效的措施加以抑制。 电能质量指标国内外大多取95％概率值作为衡量依据，并需指明监测点，这些指标特点也对用电设备性能提出了相应的要求。即电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行，而且应具备承受短时超标运行的能力。 3.电能质量指标标准 综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标。 （1）频率偏差：包括在互联电网和孤立电网中的两种； （2）电压幅值：慢速电压变化（即电压偏差）；快速电压变化（电压波动和闪变）；电压暂降（是由于系统故障或干扰造成用户电压短时间（10MS～LMIN）内下降到90％的额定值以下，然后又恢复到正常水平，会使用户的次品率增大或生产停顿）；短时断电（又称电压中断，是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失（3MIN，电压中断使用户生产停顿，

谐波对于电网的危害非常大

谐波对于电网的危害非常大，主要表现在以下方面： 1. 由于电网主要是按基波设计的。由于LC元件的存在，虽然在基波时不会发生谐振，但在某个特定谐波时 却可能引起谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，电网谐振引起设备过电压，产生谐波过流，对设 备造成危害。特别是对电容器和与之串联的电抗器。其中，特别要注意的是，由于电容器是容性负载，能与电网上感性设备（其它设备主要是感性设备）配合，构成共振条件，又由于其大小与谐波频率成反比， 因此，电容更容易吸收谐波共振电流，引起电容过载，造成电容损坏，或者熔丝熔断。 2. 使电网中的电气设备产生额外的损耗（谐波功率），降低了设备的效率，同时谐波会影响设备的正常工作，例如变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，电机产生机械振动等故障，绝缘部分老化、变质， 严重时候甚至设备损坏。 3. 导致继电保护和自动装置误动或拒动，造成不必要的损失，谐波会使电气测量仪表测量不准确，造成计 量误差。 另外，谐波还会产生对设备附近的通信系统产生干扰等其他危害。 谐波来源 1、中频炉、电弧炉等设备是该地区谐波的主要来源 中频炉、电弧炉等作为一类高效的加热源已经非常普及。电弧炉是利用电极物料间产生的电弧熔炼金属， 因此，它的电流波形很不规则，含有多种谐波（2次到7次）以及间谐波，这是谐波的一个重要来源。而 中频炉是工频电流整流后再变为中频，再利用电磁感应来熔炼金属，因此产生大量的高次谐波，其中以5 次、7次、11次等奇次谐波为主。 2、用户变压器群是该地区谐波的重要来源 一般情况下，三相变压器由于铁芯为日”形状，中相比边相要短一半，因此，三个磁路的不对称引起变压 器励磁电流中含有谐波分量。所以当对空载三相变压器加电压激励时，即使受电侧没有零序电流通路（中性点不接地或三角形接线），励磁电流中也会有谐波分量。虽然在实际运行时，这个谐波分量很小，但由于变压器绕组接法以及各绕组和电网各相的连接统一规定时，则各台变压器励磁电流里的同次谐波彼此叠加， 形成了电网中谐波的又一重要来源。例如，在绝大多数配变中，都是Y, yn接线，变压器的中间的铁柱对 应的线圈即中相接的都是B相，这样的统一接法，就为3、5、7等次谐波提供了一个分别互相叠加的条件。 3、谐波的其他来源 事实上，谐波还有其他的来源，各类生产用电如电镀、电泵等，生活用电中如电视机、电脑、荧光灯等采 用开关电源或其他电力电子技术的装置，单独来看，所产生的谐波非常微小，但是由于其数量的极其庞大， 也是不可忽视的一部分。 消除谐波的方法： 从源头上消除谐波-不采用有谐波的装置或负载，如采用矩阵变频器、12相以上整流装置，都可以大大减 少或消除谐波。 被动消除谐波- 抑制谐波的方法主要有两种：一种是减小的方法，即采用无源滤波器，它是利用L-C谐振特性，形成对某一频率的低阻抗特性，从而减小流向电网的谐波电流；二是让补偿装置提供反相的谐波电 流，以抵消变流器所产生的谐波电流，即有源滤波器。 供电系统中的谐波 在供电系统中谐波电流的出现已经有许多年了。过去，谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装 置所用的，由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。近年来，产生谐波的设备类型及数量均已剧增， 并将继续增长。所以，我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响，以及如何将不良影响减少到最小。

中国电能质量标准分析

中国电能质量标准分析 电能的质量标准有频率、电压以及电压的不对称性和非正弦性标准。礼经电器 1.频率质量 频率标准和容许偏差。频率是整个电力系统统一的运行参数，一个电力系统只有一个频率。我国和世界上大多数国家电力系统的额定频率为50Hz。大多数国家规定频率偏差在±0.1～0.3Hz之间。在我国，300万kW以上的电力系统的频率偏差规定不得超过±0.2Hz；而300万kW以下的小容量电力系统的频率偏差规定不得超过±0.5Hz。 由于大机组的运行对电力系统频率偏差要求比较严格，因此有些国家对电力系统故障运行方式的频率偏差也作了规定，一般规定在±0.5～±1Hz之间。超过允许的频率偏差，大机组将跳闸，这不利于系统的安全稳定运行。 频率变化的原因。在电力系统内，发电机发出的功率与用电设备及送电设备消耗的功能不平衡，将引起电力系统频率变化。当系统负荷超过或低于发电厂的出力时，系统频率就要降低或升高，发电厂出力的变化同样也将引起系统频率变化。在系统有旋转备用容量的情况下，发电厂出力能通过频率调节器较快地适应负荷的变化，因此负荷变化引起的频率偏差值较小。若没有旋转备用容量，负荷增大引起的频率下降较大。电力系统的负荷始终随时间在不断地变化，要随时保持发电厂的有功功率与用户有功功率的平衡，维持系统频率恒定，因

此，电力系统应具有一定的旋转备用容量，一般运行备用容量要求达到1%～3%。 低频率运行的危害。电力系统低频率运行对发电厂和用户都会产生不利影响。系统低频率运行时将产生以下不利的影响：汽轮机低压级叶片将由于振动加大而产生裂纹，甚至发生断落事故；电厂中所有的交流电动机的转速相应降低，使给水泵、风机、磨煤机等辅助机械的出力相应降低，严重影响火力发电厂的出力，促使频率进一步下降，引起恶性循环，甚至可能造成全厂停电的严重事故；同时，所有用户的交流电动机的转速也要降低，工农业的产量和质量将不同程度地降低，例如频率降到49Hz以下时，纺织品、纸张将发生毛疵和厚薄不匀的质量问题。 高频率运行对系统本身和用户也将产生不利影响，如使系统电压升高对绝缘不利，增加用户和系统的损耗等。 防止系统低(高)频率运行的对策，主要是提高日负荷曲线预测精度，使计划开机的发电出力与实际的负荷偏差较少；充分发挥AGC 的功能，严格要求在正常运行方式下系统频率偏差不大于规定值。在故障情况，系统频率下降时，动用系统旋转备用容量，进行低频率减负荷，自动切除部分次要负荷；当频率升高时，快速减少发电机出力，甚至进行高频率切机，使系统频率尽快恢复在额定值附近。目前，多数电力系统高峰容量不足，可能出现低频率运行。在这种情况下，可

公用电网谐波GB／T1454993《电能质量公用电网谐波》

国标GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》简介 谐波国家标准是电力工业部(原能源部)根据国家标准局下达的任务而负责制订的。从1985年起，起草工作组做了大量课题论证工作，同时学习国外的先进经验和联系国内实际，完成了标准的制订，并已于1994年3月起实施。基于谐波对电容器的影响，实施谐波国标对保证电容器的安全运行有重要意义，为使应用部门对标准有进一步的了解，下面对谐波国标的起草及其依据作一介绍。 1 制订谐波国标的目的 随着我国经济的发展，现代工业、交通等行业使用的各种换流设备的数量越来越多、其容量亦越来越大，加上电弧炉、家用电器等非线性用电设备接入电网，将其产生的谐波电流注入电网，使公用电网的电压波形发生畸变。电能质量下降，同时威胁电网和包括电容器在内的各种电气设备的安全经济运行。因此，把公用电网的谐波量控制在允许范围内，以保证电能质量，防止谐波对电网和用户的电气设备、各种用电器具造成危害，保持其安全经济运行，并获得良好的社会效益。乃是制订谐波国标的目的。 2 制订谐波国标的基本原则 2.1 把电网中的电压总谐波畸变率及各次谐波含有率控制在允许的范围内，保证供电质量，使接入电网中用户的各种用电器具免受谐波的危害，保持正常工作。 2.2 限制谐波注入电网的谐波电流及其在电网中产生的谐波电压，防止其对电网发供电设备的干扰，保证电网的安全经济运行。 2.3 在总结现有经验的基础上，结合我国情况，提出有科学依据和向国际先进标准靠拢的规定，有其科学性、实用性和先进性。 3 适用范围 适用于交流频率为50Hz的标称电压110kV及以下公用电网，及其供电的电力用户。对220kV电网及其供电的电力用户，可参照110kV执行。主要原因有： (1)220kV电网的谐波电压直接受330kV或500kV电网谐波电压的影响。目前国内外都还没有经验，也没有明确的规定。 (2)220kV电网的输电线路的充电功率较大(每100km约25MVA)，而输电潮流是变化的，控制220kV电网的谐波还没有成熟的经验。在某些情况下，还难以避免对低次谐波(例如3、5次)的放大。 (3)直接用220kV电压供电的用户数很少。 (4)目前许多220kV电网使用的电容式电压互感器(CVT)测量谐波电压的误差很大，在没有适当的频率误差补偿时，用于谐波电压的测量，没有实际意义。 4 制订谐波国标过程中研究和论证的主要课题 制订谐波国标过程中研究和论证的主要课题有： ①研究国外有关限制电网谐波的标准；

谐波的危害

谐波 一、谐波的危害： 以前由于接入供电系统的非线性设备较小，帮在系统中引起的谐波电流也很小，所以对电力质量的影响不大。随着电子技术的发展，使用大功率半导体开关器件以及各类开关电源的产品，如电视机、空调器、节能灯、调光器、洗衣机、微波炉，信息技术设备等迅速涌入居民家庭，虽然每台设备向电网注入的谐波电流不大，但这些设备数量大、分布广。有些家用电器如电视机、空调器等在使用时具有集中的特点，在某些时段会使注入到电网的谐波电流对公用电网造成的谐波问题 特别突出，这不但使接入该电网的设备无法正常工作，甚至造成故障，而且还会使供电系统中性线承受的电流超载，影响供电系统的电力输送。因此谐波问题得到各有关方面的高度重视。 供电系统中的谐波危害主要表现在以下几个方面。 1．增加了发、输、供和用电设备的附加损耗，使设备过热，降低设备的效率和利用率。 由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应的作用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗，使导体的发热严重。 (1)对旋转电机的影响 谐波对旋转电机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。由于集肤效应、磁滞、涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的附加损耗增加。在供电系统中，用户的电动机负荷约占整个负

荷的85%左右。因此，谐波使电力用户电动机总的附加损耗增加的影响最为显著。由于电动机的出力一般不能按发热情况进行调整，由谐波引起电动机的发热效应是按它能承受的谐波电压折算成等值的基波负序电压来考虑的。试验表明，在额定出力下持续承受为3%额定电压的负序电压时，电动机的绝缘寿命要减少一半。因此，国际上一般建议在持续工作的条件下，电动机承受的负序电压不宜超过额定电压的2%。 谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大，但谐波会产生显著的脉冲转矩，可能出现电机转轴扭曲振动的问题。这种振荡力矩使汽轮发电机的转子元件发生扭振，并使汽轮机叶片产生疲劳循环。 (2)对变压器的影响 谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是3次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点按地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成3次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。 (3)对输电线路的影响 由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗增加。在供应电网的损耗中，变压器和输电线路的损耗占了大部分，所以谐波使电网网损增大。谐波还使三相供电系统中的中性线的电流增大，导

《电能质量现象分类》编制说明

《电能质量现象分类》编制说明 一、项目来源 该项目为国家能源局2010年9月下达的2010年第一批能源领域行业标准制修订计划，项目计划编号为能源20100425，项目名称为《电能质量现象分类》（国家能源局国能科技﹝2010﹞320 号文件）。 二、起草过程 全国电压电流等级和频率标准化技术委员会秘书处随即公开征集工作组成员，于2010年12 月在上海召开工作启动会议，会议确定由四川大学电气学院的杨洪耕教授为工作组组长，中铁第一勘察设计院集团公司宫衍圣、武汉国测科技股份有限公司卜正良为副组长，正式启动标准制定工作，分配任务，确定标准制定进度。 2011年8月全国电压电流等级和频率标准化技术委员会秘书处在成都召开工作组第一次会议，工作组成员对标准的草案内容进行了深入的讨论。根据讨论内容在2011年11月1日完成讨论稿，随后在工作组成员内部以邮件方式开展讨论。根据工作组成员反馈意见对讨论稿修改后，在2012年2月1日形成标准《征求意见稿》。 三、编制内容说明 随着科学技术和国民经济发展，对电能的需求量日益增加，对电能质量要求越来越高。本标准首次在我国制定。本标准制定充分参考

了国内外现行的相关专业标准和研究成果，兼顾了国内开展工作状况，并与现行相关标准保持一致。 1、确定标准主要内容 （1）使用电磁兼容的方法来描述电能质量现象。电磁兼容的方法符合IEC技术委员会77提出的国际电工委员会（IEC）标准。标准正文给出电能质量现象一般描述，和相关标准保持一致；电能质量反映在方方面面，用资料性附录加以解释。 （2）根据电磁兼容概念，电能质量问题是电能在电力系统沿导体传导时出现的电磁干扰现象，即导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。用于电能质量领域的基本电磁现象分类在附录A给出。 （3）电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。反映在两个方面：1）设备或系统产生的电磁骚扰；2）设备或系统对电磁骚扰的耐受能力。这在附录B和C加以描述。 （4）电能质量同时受电力生产部们和电力用户影响。保障电能质量既是电力企业责任，也是电力用户的义务。故附录D、E中列出各行业的电能质量问题和一般控制方法。 （5）附录F指出控制电能质量能带来资源综合利用与可观经济效益，以强调控制电能质量在投入和产出两方面的对立统一。 2、术语定义 （1）已有标准或仍在制定中标准定义的术语，尽量保持一致。

电能质量及谐波标准

电能质量及谐波标准 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

电能质量及谐波标准 内容提纲 1．电能质量基本概念 2．电能质量的影响 3．电能质量国家标准综述 4．电能质量国家标准摘要 5．电能质量国外标准简介 6．谐波国家标准基本内容 7．国外谐波标准介绍 1 电能质量的基本概念 （1）电力系统概况：结构、有功和无功平衡，各种干扰 （2）电能质量——关系到电气设备工作（运行）的供电电压指标。 （3）电能质量指标：电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、波形缺口、…… （4）电能质量指标特点： a. 空间上、时间上不断变化 b. 需要供、用电双方共同合作维护 （5）电能质量问题的由来 随电力工业诞生而存在的一个传统问题； 现代用电负荷结构发生了质的变化。电力电子技术广泛应用，家用电器普及，炼钢电弧炉和轧机的发展等，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性引起电能质量的恶化。 计算机的普及、IT产业的发展、微电子控制技术应用导致对电能质量要求越来越高。 例如：一个计算中心失电2s就可能破坏几十个小时数据处理结果，导致几十万美元产值损失； 1～2周波供电电压暂降，就可能破坏半导体生产线，导致上百万美元损失。 据统计美国因电能质量问题造成的损失每年高达260亿美元。 2005年由国际铜业协会（中国）的一次“中国电能质量行业现状与用户行为调研报告”中，调查了32个行业，共92个企业中有49个企业，因电能质量问题，在经济上损失～亿元（人民币），每个企业年经济损失约10万～100万（人民币）（其中有四家年损失1000万元以上）。 （6）关于电能质量的定义 Power Quality——电能质量（电源质量、电力质量、电力品质） 导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。 合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是都适合于该设备正常工作的。 在电力系统中某一指定点上电的特性，这些特性可根据预定的基准技术参数来评价。 电压质量、电流质量、供电质量、用电质量。 实际上电能质量就是供电电压特性，即关系到用电设备工作（或运行）的供电电压各种指标偏离理想值（额定值或标称值）的程度。 2 电能质量的影响 各种指标的影响： （1）供电电压偏差 照明设备的发光和寿命；电动机的力矩、转速、发热、工效以及产品质量；变压器的发热、温升、损耗；并联

电力系统的谐波

《电力系统的谐波》 电气工程与自动化 1.什么是谐波特性分类 2.含有谐波的电量的电气参数如何计算 3.衡量谐波含量的参数有哪些定义 4.电力系统常见的谐波源有哪些 5.谐波的危害是什么治理方法有哪些 理想的交流电压和交流电流波形应是单一频率的正弦波，而实际电力系统中由于负荷的非线性常会使电压和电流波形产生畸变而偏离正弦，出现各种谐波分量。谐波的含量是衡量电能质量的重要指标之一。 那么什么是谐波呢谐波(harmonic wave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。 奇次谐波:额定频率为基波频率奇数倍的谐波，被称为“奇次谐波”，如3、5、7次谐波； 偶次谐波:额定频率为基波频率偶数倍的谐波，被称为“偶次谐波”，如2、4、6、8次谐波。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等。 变频器主要产生5、7次谐波； 分量谐波:频率为基波非整数倍的分量称为间谐波，有时候也将低于基波的间谐波称为次谐波,次谐波可看成直流与工频之间的间谐波。 电气参数计算 有效值： U=I=

u(t)= i(t)= == I=A= 由于： (m) I== 同理： U== 谐波电压含量= 谐波电流含量= 电压总谐波畸变率×100% 电流总谐波畸变率×100% 第n次谐波电压含有率 第n次谐波电流含有率 含有谐波时电力系统的平均有功功率为 P= 含有谐波的视在功率S= 含有谐波时的功率因数cos==