1 主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了公用電網(wǎng)諧波的允許值及其測(cè)試方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于交流額定頻率為50Hz，標(biāo)稱電壓110kV及以下的公用電網(wǎng)。

標(biāo)稱電壓為220kV的公用電網(wǎng)可參照110kV執(zhí)行。

本標(biāo)準(zhǔn)不適用于暫態(tài)現(xiàn)象和短時(shí)間諧波。

2 引用標(biāo)準(zhǔn)

GB 156 額定電壓

3 術(shù)語(yǔ)

3.1 公共連接點(diǎn) point of common coupling

    用戶接入公用電網(wǎng)的連接處。

3.2 諧波測(cè)量點(diǎn) harmonic measurement points

    對(duì)電網(wǎng)和用戶的諧波進(jìn)行測(cè)量之處。

3.3 基波(分量) fundamental (component)

    對(duì)周期**流量進(jìn)行付立葉級(jí)數(shù)分解，得到的頻率與工頻相同的分量

3.4 諧波(分量) harmonic (component)

    對(duì)周期**流量進(jìn)行付立葉級(jí)數(shù)分解，得到頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分 量。

3.5 諧波次數(shù)(h)  harmonic order(h)

    諧波頻率與基波頻率的整數(shù)比。

3.6 諧波含量(電壓或電流) harmonic content (for voltage or current)

    從周期**流量中減去基波分量后所得的量。

3.7 諧波含有率 harmonic ratio (HR)

    周期**流量中含有的第h次諧波分量的方均根值與基波分量的方均根值之 比(用百分?jǐn)?shù)表示)。

第h次諧波電壓含有率以 表示，第h次諧波電流含有率以HRIh表示。

3.8 總諧波畸變率 total harmonic distortion (THD)

周期**流量中的諧波含量的方均根值與其基波分量的方均根值之比(用百分?jǐn)?shù)表示)。

電壓總諧波畸變率以 表示，電流總諧波畸變率以 表示。

3.9 諧波源 harmonic source

    向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備。

3.10 短時(shí)間諧波 short duration harmonics

沖擊持續(xù)的時(shí)間不超過(guò)2s，且兩次沖擊之間的間隔時(shí)間不小于30s的電流所 含有的諧波及其引起的諧波電壓。

注：諧波術(shù)語(yǔ)的數(shù)學(xué)表達(dá)式見(jiàn)附錄A(補(bǔ)充件)。

4 諧波電壓限值

公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)限值見(jiàn)表1。

表1 公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)

5 諧波電流允許值

5.1 公共連接點(diǎn)的全部用戶向該點(diǎn)注入的諧波電流分量(方均根值)不應(yīng)超過(guò)表2中 規(guī)定的允許值。當(dāng)公共連接點(diǎn)處的*小短路容量不同于基準(zhǔn)短路容量時(shí)，表2中的 諧波電流允許值的換算見(jiàn)附錄B(補(bǔ)充件)。

表2 注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值

     注：220kV基準(zhǔn)短路容量取2000MVA。

5.2 同一公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶向電網(wǎng)注入的諧波電流允許值按此用戶在該點(diǎn)的 協(xié)議容量與其公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量之比進(jìn)行分配。分配的計(jì)算方法見(jiàn)附錄 C(補(bǔ)充件)。

6 測(cè)量

測(cè)量諧波的方法、數(shù)據(jù)處理及測(cè)量?jī)x器的規(guī)定見(jiàn)附錄D(補(bǔ)充件)。

附 錄 A

諧波術(shù)語(yǔ)的數(shù)學(xué)表達(dá)式

(補(bǔ)充件)

A1 第h次諧波電壓含有率 ：

                             (A1)

式中 U_h——第h次諧波電壓(方均根值)；

     U₁——基波電壓(方均根值)。

A2 第h次諧波電流含有率HRI_h：

                      (A2)

式中I_h——第h次諧波電流(方均根值)；

    I₁——基波電流(方均根值)。

A3 諧波電壓含量U_H：

                         ( A3)

A4 諧波電流含量I_h：

                         (A4)

A5 電壓總諧波畸變率THD_u：

                     (A5)

A6 電流總諧波畸變率THD_i：

                     (A6)

 附 錄 B

諧波電流允許值的換算

(補(bǔ)充件)

    當(dāng)電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的*小短路容量不同于表2基準(zhǔn)短路容量時(shí)，按下式修正表2中的諧波電流允許值：

                               (B1)

式中 S_K1——公共連接點(diǎn)的*小短路容量，MVA；

    S_K2——基準(zhǔn)短路容量，MVA；

    I_hp——表2中的第h次諧波電流允許值，A；

    I_h——短路容量為 時(shí)的第h次諧波電流允許值。

附 錄 C

諧波的基本計(jì)算式

(補(bǔ)充件)

C1 第h次諧波電壓含有率HRU_h與第h次諧波電流分量I_h的關(guān)系

                           (C1)

    近似的工程估算按式(C2)或式(C3)計(jì)算

                            (C2)

或

                             (C3)

式中 U_N——電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓，kV；

    S_k——公共連接點(diǎn)的三相短路容量，MVA；

     I_h——第h次諧波電流，A；

    Z_h——系統(tǒng)的第h次諧波阻抗，Ω。

C2 兩個(gè)諧波源的同次諧波電流在一條線路的同一相上疊加，當(dāng)相位角已知時(shí)按式 (C4)式計(jì)算

                   (C4)

式中I_h1——諧波源1的第h次諧波電流，A；

    I_h2——諧波源2的第h次諧波電流，A；

    ——諧波源1和諧波源2的第h次諧波電流之間的相位角。

    當(dāng)相位角不確定時(shí)，可按式(C5)進(jìn)行計(jì)算

                      (C5)

式中K_h系數(shù)按表C1選取。

表C1  式(C5)中系數(shù)K_h的值

兩個(gè)以上同次諧波電流疊加時(shí)，先將兩個(gè)諧波電流疊加，然后再與第三個(gè) 諧波電流相疊加，以此類推。

兩個(gè)及以上諧波源在同一節(jié)點(diǎn)同一相上引起的同次諧波電壓疊加的計(jì)算式與 式(C4)或式(C5)類同。

C3 在公共連接點(diǎn)處第i個(gè)用戶的第h次諧波電流允許值(I_hi)按式(C6)計(jì)算：

                           (C6)

式中 I_h——按附錄B換算的第h次諧波電流允許值，A；

    S_i——第i個(gè)用戶的用電協(xié)議容量，MVA；

    S_t——公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量，MVA；

    α——相位疊加系數(shù)，按表C2取值。

表C2 諧波的相位疊加系數(shù)

     附 錄 D

測(cè)量諧波的方法、數(shù)據(jù)處理及測(cè)量?jī)x器

(補(bǔ)充件)

D1 諧波電壓(或電流)測(cè)量應(yīng)選擇在電網(wǎng)正常供電時(shí)可能出現(xiàn)的*小運(yùn)行方式，且 應(yīng)在諧波源工作周期中產(chǎn)生的諧波量大的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行(例如：電弧煉鋼爐應(yīng)在熔化期測(cè)量)。

當(dāng)測(cè)量點(diǎn)附近安裝有電容器組時(shí)，應(yīng)在電容器組的各種運(yùn)行方式下進(jìn)行測(cè)量。

D2 測(cè)量的諧波次數(shù)一般為第2到第19次，根據(jù)諧波源的特點(diǎn)或測(cè)試分析結(jié)果， 可以適當(dāng)變動(dòng)諧波次數(shù)測(cè)量的范圍。

D3 對(duì)于負(fù)荷變化快的諧波源(例如：煉鋼電弧爐、晶閘管變流設(shè)備供電的軋機(jī)、電力機(jī)車等)，測(cè)量的間隔時(shí)間不大于2min，測(cè)量次數(shù)應(yīng)滿足數(shù)理統(tǒng)計(jì)的要求，一般不少于30次。

對(duì)于負(fù)荷變化慢的諧波源(例如：化工整流器、直流輸電換流站等)，測(cè)量間隔 和持續(xù)時(shí)間不作規(guī)定。

D4 諧波測(cè)量的數(shù)據(jù)應(yīng)取測(cè)量時(shí)段內(nèi)各相實(shí)測(cè)量值的95%概率值中*大的一相值， 作為判斷諧波是否超過(guò)允許值的依據(jù)。

但對(duì)負(fù)荷變化慢的諧波源，可選五個(gè)接近的實(shí)測(cè)值，取其算術(shù)平均值。

注：為了實(shí)用方便，實(shí)測(cè)值的95%概率值可按下述方法近似選取：將實(shí)測(cè)值按由大到小次序排列，舍棄前面5%的大值，取剩余實(shí)測(cè)值中的*大值。

D5 諧波的測(cè)量?jī)x器。

D5.1 儀器的功能應(yīng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量要求。

D5.2 為了區(qū)別暫態(tài)現(xiàn)象和諧波，對(duì)負(fù)荷變化快的諧波，

每次測(cè)量結(jié)果可為3s內(nèi)所測(cè)值的平均值。推薦采用下式計(jì)算：

                           (D1)

式中 U_hk——3s內(nèi)第k次測(cè)得的h次諧波的方均根值；

      m——3s內(nèi)取均勻間隔的測(cè)量次數(shù)，m≥6。

D5.3 儀器準(zhǔn)確度

    諧波測(cè)量?jī)x的允許誤差見(jiàn)表D1。

表D1 諧波測(cè)量?jī)x的允許誤差

注：①U_N為標(biāo)準(zhǔn)電壓，U_h為諧波電壓；I_N為額定電流，I_h為諧波電流。

②A級(jí)儀器頻率測(cè)量范圍為0～2500Hz，用于較**的測(cè)量，儀器的相角測(cè) 量差不大于±5°或±1°；B級(jí)儀器用于一般測(cè)量。

D5.4 儀器有一定的抗電磁干擾能力，便于現(xiàn)場(chǎng)使用。儀器應(yīng)保證其電源在標(biāo)稱電 壓±15%，頻率在49～51Hz范圍內(nèi)電壓總諧波畸變率不超過(guò)8%條件下能正常 工作。

D6 對(duì)不符合D5.2條規(guī)定的儀器，可用于負(fù)荷變化慢的諧波源的測(cè)量。如用于負(fù)荷 變化快的諧波源的測(cè)量，測(cè)量條件和次數(shù)應(yīng)分別符合D1條和D3條的規(guī)定。

D7 在測(cè)量的頻率范圍內(nèi)，儀用互感器、電容式分壓器等諧波傳感設(shè)備應(yīng)有良好的 頻率特性，其引入的幅值誤差不應(yīng)大于5%，相角誤差不大于5°。在沒(méi)有確切的 頻率響應(yīng)誤差特性時(shí)，電流互感器和低壓電壓互感器用于2500Hz及以下頻率的諧波 測(cè)量；6～110kV電磁式電壓互感器可用于1000Hz及以下頻率測(cè)量；電容式電壓 互感器不能用于諧波測(cè)量。在諧波電壓測(cè)量中，對(duì)諧波次數(shù)或測(cè)量精度有較高需要 時(shí)，應(yīng)采用電阻分壓器( ＜1kV)或電容式分壓器( ≥1kV)。

附加說(shuō)明：

本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)內(nèi)電壓電流等級(jí)和頻率標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)由能源部電力司負(fù)責(zé)起草。能源部電力科學(xué)研究院、四川省電力工業(yè) 局、華中理工大學(xué)、湖南省電力工業(yè)局、山西電力試驗(yàn)研究所等參加起草。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：曲濤、任元、林海雪、杜德立、陳寶喜、李平之、呂潤(rùn)余。