用電設備對電網供電質量影響的測量方法及相關標準
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摘要：詳細敘述了用電設備的諧波、電壓波動與閃爍的測量方法及其相關技術標準的要點。 關鍵詞：標準諧波電壓波動閃爍測量 Measure of Effect of Equipment Using Electricity on Electricity Quality Provided by Network Abstract:Measure of harmonic,voltage fluctuation and flashing as well as those main technical standards are recounted in detail. Keywords:Standard,Harmonic,Voltage fluctuation,Measure 1引言 供電質量是人們關注的熱點，開關電源、晶閘管器件等的大量采用，一方面提高了人們對電能的利用效率，另一方面在電網里形成了大量諧波電流，其后果是使同一電網的其他電子產品受到干擾，諧波電流還會引起電網中線電流的超載，影響電網對電力的傳輸能力。此外，對交流電源的相位控制還會在電網上引起電流有效值的變化，導致電壓有效值明顯波動，這種電壓波動有可能引起照明裝置的閃爍。 為保證電網供電質量和維護人類健康，國際電工委會員（IEC）TC77委員會編制了兩個適合于評價16A以下低壓設備對電網供電質量影響的標準，分別是： （1）IEC61000－3－2（1995）《電磁兼容，第3部分：限值，第2章：每相額定電流小于等于16A的低壓電器設備所引起的諧波電流發送限值》。 （2）IEC61000－3－3（1994）《電磁兼容，第3部分：限值，第3章：在低壓供電系統中，額定電流小于、等于16A設備的電壓波動和閃爍限值》。 其中IEC61000－3－2標準已經等同地轉化為我國國家標準，GB1765.1－1998《低壓電氣及電子設備發出的諧波電流限值（設備每相輸入電流≤16A）》，并已正式出版。 從國際上看，IEC61000－3－2和IEC61000－3－3標準的出版是為了替代IEC在80年代初出版的IEC555系列的標準： IEC555－1（1982）《家用電器及類似電氣設備在供電系統中產生的干擾，第1部分：定義》； IEC555－2（1982）《家用電器及類似電氣設備在供電系統中產生的干擾，第2部分：諧波》； IEC555－3（1982）《家用電器及類似電氣設備在供電系統中產生的干擾，第3部分：電壓波動》。 比較IEC61000－3系列與IEC555系列標準的名稱，不難看出新標準已擴大了標準的適用范圍，從早先的家用電器和類似用途的電氣設備擴大到所有接在低壓電網中的電氣設備，其意義重大。遵守新標準的要求，可保證在低壓電網上的所有設備免受諧波和電壓波動的危害，及保護用電人員身體的健康。 在歐洲，歐共體幾乎是在國際標準出版的同時，將IEC61000－3－2和IEC61000－3－3同步地轉化成了歐洲標準，標準號分別是EN61000－3－2和EN61000－3－3。歐共體還規定從1998年7月1日強制執行這兩個標準。此舉表明，與強制執行其他電磁兼容性標準一樣，設備對電網供電質量的影響也將成為國際貿易的重要砝碼，任何人不得掉以輕心。 2諧波電流的測試 依據IEC6100032及GB17625.1標準。 2．1諧波測量的數學基礎 按數學分析，任何非正弦的周期波形都可以用傅立葉級數表示： 式中F0為直流分量。若進一步設 sinφn=an/Hn cosφn=bn/Hn 則f(t)可改寫成 因此，對非正弦周期性波形的測量，可轉變為對其直流分量（如果有直流分量的話）和各次諧波幅值及相角的測量。 2．2設備的分類 按標準要求，對不同的用電設備可用4種類別加以分類，不同類別的設備有不同的諧波電流限值。 A類指三相平衡（各線的額定電流相差不大于20％）的設備，及不屬于以下3類設備的其他設備。 B類指便攜式工具（特別是指手持式短時工作制電氣工具），但對于對稱控制的、短時工作制家電設備（如電吹風等）仍按A類設備進行試驗。 C類指包括調光設備在內的照明裝置。 A類，C類和D類設備所引起的諧波電流限值分別如表1、表2和表3所示。對B類設備，標準規定取A類設備的1.5倍。 表1A類設備的諧波電流限值
D類指輸入電流有特殊波形的設備（如在輸入電路中有整流器及電容器，使輸入電流在每半周波內，至少有95％的持續時間是落在以為中心的區域內），且輸入的有功功率小于等于600W（對大于600W的設備，仍按A類設備的限值考核）。奇次 諧波次數 最大允許的諧波電流值（A） 3 2.30 5 1.14 7 0.77 9 0.40 11 0.33 13 0.21 15h39 0.15×15/h 偶次 2 1.08 4 0.43 6 0.30 8h40 0.23×8/h
表2C類設備的諧波電流限值
| 諧波次數 | 用基波輸入電流的比例來表示的諧波電流最大允許值 |
|---|---|
| 2 | 2％ |
| 3 | 30×λ％ |
| 5 | 10％ |
| 7 | 7％ |
| 9 | 5％ |
| 11h39(h僅為奇次諧波) | 3％ |
注：λ是電路的功率因數
對白熾燈照明裝置，如采用相位控制，觸發角不應超出145°。
表3D類設備的諧波電流限值
| 諧波次數 | 每瓦允許的最大諧波電流（mA/W） | 最大允許的諧波電流（A） |
|---|---|---|
| 3 | 3.4 | 2.30 |
| 5 | 1.9 | 1.14 |
| 7 | 1.0 | 0.77 |
| 9 | 0.5 | 0.40 |
| 11 | 0.35 | 0.33 |
| 13h39(h僅為奇次諧波) | 3.85/h | 0.15×15/h |
注：“mA/W”限值適用于有功功率大于75W的設備，今后可能會降為50W。
2．3諧波電流測量
諧波電流測量分穩態和暫態兩種：
（1）穩態諧波電流測量
若諧波成分與基波的關系具有周期性變化的特點時，可進行穩態諧波電流的測量，GB17625.1－1998標準中提到的限值適合于穩態諧波電流的要求。
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