2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
8
一、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。
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
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
17
三、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
谐波次序 1 2 3 4 5
相序
+- 0 + -
正序 基次 4次 7次 10次 3n+1次 被3除余1
负序 2次 5次 8次 11次 3n+2次 被3除余2
6 789
0 +-0
零序 3次 6次 9次 12次 3n+3次 可被3整除
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
23
三、谐波：谐波的相序（4）
使注入公用电网的谐波电流及公共连接点的 谐波电压在国标限值以内；
提高用户用电的功率因数； 使电压波动和闪变在国标限值以内； 使电压凹陷、凸起、短时中断的幅值和持续
时间在设备容许范围内。 使用户设备在电磁兼容允许范围内安全经济
运行，把对电网的干扰限制在国标限值以内。
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
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。
接于公共接点的每个用户，引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1．3％， 根据连接点的负荷状况，邻近发电机、继电保护和自动装置安全运行要求，可 作适当变动、但必须满足上条的规定。
用户引起的电压不平衡度允许值换算
电压不平衡度允许值一般可根据连接点的正常最小短路容量换算为相应的负序 电流值，为分析或测算依据；邻近大型旋转电机的用户，其负序电流值换算时 应考虑旋转电机的负阻抗。有关不平衡度的计算见附录B。
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
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
9
一、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)。
谐波影响
由于趋肤效应增加铜损；谐波高频增加铁损；降 低效率。
增加铜损，铁损；脉动转矩。
电力电缆
增加铜损，导致过热。
开关装置，继电保护 误动或据动。
自动控制装置 操作不正常。
电力电容器
由于串联或并联谐振导致电容器过载。
通信设备
产生严重干扰。
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
25
四、电能质量的治理设备：内容及目标
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
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
5
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。
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）。
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：
前)过电压
一、电能质量简介－暂时过电压和瞬态过电压 各类过电压的典型波形如下表 所示：
二、无功补偿简介：标准
1. 国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 2004；
2. SD325-89 电力系统电压和无功电力技术导 则;
3. DL/T 1010 高压静止无功补偿装置; 4. GB/T 15576 低压成套无功功率补偿装置; 5. GB 50227 并联电容器装置设计规范
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
7
一、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 。
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。
27
四、电能质量的治理设备：无源滤波器FC
主要器件：电容器+电抗器+电阻器（可选） 投切方式：手动、自动 功能：纯补偿（非调谐）、补偿＋滤波（调谐） 滤波原理：采用电力电容器串联适当比例的电抗器，形成
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.
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
19
三、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.
集中补偿:无功功率补偿装置通过开关接在母 线侧。用以补偿配电变压器、输电线路、配 电线路的无功功率损耗。
三、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 。
二、无功补偿简介：无功补偿的主要方法
根据补偿装置安装位置的不同，可以将无功补偿分为个别 补偿（随机补偿或就地补偿）、集中补偿、分组补偿（分 散补偿）。三种补偿方式如下图所示：
二、无功补偿简介：无功补偿的主要方法
就地补偿:将低压电容器组分散地与用电设备 的供电回路相并联，随用电设备同时投入或 退出运行，使用电设备消耗的无功功率得到 就地补偿，能获得明显的降损效益。
Y
负序
Y
21
三、谐波：谐波的相序（3）
RYB的相序 (+ Seq.) 基次分量
R
R
Y
B
Y
基次
+120o
0o -120o
B
R
三次 谐波
+360o +0o
0o -360o
0o
-0o
Y
B
因而三次谐波作为零序分量运转.
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
22
三、谐波：谐波的相序（4）
每一谐波的相序算法及排列：
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
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。
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
18
三、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.
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。
2020年11月16日星期一
中国矿业大学信电学院
6
一、电能质量简介－三相电压允许不平衡度
电压不平衡度允许值
电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2％，短时不得超过4％(取值 见附录A)。 电气设备额定工况的电压允许不平衡度和负序电流允许值仍由各自标准规定， 例如旋转电机按GB755《旋转电机基本技术要求》规定。
供配电安全技术
第五讲：电能质量与无功补偿
中国矿业大学信息与电气工程学院 电气安全与智能电器研究所 刘建华