所谓 电网 中的谐 波 是指 电网正 弦 电压 波 形 畸变 后 ， 其 波 形 可 以用 傅 立 叶 级 数 进 行 分 解 ， 了 ５ 的 基 波 外 ， 存 除 Ｏ 还
罐 一 系 列 频 率 为 基 波 频 率 整 数 倍 和 幅 值 比基 波 幅 值 小 的 正 因 ， 产 生 的 谐 波 与 变 压 器 的 工 作 状 态 有 密 切 关 系 。变 压 其
和 非 线 性 负 载
， 功 率 表 示 分 别 为 Ｐ ． Ｐ ： 波 源 用 ｚ和 ｚ 谐
（ 非 线 性 负 载 ） 电 网 反 馈 的 谐 波 功 率 为 Ｐ ￣， 性 负 载 即 向 Ｈ 线
电 弧 炉 是 利 用 电极 与 熔 化 的 金 属 炉 料 之 间 的 电 弧 放 出 吸 收谐 波 功 率 Ｐ ， 电 机 吸 收 谐 波 功 率 Ｐｎ 线 路 吸 收 的 Ⅲ 发 ａ，
弦 波 ， 一 系 列 正 弦 波 称 为 谐 波 。 按 国 际 通 行 的 定 义 ， 波 器 的 励 磁 电流 中含 有 谐 波 电 流 ， 要 为 ３ ５ ７次 谐 波 。 这 谐 主 、、
，
是 一个 周 期 量 的 正 弦 波 分 量 。谐 波 大 量 注 入 电 网 将 对 电 力
Ｎｏ． ２ ０ ３， ０１
现 代 商 贸 工 业 Ｍｏ ｅｎＢ ｓ ｅｓ ｒｄ ｎ ｕｔ ｄｒ ｕｉ ｓ Ｔ ａ ｅＩｄ ｓ ｙ ｎ ｒ
２１ ０ ０年 第 ３期
谐波对 电能计量影响研究
李 科
（ 庆 市 南 岸 供 电局 ， 庆 ４ ０ ６ ） 重 重 ０ ０ ０
摘 要 ： 着 我 国经 济 的 迅 猛 发 展 ， 会 各 行 业 的 用 电 量越 来 越 大 ， 力 网络 也 随 之 不 断 扩 张 ， 时 引 进 了 大 量 非 线 性 随 社 电 同 负载 。 直 流 输 电 、 冶金 、 工 等 工 业 企 业 以 及 电 气机 车 乃 至 家 用 电 器 中 的换 流 设 备 和 电弧 炉 等 各 种 具 有 时 变性 或 非 线 ・ 化 电 力 电 子 设 备 接 入 电 网后 ， 使 电 网 电流 波 形 发 生畸 变 ， 向 电 网注 入 了谐 波 电 流 。 会 即
关键 词 ： 波 ； 谐 电能 计 量 ．
中图分类号 ： ＴＭ ９ （０ ０ ０ —３ ３０ １ ７— １８ ２ １ ） ３０ ０ —２ （ ） 压 器 和 换 流 引 起 的谐 波 。 ４变 变 压 器 磁 化 特 性 的 非 线 性 是 引 起 电 力 的 另 一 重 要 原
基 波功率方程式
Ｐ —Ｐ ． Ｐ Ｐ ， ｃ ｚ＋ ｚ ＋ ｚ
谐 波 功 率 方 程 式 Ｐ Ⅳ一 Ｐ Ｉ Ｐ Ｇ＋ＰＨ Ｈ Ｈ＋ Ｈ Ｌ 感 应 熔 炼 炉 采 用 相 控 方 式 ， 作 电 流 多 为 非 正 弦 周 期 ３ 谐 波对感应 式 电能表 的影 响 工 变 量 ， 有 大量 的 高 次 谐 波 。 含 ３ １ 感 应 式 电 能 表 的 频 率 特 性 ． 我 国 目前 在 电 能 计 量 中 应 用 最 广 的 计 量 表 为 感 应 式 ， 电气 化 铁 道 上 运 行 的 电 力 机 车 是 当 前 电 力 系 统 一 类 重 这种仪表按 基波 频率 设 计 ， 敏度 高 。研究 波 形 畸变 对 电 灵 要 的 不 对 称 非 线 性 负 载 ， 运 行 中 的 电力 机 车 对 于 某 个 固 能表影 响的重要依据就是 它 的频率特 性 。 而 定 的 牵 引变 电 所 又是 一 个 随 意 的 变 动 负 载 。 （） 气 化 铁 道 与 电 力 机 车 引起 的 谐 波 。 ２电
的热 量来炼钢 的 ， 间介质反 复不 规则 的开 路或 短路 ， 成 谐 波功率 ＰＨ 。可 以得 出以下功率平衡方程式 ： 极 造 Ｌ
电弧 极 不 稳 定 ， 此 电 弧 炉 熔 化 期 负 荷 很 不 稳 定 ， 生 很 大 因 产 的谐波 电流 ， 且存在 电压波动 和闪变 。 而
ｌ 谐 波 的主 要来 源
电 网 中 的 谐 波 主 要 来 源 于 三 个 方 面 ： 电 源 质 量 不 高 ①
产 生 的 谐 波 ； 输 变 电 网产 生 的 谐 波 ； 非 线 性 用 电 负 荷 产 ② ③
性 负 载 从 电 网 中 吸 收 的 基 波 功 率 的一 部 分 转 化 而 来 。 电源 Ｇ 本 身 不 产 生 谐 波 ， ｌ 线 性 负 载 ， Ｎ 为 非 线 性 Ｚ 为 Ｚ 负 载 ， 为 线 路 的 等 效 阻 抗 ； 源 提 供 的 基 波 规 律 Ｐ 经 电 ｃ，
加 附加 损 耗 ， 速 绝 缘 老 化 ， 低 使 用 寿命 。 加 降
中主 要 谐 波 源 。
电 能 计 量 是 电 力 系 统 收 费 的 依 据 ， 电 网 中 谐 波 的 存 ２ 谐 波 功 率 的 描 述 而 在 ， 工 业 及 日常 中仍 大 量 使 用 的 感 应 式 电 能 表 的 电 能 计 使 电力 系 统 中非 线 性 负 载 消 耗 的 功 率 可 分 为 两 部 分 ， 一 量 误 差 加 大 ， 响 电 网 的 经 济 运 行 。因 此 ， 分 分 析 谐 波 对 部 分 为 从 电 网 中 吸 取 的 基 波 功 率 ， 一 部 分 为 谐 波 功 率 。 影 充 另 电 能 计 量 的 影 响 ， 对 新 的 电 能 计 量 方 法 和 计 量 装 置 进 行 理 论 分 析 表 明 ， 波 功 率 是 负 的 ， 就 是 说 非 线 性 负 载 可 看 并 谐 也 研究有重 要意义 。 作 一 个 谐 波 源 ， 向 电 网 回馈 谐 波 功 率 ， 部 分 功 率 是 非 线 它 这
生 的 谐 波 。 非 线 性 负 载 的 大 量 使 用 ， 成 为 电 网 中 的 最 大 过 电 路 。损 耗 掉 一 部 分 功 率 Ｐ ． ， 配 给 线 性 负 载 Ｚ 已 ｚ后 分 ｌ
谐 波 源 ， 文 主 要 讨 论 以下 几 类 非 线 性 谐 波 源 。 本
（） 弧炉和熔 炼炉引起 的谐波源 。 １电
电力系统 中， 种 不 同类 型 ， 同容 量 ， 务 与不 同 目 各 不 服
系 统 造 成 严 重 危 害 ， 谐 波 使 电 网 发 生 谐 振 的 可 能 性 大 大 的 的 硅 换 流 设 备 被 广 泛 地 使 用 ， 进 行 交 流 一 直 流 变 换 过 如 在
增加 ， 电器 设备 、 使 电子设 备 、 电气 测量 仪表 运行 不正 常 ， 增 程 中 ， 将在交 流侧 产生大量 高次谐 波 ， 流装置是 电力 系统 换