GBT14549-93电能质量 公用电网谐波

1 主题内容与适用范围 本标准规定了公用电网谐波的允许值及其测试方法。 本标准适用于交流额定频率为 50Hz，标称电压 110kV 及以下的公用电网。 标称电压为 220kV 的公用电网可参照 110kV 执行。 本标准不适用于暂态现象和短时间谐波。 2 引用标准 GB 156 额定电压 3 术语 3.1 公共连接点 point of common coupling 用户接入公用电网的连接处。 3.2 谐波测量点 harmonic measurement points 对电网和用户的谐波进行测量之处。 3.3 基波(分量) fundamental (component) 对周期性交流量进行付立叶级数分解，得到的频率与工频相同的分量 3.4 谐波(分量) harmonic (component) 对周期性交流量进行付立叶级数分解，得到频率为基波频率大于 1 整数倍的分量。 3.5 谐波次数(h) harmonic order(h) 谐波频率与基波频率的整数比。 3.6 谐波含量(电压或电流) harmonic content (for voltage or current) 从周期性交流量中减去基波分量后所得的量。 3.7 谐波含有率 harmonic ratio (HR) 周期性交流量中含有的第 h 次谐波分量的方均根值与基波分量的方均根值之比(用百分 数表示)。 第 h 次谐波电压含有率以 HRUh 表示，第 h 次谐波电流含有率以 HRIh 表示。 3.8 总谐波畸变率 total harmonic distortion (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)。 电压总谐波畸变率以 THDu 表示，电流总谐波畸变率以 THDi 表示。 3.9 谐波源 harmonic source 向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。 3.10 短时间谐波 short duration harmonics 冲击持续的时间不超过 2s，且两次冲击之间的间隔时间不小于 30s 的电流所含有的谐波 及其引起的谐波电压。 注：谐波术语的数学表达式见附录 A(补充件)。 4 谐波电压限值 公用电网谐波电压(相电压)限值见表 1。 表 1 公用电网谐波电压(相电压) 各次谐波电压含有率，% 电网标称电压 kV 电压总谐波畸变率 % 奇 次 偶 次 0.38 5.0 4.0 2.0 6 10 4.0 3.2 1.6 35 66 3.0 2.4 1.2 110 2.0 1.6 0.8 5 谐波电流允许值 5.1 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的 换算见附录 B(补充件)。 表 2 注入公共连接点的谐波电流允许值 谐 波 次 数 及 谐 波 电 流 允 许 值，A 标 准 电 压 kV 基准 短路 容量 MVA 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0.38 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 12 9.7 18 8.6 16 7.8 6 100 43 34 21 34 14 24 11 11 8.5 16 7.1 13 6.1 6.8 5.3 10 4.7 9.0 4.3 10 100 26 20 13 20 8.5 15 6.4 6.8 5.1 9.3 4.3 7.9 3.7 4.1 3.2 6.0 2.8 5.4 2.6 35 250 15 12 7.7 12 5.1 8.8 3.8 4.1 3.1 5.6 2.6 4.7 2.2 2.5 1.9 3.6 1.7 3.2 1.5 66 500 16 13 8.1 13 5.4 9.3 4.1 4.3 3.3 5.9 2.7 5.0 2.3 2.6 2.0 3.8 1.8 3.4 1.6 110 750 12 9.6 6.0 9.6 4.0 6.8 3.0 3.2 2.4 4.3 2.0 3.7 1.7 1.9 1.5 2.8 1.3 2.5 1.2 注：220kV 基准短路容量取 2000MVA。 5.2 同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与 其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。分配的计算方法见附录 C(补充件)。 6 测量 测量谐波的方法、数据处理及测量仪器的规定见附录 D(补充件)。 附 录 A 谐波术语的数学表达式 (补充件) A1 第 h 次谐波电压含有率 HRUh： ( ) HRU U U h h = × 1 0 0 100 (A1) 式中 Uh——第 h 次谐波电压(方均根值)； U1——基波电压(方均根值)。 A2 第 h 次谐波电流含有率 HRIh： 　　 ( ) HRI I I h h = × 1 0 0 100 (A2) 式中 Ih——第 h 次谐波电流(方均根值)； I1——基波电流(方均根值)。 A3 谐波电压含量 UH： ( ) U U H h h=2 = ∞ ∑ 2 ( A3) A4 谐波电流含量 Ih： ( ) I I H h h=2 = ∞ ∑ 2 (A4) A5 电压总谐波畸变率 THDu： ( ) THD U U u H = × 1 0 0 100 (A5) A6 电流总谐波畸变率 THDi： ( ) THD I I i H = × 1 0 0 100 (A6) 附 录 B 谐波电流允许值的换算 (补充件) 当电网公共连接点的最小短路容量不同于表 2 基准短路容量时，按下式修正表 2 中的谐 波电流允许值： 　　 I S S I h k1 K2 hp = (B1) 式中 SK1——公共连接点的最小短路容量，MVA； SK2——基准短路容量，MVA； Ihp——表 2 中的第 h 次谐波电流允许值，A； Ih——短路容量为 Sk1 时的第 h 次谐波电流允许值。 附 录 C 谐波的基本计算式 (补充件) C1 第 h 次谐波电压含有率 HRUh 与第 h 次谐波电流分量 Ih 的关系 ( ) HRU Z I U h h h N = 3 10 0 0 (C1) 近似的工程估算按式(C2)或式(C3)计算 ( ) HRU U hI S h N h k = 3 10 0 0 (C2) 或 ( ) I S HRU U h h k h N = 10 3 0 0 (C3) 式中 UN——电网的标称电压，kV； Sk——公共连接点的三相短路容量，MVA； Ih——第 h 次谐波电流，A； Zh——系统的第 h 次谐波阻抗，Ω。 C2 两个谐波源的同次谐波电流在一条线路的同一相上叠加，当相位角已知时按式(C4)式计 算 I I I II h h1 h2 h1 h2 h = ++ 2 2 2 cosθ (C4) 式中 Ih1——谐波源 1 的第 h 次谐波电流，A； Ih2——谐波源 2 的第 h 次谐波电流，A； θh——谐波源 1 和谐波源 2 的第 h 次谐波电流之间的相位角。 当相位角不确定时，可按式(C5)进行计算 I I I KI I h h1 h2 h h1 h2 = ++ 2 2 (C5) 式中 Kh 系数按表 C1 选取。 表 C1 式(C5)中系数 Kh 的值 h 3 5 7 11 13 9｜＞13｜偶次 Kh 1.62 1.28 0.72 0.18 0.08 0 两个以上同次谐波电流叠加时，首先将两个谐波电流叠加，然后再与第三个谐波电流相 叠加，以此类推。 两个及以上谐波源在同一节点同一相上引起的同次谐波电压叠加的计算式与式(C4)或 式(C5)类同。 C3 在公共连接点处第 i 个用户的第 h 次谐波电流允许值(Ihi)按式(C6)计算：