用电设备对电网供电质量影响的测量方法及相关标准
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摘要：详细叙述了用电设备的谐波、电压波动与闪烁的测量方法及其相关技术标准的要点。 关键词：标准谐波电压波动闪烁测量 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 供电质量是人们关注的热点，开关电源、晶闸管器件等的大量采用，一方面提高了人们对电能的利用效率，另一方面在电网里形成了大量谐波电流，其后果是使同一电网的其他电子产品受到干扰，谐波电流还会引起电网中线电流的超载，影响电网对电力的传输能力。此外，对交流电源的相位控制还会在电网上引起电流有效值的变化，导致电压有效值明显波动，这种电压波动有可能引起照明装置的闪烁。 为保证电网供电质量和维护人类健康，国际电工委会员（IEC）TC77委员会编制了两个适合于评价16A以下低压设备对电网供电质量影响的标准，分别是： （1）IEC61000－3－2（1995）《电磁兼容，第3部分：限值，第2章：每相额定电流小于等于16A的低压电器设备所引起的谐波电流发送限值》。 （2）IEC61000－3－3（1994）《电磁兼容，第3部分：限值，第3章：在低压供电系统中，额定电流小于、等于16A设备的电压波动和闪烁限值》。 其中IEC61000－3－2标准已经等同地转化为我国国家标准，GB1765.1－1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流≤16A）》，并已正式出版。 从国际上看，IEC61000－3－2和IEC61000－3－3标准的出版是为了替代IEC在80年代初出版的IEC555系列的标准： IEC555－1（1982）《家用电器及类似电气设备在供电系统中产生的干扰，第1部分：定义》； IEC555－2（1982）《家用电器及类似电气设备在供电系统中产生的干扰，第2部分：谐波》； IEC555－3（1982）《家用电器及类似电气设备在供电系统中产生的干扰，第3部分：电压波动》。 比较IEC61000－3系列与IEC555系列标准的名称，不难看出新标准已扩大了标准的适用范围，从早先的家用电器和类似用途的电气设备扩大到所有接在低压电网中的电气设备，其意义重大。遵守新标准的要求，可保证在低压电网上的所有设备免受谐波和电压波动的危害，及保护用电人员身体的健康。 在欧洲，欧共体几乎是在国际标准出版的同时，将IEC61000－3－2和IEC61000－3－3同步地转化成了欧洲标准，标准号分别是EN61000－3－2和EN61000－3－3。欧共体还规定从1998年7月1日强制执行这两个标准。此举表明，与强制执行其他电磁兼容性标准一样，设备对电网供电质量的影响也将成为国际贸易的重要砝码，任何人不得掉以轻心。 2谐波电流的测试 依据IEC6100032及GB17625.1标准。 2．1谐波测量的数学基础 按数学分析，任何非正弦的周期波形都可以用傅立叶级数表示： 式中F0为直流分量。若进一步设 sinφn=an/Hn cosφn=bn/Hn 则f(t)可改写成 因此，对非正弦周期性波形的测量，可转变为对其直流分量（如果有直流分量的话）和各次谐波幅值及相角的测量。 2．2设备的分类 按标准要求，对不同的用电设备可用4种类别加以分类，不同类别的设备有不同的谐波电流限值。 A类指三相平衡（各线的额定电流相差不大于20％）的设备，及不属于以下3类设备的其他设备。 B类指便携式工具（特别是指手持式短时工作制电气工具），但对于对称控制的、短时工作制家电设备（如电吹风等）仍按A类设备进行试验。 C类指包括调光设备在内的照明装置。 A类，C类和D类设备所引起的谐波电流限值分别如表1、表2和表3所示。对B类设备，标准规定取A类设备的1.5倍。 表1A类设备的谐波电流限值
D类指输入电流有特殊波形的设备（如在输入电路中有整流器及电容器，使输入电流在每半周波内，至少有95％的持续时间是落在以为中心的区域内），且输入的有功功率小于等于600W（对大于600W的设备，仍按A类设备的限值考核）。奇次 谐波次数 最大允许的谐波电流值（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类设备的谐波电流限值
| 谐波次数 | 用基波输入电流的比例来表示的谐波电流最大允许值 |
|---|---|
| 2 | 2％ |
| 3 | 30×λ％ |
| 5 | 10％ |
| 7 | 7％ |
| 9 | 5％ |
| 11h39(h仅为奇次谐波) | 3％ |
注：λ是电路的功率因数
对白炽灯照明装置，如采用相位控制，触发角不应超出145°。
表3D类设备的谐波电流限值
| 谐波次数 | 每瓦允许的最大谐波电流（mA/W） | 最大允许的谐波电流（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仅为奇次谐波) | 3.85/h | 0.15×15/h |
注：“mA/W”限值适用于有功功率大于75W的设备，今后可能会降为50W。
2．3谐波电流测量
谐波电流测量分稳态和暂态两种：
（1）稳态谐波电流测量
若谐波成分与基波的关系具有周期性变化的特点时，可进行稳态谐波电流的测量，GB17625.1－1998标准中提到的限值适合于稳态谐波电流的要求。
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