电力系统谐波分析与优化

1822年，法国数学家傅里叶（J.Fourier，1768～1830）指出，一个任意函数都可以分解为无穷多个不同频率正弦信号的和。基于此，国际电工委员会（IEC）定义谐波如下：谐波分量为周期量的傅里叶级数中大于1的h次分量。把谐波次数h定义如下：谐波频率和基波频率的整数比。总结二者，目前国际普遍定义谐波如下：谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。

下面介绍谐波国家标准。

我国谐波标准GB/T 14549—1993《电能质量 公用电网谐波》是在总结执行SD 126—1984《电力系统谐波管理暂行规定》的经验，系统地研究了标准的有关问题，结合国情，吸取国外谐波标准研究成果的基础上提出的。标准中规定的公用电网谐波电压见表8-1。

表8-1 公用电网谐波电压（相电压）限值

电网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8-1中规定的值。当公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量（见表8-2）时，其谐波电流允许值按下式换算求出：

式中，S_k1为公共连接点的最小短路容量，单位为MV·A；S_k2为基准短路容量，单位为MV·A；I_hp为第h次谐波电流允许值（见表8-2），单位为A。

表8-2 注入公共连接点的谐波电流允许值

（续）

注：220kV基准短路容量取2000MV·A。(www.xing528.com)

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，即

式中，S_i为用户的用电协议容量，单位为MV·A；S_t为公共连接点的供电设备容量，单位为MV·A；α为相位叠加系数，按表8-3取值。

应注意，S_i是用电协议容量，有的用户为了提高供电可靠性，增装了备用容量，如果备用容量仅仅起替换作用（冷备用设备），不应计入用电协议容量之内。S_t是供电设备容量，即应取该运行方式下的供电设备容量。

表8-3 相位叠加系数α

标准中推荐，两个谐波源的同次谐波电流I_h1、I_h2在一条线路同一相上叠加，当相位角不确定时按下式进行计算：

式中，K_h为系数，按表8-4选取。

式（8-3）也适用于谐波电压的叠加计算。

表8-4 k_h值