电力系统谐波分析与处理

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（International Electrotechnical Commission，IEC）标准（IEC 555-2：1982）定义谐波为谐波分量为周期量的傅里叶级数中大于1的h次分量（见IEV 101-04-39）。把谐波次数h定义为以谐波频率和基波频率的整数倍。总结两者，目前国际普遍定义谐波为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。

为了引起各方面对电力系统谐波问题及管理工作的重视，大力开展有关电力系统谐波的研究工作，1984年原水利电力部根据原国家经委批准的“供用电准则”制订和颁布了SD 126—1984《电力系统谐波管理暂时规定》。原国家技术监督局在1993年7月31日发布了GB/T 14549—1993《电能质量 公用电网谐波》，并于1994年3月1日起实施。

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6-1。

表6-1 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6-1中规定值。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6-2）时，其谐波电流允许值按式（6-1）换算求出：

式中，S_k1表示公共连接点的最小短路容量（MVA）；S_k2表示基准短路容量（MVA）；I_hp表示第h次谐波电流允许值（见表6-2）（A）。

表6-2 注入公共连接点的谐波电流允许值

注：220kV基准短路容量取2000MVA。(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

I_hi=Ih（S_i/S_t）^1/α （6-2）式中，S_i表示用户的用电协议容量（MVA）；S_t表示公共连接点的供电设备容量（MVA）；α表示相位叠加系数，按表6-3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），则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6-3 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表示系数，按表6-4选取。式（6-3）也适用于谐波电压的叠加计算。

表6-4 k_h值