用電設備對電網(wǎng)供電質量影響的測量

摘要：詳細敘述了用電設備的諧波、電壓波動與閃爍的測量方法及其相關技術標準的要點。

關鍵詞：標準諧波電壓波動閃爍測量

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

供電質量是人們關注的熱點，開關電源、晶閘管器件等的大量采用，一方面提高了人們對電能的利用效率，另一方面在電網(wǎng)里形成了大量諧波電流，其后果是使同一電網(wǎng)的其他電子產品受到干擾，諧波電流還會引起電網(wǎng)中線電流的超載，影響電網(wǎng)對電力的傳輸能力。此外，對交流電源的相位控制還會在電網(wǎng)上引起電流有效值的變化，導致電壓有效值明顯波動，這種電壓波動有可能引起照明裝置的閃爍。

為保證電網(wǎng)供電質量和維護人類健康，國際電工委會員（IEC）TC77委員會編制了兩個適合于評價16A以下低壓設備對電網(wǎng)供電質量影響的標準，分別是：

（1）IEC61000－3－2（1995）《電磁兼容，第3部分：限值，第2章：每相額定電流小于等于16A的低壓電器設備所引起的諧波電流發(fā)送限值》。

（2）IEC61000－3－3（1994）《電磁兼容，第3部分：限值，第3章：在低壓供電系統(tǒng)中，額定電流小于、等于16A設備的電壓波動和閃爍限值》。

其中IEC61000－3－2標準已經等同地轉化為我國國家標準，GB1765.1－1998《低壓電氣及電子設備發(fā)出的諧波電流限值（設備每相輸入電流≤16A）》，并已正式出版。

從國際上看，IEC61000－3－2和IEC61000－3－3標準的出版是為了替代IEC在80年代初出版的IEC555系列的標準：

IEC555－1（1982）《家用電器及類似電氣設備在供電系統(tǒng)中產生的干擾，第1部分：定義》；

IEC555－2（1982）《家用電器及類似電氣設備在供電系統(tǒng)中產生的干擾，第2部分：諧波》；

IEC555－3（1982）《家用電器及類似電氣設備在供電系統(tǒng)中產生的干擾，第3部分：電壓波動》。

比較IEC61000－3系列與IEC555系列標準的名稱，不難看出新標準已擴大了標準的適用范圍，從早先的家用電器和類似用途的電氣設備擴大到所有接在低壓電網(wǎng)中的電氣設備，其意義重大。遵守新標準的要求，可保證在低壓電網(wǎng)上的所有設備免受諧波和電壓波動的危害，及保護用電人員身體的健康。

在歐洲，歐共體幾乎是在國際標準出版的同時，將IEC61000－3－2和IEC61000－3－3同步地轉化成了歐洲標準，標準號分別是EN61000－3－2和EN61000－3－3。歐共體還規(guī)定從1998年7月1日強制執(zhí)行這兩個標準。此舉表明，與強制執(zhí)行其他電磁兼容性標準一樣，設備對電網(wǎng)供電質量的影響也將成為國際貿易的重要砝碼，任何人不得掉以輕心。

2諧波電流的測試

依據(jù)IEC6100032及GB17625.1標準。

2．1諧波測量的數(shù)學基礎

按數(shù)學分析，任何非正弦的周期波形都可以用傅立葉級數(shù)表示：　　

式中F0為直流分量。若進一步設

　　sinφn=an/Hn

　　cosφn=bn/Hn

則f(t)可改寫成　　

因此，對非正弦周期性波形的測量，可轉變?yōu)閷ζ渲绷鞣至浚ㄈ绻兄绷鞣至康脑挘┖透鞔沃C波幅值及相角的測量。

2．2設備的分類

按標準要求，對不同的用電設備可用4種類別加以分類，不同類別的設備有不同的諧波電流限值。

A類指三相平衡（各線的額定電流相差不大于20％）的設備，及不屬于以下3類設備的其他設備。

B類指便攜式工具（特別是指手持式短時工作制電氣工具），但對于對稱控制的、短時工作制家電設備（如電吹風等）仍按A類設備進行試驗。

C類指包括調光設備在內的照明裝置。D類指輸入電流有特殊波形的設備（如在輸入電路中有整流器及電容器，使輸入電流在每半周波內，至少有95％的持續(xù)時間是落在以為中心的區(qū)域內），且輸入的有功功率小于等于600W（對大于600W的設備，仍按A類設備的限值考核）。

A類，C類和D類設備所引起的諧波電流限值分別如表1、表2和表3所示。對B類設備，標準規(guī)定取A類設備的1.5倍。

表1A類設備的諧波電流限值

表2C類設備的諧波電流限值

注：λ是電路的功率因數(shù)

　　對白熾燈照明裝置，如采用相位控制，觸發(fā)角不應超出145°。

表3D類設備的諧波電流限值

注：“mA/W”限值適用于有功功率大于75W的設備，今后可能會降為50W。

2．3諧波電流測量

諧波電流測量分穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)兩種：

（1）穩(wěn)態(tài)諧波電流測量

若諧波成分與基波的關系具有周期性變化的特點時，可進行穩(wěn)態(tài)諧波電流的測量，GB17625.1－1998標準中提到的限值適合于穩(wěn)態(tài)諧波電流的要求。