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谐波电流检测:如何科学有效地应对电力系统中的谐波问题
概括
谐波电流在电力系统中广泛存在,尤其是在工业用电和大型设备运行的环境中。谐波电流指的是电力系统中的电流波形,因某些非线性负载或设备(如变频器、电焊机、整流装置等)造成的畸变,通常是正弦波形的整数倍频率成分。过多的谐波电流不仅会影响电力系统的稳定性,还可能导致设备过热、故障甚至损坏。因此,进行科学、精准的谐波电流检测是保障电力系统正常运行的关键。
检测样品
在谐波电流检测过程中,检测样品通常为电力系统中的各类电流源,包括但不限于:
1. **配电系统中的电流**:这包括高压、中压和低压配电线路上的电流波形。
2. **电气设备电流**:如变频器、电焊机等电气设备的电流输出,通常存在较高的谐波成分。
3. **工业负载电流**:包括大型机械、电动机等的电流波形。
检测的目标是找到谐波源及其影响区域,明确谐波电流对电力系统的干扰程度。
检测项目
在谐波电流检测中,主要检测项目包括:
1. **谐波电流总含量**:即电流波形中包含的所有谐波频率的幅值,通常以总谐波失真(THD)表示。
2. **各阶谐波电流成分**:对不同频率的谐波电流进行细分分析,主要包括2次谐波、3次谐波、5次谐波等。
3. **功率因素的影响**:谐波电流会影响功率因素的准确性,因此需要检测电流中的无功成分。
4. **电流失真度**:这一指标反映了谐波电流对系统波形的影响程度。
检测仪器
为了保证谐波电流的检测结果准确可靠,使用正规的检测仪器至关重要。常见的谐波电流检测仪器包括:
1. **谐波分析仪**:这类仪器能精确测量谐波的各个频率成分,显示电流波形的失真情况,并计算出总谐波失真(THD)和各阶谐波含量。
2. **数字示波器**:能够显示电流波形并识别谐波电流的畸变。对于高频成分的捕捉,数字示波器是必不可少的工具。
3. **功率分析仪**:除了测量谐波电流的含量外,还能分析电流波形对功率因素的影响,帮助分析电力系统的工作效率。
检测方法
谐波电流的检测方法通常包括以下步骤:
1. **采集电流信号**:通过将传感器或电流互感器接入电力系统,实时采集电流信号。
2. **信号分析**:将采集到的电流信号输入到谐波分析仪或数字示波器中,通过傅里叶变换等数学方法分析各频率成分。
3. **计算谐波含量**:根据采集到的数据,计算各阶谐波电流的幅值和总谐波失真(THD)。
4. **评估系统影响**:根据测得的谐波电流含量,评估其对电力系统稳定性、设备运行及功率质量的影响,判断是否需要采取整改措施。
检测标准(部分)
《 JJG 1176-2021 谐波电流互感器 》标准简介
- 标准名称:谐波电流互感器
- 标准号:JJG 1176-2021
- 标准状态:现行
- 发布日期:2021-10-18
- 归口单位全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会
- 实施日期:2022-04-18
- 发布部门:国家市场监督管理总局
- 代替标准:JJG313-2010,JJG1021,GB/T14549-1993,GB/T20840.1-2010,GB/T20840.2-2014
- 标准类别:计量检定规程
- 文件格式:纸质版或者PDF电子版(用Acrobat Reader打开)或Word版本doc格式
- 内容简介:
本规程适用于安装在6kV及以上电力系统中额定基波(频率为50Hz或60Hz)电流不高于3000A,总谐波电流不高于600A,谐波次数最高至50次谐波的电磁式谐波电流互感器的首次检定、后续检定和使用中检查。6kV以下的可参照本规程执行。本规程不适用于二次输出为数字信号的谐波电流互感器。
《 GB 17625.1-2022 电磁兼容 限值 第1部分:谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A) 》标准简介
- 标准名称:电磁兼容 限值 第1部分:谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)
- 标准号:GB 17625.1-2022
- 中国标准分类号:L06
- 发布日期:2022-12-29
- 国际标准分类号:33.100.10
- 实施日期:2024-07-01
- 技术归口:国家标准化管理委员会
- 代替标准:代替GB 17625.1-2012
- 主管部门:国家标准化管理委员会
- 标准分类:电信、音频和视频工程电磁兼容性()发射
- 内容简介:
国家标准《电磁兼容 限值 第1部分:谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》由469(国家标准化管理委员会)归口,委托TC246SC2(全国电磁兼容标准化技术委员会低频现象分会)执行。
本文件涉及注入到公用供电系统的谐波电流的限值。本文件规定了在指定的试验条件下设备可能产生的输入电流谐波分量的限值。本文件适用于准备接入到公用低压配电系统的每相额定输入电流不大于16A的电气和电子设备。每相额定输入电流不大于16A的非专用电弧焊设备属于本文件范畴。所有其他电弧焊设备不适用于本文件;然而,可使用IEC 61000-3-12以及相关安装限制对其谐波电流发射进行评估。按照本文件进行的试验为型式试验。对于标称电压低于220V(相电压)的系统,限值尚未考虑。
《 GB 17625.1-2003 电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A) 》标准简介
- 标准名称:电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)
- 标准号:GB 17625.1-2003
- 中国标准分类号:L06
- 发布日期:2003-02-09
- 国际标准分类号:33.100
- 实施日期:2003-05-01
- 技术归口:国家标准化管理委员会
- 代替标准:被GB 17625.1-2012代替
- 主管部门:国家标准化管理委员会
- 标准分类:电信、音频和视频工程电磁兼容性()
- 内容简介:
国家标准《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》由469(国家标准化管理委员会)归口,委托TC246SC2(全国电磁兼容标准化技术委员会低频现象分会)执行。
本部分涉及注入到公用低压供电系统中的谐波电流的限值.本部分规定了在指定的试验条件下设备输入电流可能产生的谐波分量的限值.本部分适用于准备接入到公用低压供电系统的每相输入电流不大于16A的电气和电子设备
《 GB/Z 17624.4-2019 电磁兼容 综述 2kHz内限制设备工频谐波电流传导发射的历史依据 》标准简介
- 标准名称:电磁兼容 综述 2kHz内限制设备工频谐波电流传导发射的历史依据
- 标准号:GB/Z 17624.4-2019
- 中国标准分类号:L06
- 发布日期:2019-06-04
- 国际标准分类号:33.100.10
- 实施日期:2019-06-04
- 技术归口:全国电磁兼容标准化技术委员会
- 代替标准:
- 主管部门:国家标准化管理委员会
- 标准分类:电信、音频和视频工程电磁兼容性()发射
- 内容简介:
国家标准《电磁兼容 综述 2kHz内限制设备工频谐波电流传导发射的历史依据》由TC246(全国电磁兼容标准化技术委员会)归口,TC246SC2(全国电磁兼容标准化技术委员会低频现象分会)执行,主管部门为国家标准化管理委员会。
《电磁兼容综述》的本部分为指导性技术文件,回顾了电M上在2kHz内工频谐波电流传导发射的来源及其影响,说明了IEC61000-3-2:2000十AMD1:2001以及IEC61000-3-12:2004中设备现有发射限值的推导过程。本部分中的概念适用于所有低压交流供电系统,但数据仅适用于欧洲230V/400V、50Hz供电系统。注1:将来完成的IEC61000-3-2和/或IEC61000-3-12修改版本的限值阐述,将包含在本部分的新版本中。注2:本部分的数据供220V/380V、50Hz供电系统参考使用。
《 GB/T 17625.8-2015 电磁兼容 限值 每相输入电流大于16A小于等于75A连接到公用低压系统的设备产生的谐波电流限值 》标准简介
- 标准名称:电磁兼容 限值 每相输入电流大于16A小于等于75A连接到公用低压系统的设备产生的谐波电流限值
- 标准号:GB/T 17625.8-2015
- 中国标准分类号:L06
- 发布日期:2015-09-11
- 国际标准分类号:33.100.10
- 实施日期:2016-04-01
- 技术归口:全国电磁兼容标准化技术委员会
- 代替标准:
- 主管部门:国家标准化管理委员会
- 标准分类:电信、音频和视频工程电磁兼容性()发射
- 内容简介:
国家标准《电磁兼容 限值 每相输入电流大于16A小于等于75A连接到公用低压系统的设备产生的谐波电流限值》由TC246(全国电磁兼容标准化技术委员会)归口,TC246SC2(全国电磁兼容标准化技术委员会低频现象分会)执行,主管部门为国家标准化管理委员会。
本部分涉及注入公用供电系统的谐波电流限值: a) 设备的要求和发射限值。 b) 型式试验和模拟的方法。 注1:根据本部分的试验是单件完整设备的型式试验。 注2:对本部分的符合性也可由已验证的模拟方法来确定。 本部分适用于每相额定电流大于16A、小于等于75A 的电气和电子设备,这些设备拟接入以下类 型的公用低压交流配电网络: a) 标称电压220V 及以下,单相,二线或三线制。 b) 标称电压380V 及以下,三相,三线或四线制。 c) 标称频率50Hz。 本部分适用于拟接入低压公用系统的设备。不适用于拟接入只与中压或高压公用供电系统相连的 自有低压系统上的设备。 注1:本部分的范围限定在与公用低压系统相连的设备,因为安装于自有低压系统设备的发射,可在中压公共耦合点采用IEC/TR61000-3-6规定的程序,和/或通过供电部门和用户之间的协议进行总体控制。期望自有系统 的运营者在保证满足IEC/TR61000-3-6的规定和/或合同协议的方式下管理 EMC环境。 注2:如果设备只接入自有系统,制造商应在产品文件中注明。 注3:与每相输入电流小于16A 但不满足IEC61000-3-2标准中规定的限值和要求的正规设备一样,每相输入电流 大于16A 且不满足本部分要求和限值的设备,可容许连接至特定类型的低压供电系统,见附录 A。 注4:本部分的限值不适用于独立的谐波滤波器。 本部分给出的限值(见第5章)适用于连接至220/380V、50Hz系统的设备,连接到其他配电系统 的设备不包括在此范围内。 注:适用于其他系统的限值将在本部分将来的其他版本中增加。
《 GB/Z 17625.6-2003 电磁兼容 限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制 》标准简介
- 标准名称:电磁兼容 限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制
- 标准号:GB/Z 17625.6-2003
- 中国标准分类号:L06
- 发布日期:2003-02-21
- 国际标准分类号:33.100
- 实施日期:2003-08-01
- 技术归口:全国电磁兼容标准化技术委员会
- 代替标准:
- 主管部门:国家标准化管理委员会
- 标准分类:电信、音频和视频工程电磁兼容性()
- 内容简介:
国家标准《电磁兼容 限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制》由TC246(全国电磁兼容标准化技术委员会)归口,TC246SC2(全国电磁兼容标准化技术委员会低频现象分会)执行,主管部门为国家标准化管理委员会。
本指导性技术文件涉及谐波电流发射。 - 本指导性技术文件适用于每相额定输入电流大于16 A,与下列公用低压交流供电系统连接的电气 和电子设备: ——标称电压240 V及以下,单相,二线或三线制; ——标称电压600 V及以下,三相,三线或四线制; ——标称频率50 Hz。 ’ 其他等级的配电系统不包括在内。 按照本指导性技术文件所进行的试验是针对整台设备的型式试验,如:一台调速风扇,而不是对其 部件的,如调速器。 这类设备在接入供电系统时,通常需要供电部门与用户达成协议。接入与否取决于几个因素,包括 由设备引起的骚扰的预期水平,以及与供电系统连接的实际情况等。 供电部门可按照本指导性技术文件的要求,对设备的谐波骚扰水平进行评估,根据设备的谐波畸变 情况决定能否接入供电系统。 注1:对于本指导性技术文件涉及的设备,只提供评估骚扰的一般性条文。不保证符合这一条文的设备在任何情况 下都允许接入,因为是否将设备接人供电系统取决于设备引起的骚扰水平和网络的负荷条件。 注2:本指导性技术文件还适用于额定输入电流较小但需要供电部门特许的设备。 注3:本指导性技术文件不适用于有源滤波器。 本指导性技术文件给出了: a) 在规定条件下,设备谐波电流测量或模拟所需的短路容量; b) 型式试验或模拟方法。
《 GB 17625.1-2012 电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A) 》标准简介
- 标准名称:电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)
- 标准号:GB 17625.1-2012
- 中国标准分类号:L06
- 发布日期:2012-12-31
- 国际标准分类号:33.100.10
- 实施日期:2013-07-01
- 技术归口:国家标准化管理委员会
- 代替标准:代替GB 17625.1-2003被GB 17625.1-2022代替
- 主管部门:国家标准化管理委员会
- 标准分类:电信、音频和视频工程电磁兼容性()发射
- 内容简介:
国家标准《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》由469(国家标准化管理委员会)归口,委托TC246SC2(全国电磁兼容标准化技术委员会低频现象分会)执行。
本部分涉及注入到公用供电系统中的谐波电流的限制。本部分规定了在指定的试验条件下设备可能产生的输入电流谐波分量的限值。谐波分量按照附录A和附录B进行测量。本部分适用于准备接入到公用低压配电系统的每相输入电流不大于16A的电气和电子设备。非专用电弧焊设备,每相输入电流不大于16A,属于本部分的范畴。专用电弧焊设备的有关规定在IEC60974-1中给出,本部分不涉及,可依据IEC/TR61000-3-4或IEC61000-3-12中给出的安装限制。按照本部分所进行的试验为型式试验。特殊设备的试验条件在附录C中给出。对于标称电压低于220V(相电压)系统的限值尚未考虑。注:在本部分中使用了装置、器具、部件和设备等词语,它们在本部分中具有相同的意思。
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结语
谐波电流的检测不仅是电力系统维护的重要一环,也是确保电气设备安全稳定运行的基础。通过科学、系统的检测手段,我们可以及时发现谐波问题,采取有效措施进行治理,从而优化电力系统的运行,提高能源效率,减少故障发生。无论是在工业领域还是商业建筑中,谐波电流的管理和控制都至关重要。因此,定期的谐波电流检测对于电力系统的健康至关重要。
结语
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