用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量影響的測(cè)量方法及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

摘要：詳細(xì)敘述了用電設(shè)備的諧波、電壓波動(dòng)與閃爍的測(cè)量方法及其相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)諧波電壓波動(dòng)閃爍測(cè)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(zhì)量是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，開(kāi)關(guān)電源、晶閘管器件等的大量采用，一方面提高了人們對(duì)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(chǎn)品受到干擾，諧波電流還會(huì)引起電網(wǎng)中線電流的超載，影響電網(wǎng)對(duì)電力的傳輸能力。此外，對(duì)交流電源的相位控制還會(huì)在電網(wǎng)上引起電流有效值的變化，導(dǎo)致電壓有效值明顯波動(dòng)，這種電壓波動(dòng)有可能引起照明裝置的閃爍。

為保證電網(wǎng)供電質(zhì)量和維護(hù)人類(lèi)健康，國(guó)際電工委會(huì)員（IEC）TC77委員會(huì)編制了兩個(gè)適合于評(píng)價(jià)16A以下低壓設(shè)備對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量影響的標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)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(shè)備的電壓波動(dòng)和閃爍限值》。

其中IEC61000－3－2標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)等同地轉(zhuǎn)化為我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，GB1765.1－1998《低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值（設(shè)備每相輸入電流≤16A）》，并已正式出版。

從國(guó)際上看，IEC61000－3－2和IEC61000－3－3標(biāo)準(zhǔn)的出版是為了替代IEC在80年代初出版的IEC555系列的標(biāo)準(zhǔn)：

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

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

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

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

在歐洲，歐共體幾乎是在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)出版的同時(shí)，將IEC61000－3－2和IEC61000－3－3同步地轉(zhuǎn)化成了歐洲標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)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(qiáng)制執(zhí)行這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。此舉表明，與強(qiáng)制執(zhí)行其他電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)一樣，設(shè)備對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的影響也將成為國(guó)際貿(mào)易的重要砝碼，任何人不得掉以輕心。

2諧波電流的測(cè)試

依據(jù)IEC6100032及GB17625.1標(biāo)準(zhǔn)。

2．1諧波測(cè)量的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

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

式中F0為直流分量。若進(jìn)一步設(shè)

　　sinφn=an/Hn

　　cosφn=bn/Hn

則f(t)可改寫(xiě)成　　

因此，對(duì)非正弦周期性波形的測(cè)量，可轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)其直流分量（如果有直流分量的話）和各次諧波幅值及相角的測(cè)量。

2．2設(shè)備的分類(lèi)

按標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)不同的用電設(shè)備可用4種類(lèi)別加以分類(lèi)，不同類(lèi)別的設(shè)備有不同的諧波電流限值。

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

B類(lèi)指便攜式工具（特別是指手持式短時(shí)工作制電氣工具），但對(duì)于對(duì)稱控制的、短時(shí)工作制家電設(shè)備（如電吹風(fēng)等）仍按A類(lèi)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。

C類(lèi)指包括調(diào)光設(shè)備在內(nèi)的照明裝置。D類(lèi)指輸入電流有特殊波形的設(shè)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(nèi)，至少有95％的持續(xù)時(shí)間是落在以為中心的區(qū)域內(nèi)），且輸入的有功功率小于等于600W（對(duì)大于600W的設(shè)備，仍按A類(lèi)設(shè)備的限值考核）。

A類(lèi)，C類(lèi)和D類(lèi)設(shè)備所引起的諧波電流限值分別如表1、表2和表3所示。對(duì)B類(lèi)設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取A類(lèi)設(shè)備的1.5倍。

表1A類(lèi)設(shè)備的諧波電流限值

表2C類(lèi)設(shè)備的諧波電流限值

注：λ是電路的功率因數(shù)

　　對(duì)白熾燈照明裝置，如采用相位控制，觸發(fā)角不應(yīng)超出145°。

表3D類(lèi)設(shè)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(shè)備，今后可能會(huì)降為50W。

2．3諧波電流測(cè)量

諧波電流測(cè)量分穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)兩種：

（1）穩(wěn)態(tài)諧波電流測(cè)量

若諧波成分與基波的關(guān)系具有周期性變化的特點(diǎn)時(shí)，可進(jìn)行穩(wěn)態(tài)諧波電流的測(cè)量，GB17625.1－1998標(biāo)準(zhǔn)中提到的限值適合于穩(wěn)態(tài)諧波電流的要求。