从IEC电磁兼容标准看电网谐波国家标准

  摘要：根据IEC61000系列电磁兼容（EMC）标准，结合我国近几年来执行公用电网谐波国标（GB/T 14549-93）的经验，阐述了国标中存在的一些问题，并指出了对谐波国标修订的必要性和紧迫性。

   关键词：谐波　电磁兼容　标准

1　概述

　　目前，由于非线性负荷（例如晶闸管电力电子装置、电弧炉、家用电器等）对电网的谐波“污染”日益严重，已引发电网不少异常和事故（例如电机的烧损，电度计量不准，电容器组不能正常投运，继电保护和自动装置误动跳闸进而引起系统大面积停电事故等）。合理控制谐波不仅对电网，而且对广大用户均具有重要意义。1993年我国颁布电能质量系列标准之一的国标GB/T 14549-93《电能质量 公用电网谐波》，对于公用电网各级（380V～220kV）谐波电压限值以及对用户的谐波电流指标分配作出了规定，还规定了测量仪器和测量方法以及相关的计算。标准颁布以来，电力部门以此为依据，实施对电网谐波的控制和管理，取得了不少成绩。但执行中也发现一些缺点和不足。近年来国际电工委员会（IEC）陆续发布了IEC61000系列电磁兼容（EMC）标准。我国国家质量技术监督局已决定在国内“等同”采用，并将陆续颁布实施。本文主要根据这套标准中有关谐波的规定，并结合执行国标的经验来分析国标中存在的主要问题，指出进行修订的必要性和紧迫性。

2　关于电网各级电压的谐波限值

　　各级电压的谐波限值是谐波标准的基础，国标中的规定见表1。IEC 61000-3-6《中压和高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》中对系统电压U_n等级划分作了如下规定：

表1　我国公用电网谐波电压（相电压）限值

表2　LV和MV系统中谐波电压兼容值

注：总谐波畸变THD为8%。
　　对比表1和表2可以看出：
　　(1)IEC的规定对谐波次数比较重视。将不同次的谐波作不同的规定，此比国标要细得多。从IEC的规定看，谐波次数较高的谐波电压限值要严于(低于)谐波次数较低的限值，而“3的倍数”次谐波限值要严于(低于)“非3的倍数”次谐波限值。这些规定总体上和负荷产生的谐波水平相符合。
　　(2)对于电压总谐波畸变率(THD)，IEC为8%，而国标最大为5%(低压)。这个差别较大，相应地也表现在单次谐波的限值上。
　　将THD定为8%，当时在国外是有争论的。有的专家认为，如将这么高的谐波电压叠加到供电电压上，一些装置(例如基于现有国家标准制造的电容器)可能会过载，因此采用THD为8%要待相当长时间(10～20年)后才有可能^［2］。这是10年前的争论意见。目前看来，将中、低压谐波电压THD限值提高，向8%靠拢是大势所趋。但要改变国标5%的规定则应进一步调研。一些电工产品(或装置)承受谐波的标准也应作相应的调整后才有可能。

　　须指出，IEC 61000系列标准是为协调各国电磁干扰方面的标准而制定的一个参考值(即兼容值)，它是制定各国相关标准的基础。例如，电能质量中谐波标准应以IEC 61000-3-6等规定为基础，其允许值不应超过兼容值，比兼容值小(或严)一些，留有一点裕度是正常的，以确保不造成过大的谐波干扰；制定电气设备耐受谐波干扰的标准时，就不能低于兼容值，而应略大些，以使设备有足够的抗扰能力。

　　IEC 61000-3-6中还提出谐波的“规划值”概念。“规划值”等于或低于兼容值，由电力企业根据电网结构和其它条件确定，以作为企业内部质量目标值(即实际控制依据)。表3为谐波电压规划值的一个例子。由表可见，在“规划值”中，高压的谐波值要严于中压值，中压的谐波值要严于中、低压兼容值。这主要考虑了谐波传递的影响，这同制定国标时的思路是大体相符合的。

表3　MV，HV和EHV系统中谐波电压规划值