电网谐波对电能计量影响的分析与探讨.docx

1、电网谐波对电能计量影响的分析与探讨 摘要：随着非线性用电负荷的日益增多，供电系统中谐波电压和电流成分不断增加。电力系统谐波不仅对供电系统造成污染，对电力设备构成危害，而且产生谐波的非线性用户将其吸收的一部分基波电能转化为谐波电能，造成供电企业线损增加，电力营运企业非经营性成本增加。为此有必要研究在谐波影响下的电能计量方式，以确保电能计量准确，保障电力营运企业的经营效益。 关键词：电力系统；谐波；电能计量 引言： 近年来随着国家产业政策的调整和节能环保工作的不断推进，高耗能和对环境、电网污染较为严重的企业，在沿海和中东 部地区已逐步关停或转产，一些如 30 万吨以下的小型炼钢、铁合金、大型起重吊

2、装、牵引等设备的电力电子装置带来的谐波问题，对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁，给周围电网运行带来极大影响。按国家对谐波的管理要求，企业进行谐波治理需投入数十至数百万的资金，使得一些中小企业借西部大开发招商引资时机，纷纷迁往西部边远经济欠发达省区，利用西部能源的相对充裕和对谐波管理的滞后，而谋求 “ 发展 ” ，而使西部电网变的更加脆弱。谐波是电网的一大公害。 一、电网常见的谐波源 1、发电源质量不高产生谐波： 发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。 2、是输配电系统产生谐波： 输配电系统中主要是

3、电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中 3次谐波电流可达额定电流 0.5%。 作文 3、用电设备产生的谐波： 晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然

4、在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中 3 次谐波的含量可达基波的 30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥 6脉整流器，变压器原边及供电线路含有 5 次及以上奇次谐波电流；如果是12 脉冲整流器，也还有 11 次及以上奇次谐波电流。经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近 40%，这是最大的谐波源。 变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成

5、的谐波也越来越多。 电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡 ，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是 2 次、 7 次谐波，平均可达基波的 8% 、 20%，最大可达 45%。 总结大全 气体放电类电光源。荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性，可知其非线性十分严重，有的还含有负的伏安特性，它们会给电网造成奇次谐波电流。 家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕

6、组的设备中，因不平衡电流的 变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。 二、谐波对电能计量的影响 电网的高次谐波对电能计量的准确性有影响，当谐波含量满足国标规定时，误差影响微小，当谐波含量超过国标规定时，无论是电磁感应式电能表还是全电子式电能表，误差影响均较大；即谐波含量愈高影响量越大，电能计量误差也越大。 为了合理计量用户消耗的有功电能，在选用电量平衡统计和贸易结算电能表时，针对含高次谐波的线路和用户，不仅要求用户按国标的要求进行谐波治理，还应选用具有计量谐波分量电能的 多功能电能表。 对同一计量点，在谐波超过国标规定时，采用相同准确级别的全电子式电能

7、表和电磁感应式电能表，计量电能量是有较大差别的；对大功率变流设备、电弧炉等产生高次谐波的电力负载用户，为了只记录负荷消耗的基波有功电能，用电磁感应式电能表比用同准确级别的全电子式电能表更合理。当谐波源来自电网时，前者数值较大；当谐波源是用户时，则情况相反。 作文 电磁感应式电能表产生误差的原因很多，在这里只考虑系统频率偏移和谐波的影响。 电磁感应式电能表的设计是按基波情况考虑的，在负荷电压、电流 不变的情况下，当频率变化时，由于电压线圈阻抗的变化，会导致电压工作磁通发生改变，同时由于转盘阻抗的变化会使电流磁通也发生变化，从而影响电能表的测量精度。 当电力系统中有谐波分量存在时，谐波与基波相迭加

8、，波形就会发生畸变，而由于电压、电流铁芯导磁率的非线性，在电压、电流波形发生畸变时，磁通并不能相应地线性变化。从电工基础知识和电能表工作原理可知，只有同频率的电压和电流相互作用才会产生平均功率，电能表也只有同频率的电压和电流产生的磁通之间相互作用才能产生转矩，畸变的波形通过电磁元件以后，由于磁通不与波形 对应变化，导致转矩不能与平均功率成正比而产生附加误差。特别是 90。移相法计量无功电量时，当移相变压器把基波电压移后 90。时，其它频率的电压并不移相 90。，所以 90。移相法不能正确计量其它频率的电压、电流存在的无功电量。 三、计量方式的选择 能反映实际电能并不等于就是合理的计量方式。非线

9、性用户向电网注入的谐波功率无论是对用电户还是对电力系统都是有害而无利的。对用户的电动机来说，它并不增加有效的轴功率，相反会明显增大其附加损耗、附加温升和脉动转矩，这将严重缩短电机的寿命；对电力系统而言则将是增大线 损，增加非经营性成本。 简历大全 基波电能为有益的电能，应根据基波 电能值合理地确定用户的电费，而不致让谐波的 “ 制造者 ” 非线性用户不仅未受到处罚，还少计了电量，谐波的 “ 受害者 ” 线性用户不仅得不到补偿，还多计了电量。谐波电能为有害的电能，可根据谐波电能值确定谐波源向电网输送多少谐波能量，据此可制定相应的措施对非线性用户进行处罚，以经济为杠杆促使其治理谐波污染。因此，在谐波影响下应选择这样的计量方式：对基波、谐波电能进行分别计量，并指示谐波电能的方向。 结束语 谐波对电能计量的准确性和合理性有极大的影响。采用分别计量基波电能和谐波电能，记录谐波电能方向的计量方式是比较合理的。按照电力成本合理分摊的电价体系，对吸收谐波电能的客户在电力价格或用电量上适当给予谐波分量补偿；对向电网注入谐波电能的客户要给予电力成本合理分担，按谐波分量的比例对其用电价格进行调整或处罚，是非常有必要的。但是，由于国家目前尚无此方面的技术和商业营运规则，因此，重视和研究电网运行技术规范以及电网商业营运规则，显得特别重要和关键。