1什么是諧波、諧間波及電網(wǎng)信號

通俗而言，在電力系統(tǒng)把50Hz的電壓或者電流波，叫做基波，不是50Hz的電壓、電流就是諧波。電網(wǎng)中有一些特殊的用電設(shè)備，比如：大功率整流器、中頻爐、變頻器、劣質(zhì)節(jié)能燈等等，這類設(shè)備的工作電流與電壓不成正比，我們稱為非線性的負載。電機發(fā)出的電能，本來是比較規(guī)整 的50Hz頻率，但是如果遇到非線性設(shè)備在電網(wǎng)中，這一些設(shè)備工作時，就會產(chǎn)生諧波。比如單相整流器，就把50Hz的基波，“整”成具有100Hz、150Hz、200Hz……等等成分的信號，就出現(xiàn)了諧波。這種會產(chǎn)生諧波的設(shè)備，我們常常叫它“諧波源”。

通常情況下，諧波的頻率為50Hz的整倍數(shù)，諧波用基波的倍數(shù)表示。例如頻率為150Hz的正弦波稱為3次諧波，頻率為250Hz的正弦波稱為5次諧波，頻率為350Hz的正弦波稱為7次諧波，以此類推。

在工頻的諧波電壓和諧波電流之間，同時存在一些不是基波頻率整數(shù)倍的頻率，它們或以離散的頻率、或以一個寬帶頻譜出現(xiàn)，這就是諧間波。電網(wǎng)信號，是指在電網(wǎng)中由發(fā)射機產(chǎn)生以便供電公司控制供電網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備（公用照明，計價表等）的信號。通常發(fā)射機只是以斷續(xù)信號短時工作，所采用的頻率在諧波之間，即頻率范圍為100Hz-3kHz。

2諧波的危害

諧波的危害：電機諧波電壓與諧波電流產(chǎn)生額外的鐵損與銅損 ,導(dǎo)致電機的額外發(fā)熱，降低電機的效率產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩致使電動機振動加劇，影響電機壽命和輸出轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性。諧波電壓降低了絕緣介質(zhì)強度，加速線圈絕緣的老化，降低電機使用壽命。諧波的危害：電纜諧波電流會使電纜過載、導(dǎo)致過熱 、發(fā)生絕緣破壞而燒毀。對高頻率諧波電流，電纜呈現(xiàn)集膚效應(yīng), 使額定載流量減少，增大漏電流，引起單相對地擊穿，造成三相短路。零序（3的倍數(shù)次）諧波電流會導(dǎo)致三相四線系統(tǒng)的中線過載、損壞。諧波的危害：系統(tǒng)諧振諧波電流可使電容器介質(zhì)損耗增加，發(fā)熱和壽命縮短；大量吸收諧波會導(dǎo)致電容器過流，引起熔絲熔斷。電容器與電網(wǎng)電感形成串聯(lián)諧振回路，能引起諧波的放大，電容燒毀等。引起系統(tǒng)諧振導(dǎo)致，電容器組、電抗器組及相關(guān)用電設(shè)備，因過電流或過電壓，而損壞或無法投入運行。

諧波的危害：通信 網(wǎng)絡(luò)干擾信息、數(shù)據(jù)、通信系統(tǒng)，造成系統(tǒng)死機或控制失常、停機，嚴重的會丟失實時數(shù)據(jù)，造成不可估量的損失。信系統(tǒng)實行的聯(lián)網(wǎng)運行，如中心數(shù)據(jù)處理中心發(fā)生故障，將造成整個聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的癱瘓，而高次諧波就能造成數(shù)據(jù)處理中心主機的誤操作和死機。諧波也會造成通信儀器的誤動作和死機，給通信行業(yè)和用戶帶來麻煩，造成了通信行業(yè)和用戶的糾紛。

諧波的危害：醫(yī)院出現(xiàn)數(shù)據(jù)差錯；圖像模糊；信息丟失；一些先進的醫(yī)療設(shè)備具有高靈敏微電子器件，諧波干擾容易使設(shè)備無法正常工作。

諧波的危害：其他改變保護繼電器的動作特性引起誤動作、造成繼電保護等自動裝置工作紊亂。諧波延緩電弧熄滅，影響斷路器的分斷容量。使計量儀表特別是感應(yīng)式電能表產(chǎn)生計量誤差。干擾鄰近的電力電子設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備，影響設(shè)備的正常運行。

3諧波、諧間波及電網(wǎng)信號抗擾度測量波形介紹諧波、諧間波及電網(wǎng)信號的低頻抗擾度測試，依據(jù)標準GB17626.13（IEC 61000-4-13）有四類試驗方法（波形）：諧波組合試驗（平頂波和尖頂波）、掃頻試驗、單個諧波和諧間波試驗，以及Meister曲線試驗。

3.1諧波組合試驗（平頂波和尖頂波）諧波組合試驗包括平頂波和尖頂波兩個試驗。EUT每種組合波都要進行試驗。平頂波平頂波電壓隨時間變化，每個半波由三部分組成，波形如下：第1部分：從零開始，按純正弦函數(shù)變化，對于等級2達到峰值的90%，對于等級三達到峰值的80%。第2部分：是恒定電壓。第3部分：于第1部分相對應(yīng)。

平頂波波形圖尖頂波尖頂波是由相應(yīng)的相位關(guān)系的離散的3次諧波和5次諧波疊加而產(chǎn)生。波形如下：

尖頂波波形圖3.2掃頻試驗頻率掃描測量波形示例如下圖：

掃頻測量波形圖3.3單個諧波和諧間波試驗單個諧波是指在2f1~40f1頻率范圍內(nèi)的諧波。這些諧波按照試驗等級將單個正弦波電壓施加到基波電壓上。諧間波是在16Hz~2000Hz頻率范圍內(nèi)的諧波。諧間波按照一定的步長，將試驗等級的單個正弦波電壓施加到基波電壓上。測量波形如下：

多次諧波試驗序列示意圖3.4Meister曲線試驗具有電網(wǎng)信號和/或紋波控制的電網(wǎng)中使用的設(shè)備，需要施加Meister曲線試驗，波形如下：

Meister曲線波形（100Hz-3kHz）4諧波、諧間波及電網(wǎng)信號抗擾度試驗等級和試驗要求4.1諧波組合試驗等級和要求1）平頂波平頂波試驗等級見下表：

平頂波試驗時間（Duration）要求為2分鐘，測試波形示意圖如下：

2）尖頂波尖頂波試驗等級見下表：

尖頂波試驗時間（Duration）要求為2分鐘，測試波形示意圖如下：

4.2掃頻試驗等級和要求掃頻試驗時的頻率等級如下表：

各頻率范圍的掃頻幅值見上表，頻率掃描的速率不小于每10倍頻程5分鐘。掃頻中遇到EUT性能異常的頻點以及所由的諧振點，應(yīng)在每個頻率點駐留是按至少為120s。測量波形如下：

4.3單個諧波、諧間波試驗等級和要求1）單個諧波單個諧波的試驗等級如下表：

在2f1~40 f1頻率范圍內(nèi)將上表幅值單個正弦波電壓施加到基波電壓U1上，每個頻率施加時間（Dwell Time）為5s，間隔（Pause Time）1s再施加下一個頻率。大于或等于3%等級的諧波電壓（直到9次諧波）時，在基波0和180相位應(yīng)分別施加試驗等級，小于3%的試驗等級的諧波電壓沒有相位要求。試驗波形如下：

2）諧間波諧間波試驗等級見下表：

諧間波試驗每頻率步長施加時間（Dwell Time）為5s，間隔（Pause Time）1s再施加下一個頻率。諧間波的頻率步長見下表：

諧間波測量波形如下：

4.4Meister曲線試驗等級和要求Meister曲線試驗等級如下：

Meister曲線試驗適用于等級2的產(chǎn)品。試驗時，頻率掃描的速率不少于每10倍頻程5分鐘。Meister曲線波形如下：

5諧波、諧間波及電網(wǎng)信號抗擾度試驗流程為了簡化試驗，依照試驗等級，諧波、諧間波及電網(wǎng)信號抗擾度測試可分為兩個試驗流程圖：Class 1/Class 2試驗流程圖、Class 3試驗流程圖。

Class 1和Class 2試驗流程圖

Class 3試驗流程圖6測試布置單相EUT試驗布置示意圖:

三相EUT試驗布置示意圖:

審核編輯 ：李倩