一文了解电压谐波

一文了解电压谐波

我们经常会听到谐波，到底什么是谐波，怎么定义的？为什么要关注谐波？什么时候关注谐波？谐波如何计算或标准规定的谐波的算法是怎样的？GB关于电压谐波又是如何评估的？带着诸多的问题，我们一起来了解。

01电压谐波：藏在正弦波里的“污染”

理想的电压波形是纯净的频率为50Hz的正弦波，谐波是掺入的其他频率电压信号，过高的谐波含量对电气设备的安全和经济运行有影响，是尽量要避免的。

需要专业的满足标准算法的仪器将其分离出来去考核和评估。

1谐波及间谐波

当电网电压波形偏离理想正弦波时，其畸变成分即为电压谐波。若畸变频率为基波（50Hz）的整数倍（如5次谐波=250Hz），称为整数次谐波；非整数倍则为间谐波（如1627Hz）

如何显示？

%（各次谐波含量和基波数值的比例）或者RMS值表示

计算方法：

傅里叶变换：任何周期交流信号，无论它的波形是什么，都可以分解为多个正弦波之和（5Hz一根谱线，谐波计算三根谱线，间谐波计算谐波之间的7根谱线）：频率为基波（h1）的正弦分量+频率为的基波的整数倍的正弦分量，即谐波（hn）

例：

2电压总畸变率-Uthd

基本概念

THD（Total Harmonic Distortion）是总谐波畸变率，用来表示电压波形总体畸变的严重程度。波形的谐波含量越大，波形失真越严重，THD数值越大；反之，THD数值越小。

部分标准对THD评估的算法要求：

EN 50160评估	国标GB/T 14549	国标GB/T 755
评估40次	评估50次	同步发电机（例，柴油发电机组）评估100次

用户可根据不同的测试需要选择合适的仪器，Fluke几款主力型号的THD测试功能对比

新一代Fluke 1770系列仪器：40次、50次、100次，同时给出!

测试界面：

3主要产生源

工业设备：变频器、晶闸管整流器（产生5/7/11次谐波）。

新能源装置：光伏逆变器、充电桩（含高频超谐波）。

民用负载：LED灯、计算机（3次谐波叠加致中性线过载）。

02谐波危害

1谐波电压过高对负载和供电设备的影响及破坏力远超想象，堪称电气设备的“隐形杀手”

导致电气设备（电机、变压器等）异常发热，高次谐波的集肤效应会引起线缆过热，温度过高，绝缘材料的性能会逐渐下降，直至失效，导致漏电，设备损坏等恶劣结果

会引起谐振，损坏电容柜，影响企业正常供用电，甚至导致生产损失

影响节能目标的达成，电能的转换效率降低，等

2典型案例

03谐波的精准测试

150次谐波

经典FFT算法的局限

传统FFT受频谱泄漏和栅栏效应影响，在非同步采样时误差显著，尤其对间谐波（如82Hz）定位偏差＞10%

按照IEC、GB要求，国标报表评估、现场故障诊断，电压谐波含量应选“子组算法”

以测试实例说明“子组算法”？

标准源+测试仪器，信号源设置

测试结果:

三种方法，测量结果对比表

结论：

中国国标报表评估、现场故障诊断，应该正确“子组算法”

2高频谐波：为何测量频带要增加至30kHz甚至更高？

高频谐波物理特性与基波频率无关，高频率的谐波成分不以基频的“n倍”来表示，不标为“第n次谐波“而是频谱含量表示。

测试的意义/高频谐波的危害：

新一代仪器合乎新标准算法

Fluke 1770系列支持35组高频谐波（2-9kHz，带宽200Hz）+11组超谐波（9-30kHz）测量，带宽2kHz。

分析软件显示界面：

04电压谐波如何评估？

1依据的标准：GB/T 14549-93《电能质量公用电网谐波》

适用于：

交流额定频率为50Hz，标称电压110kV及以下的公共电网。标称电压为220kV的公共电网参照110kV执行。

不适用于：

暂态现象和短时间谐波

企业内部电能质量检测，有不少用户咨询如何直接出具测试报告

2国标规定的限值表

05精准治理：前提是“测得到”及“治得准”

1源头阻断（优选方案）

工业变频器：加装12脉冲整流器，将5/7次谐波转化为更高次（11/13次）

数据中心UPS：禁用无源滤波器，改用分布式APF（有源滤波器），避免谐振放大（案例：某银行数据中心谐波THD从12%降至3%）

2系统级净化

敏感设备防护：为服务器配置调节装置，隔离电网谐波电压

电容柜改造：串联合适电抗率的电抗器，抑制5次以上谐波放大

3智慧评估闭环

高精度测试→定位谐波源→定制治理方案→实时监测验证

06结语：谐波检测和治理是技术，更是责任

电压谐波已从“隐形问题”升级为“显性风险”——小到电费异常，大到设备爆炸，精准测试是破解困局的第一步。

记住三个黄金法则：

全频段测试：从50次到100次，高频超谐波不容忽视，全面体检；

合乎标准的算法：保证测量结果的一致性和有效性

治理闭环：源头阻断＞末端修补

行动号召

让每一伏电，都保持尽可能纯净

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