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三次谐波对电能计量及中性线的影响

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王庆龙

摘要：三次谐波不仅会降低电力设备的使用寿命，而且会增加电能消耗。此外，还将严重影响电力设备的正常运行，甚至可能造成安全事故，严重影响议会的正常发展和人民的正常生活生产活动。本文三次谐波对电能计量及中性线的影响进行了探讨。

关键词：三次谐波;电能计量;中性线;影响

0前言

电能计量系统是供、用电双方发生经济纠葛的根本“中介”，其工作准确性牵涉到经济利益。电能计量系统由TV、TA、计量二次回路和电能表等组成。根据电能计量系统运行大数据的统计，谐波条件下的计量误差具有增大趋势。

1各类电能计量模式分析

当前，国内外系列标准虽然关注到谐波问题，但未出台具体的针对谐波电能计量的方法。因此，要确立谐波环境下的合理化计量模式，首先对现存计量方式进行分析。现电能计量模式有3种。

a.基波计量模式。特点是只计量用户消耗的基波功率，采用基波电能表。在这种模式下，CVT对谐波的不适应不会影响到计量系统整体。

b.全波计量模式。特点是能将基波和谐波统统计入电费（理论上），采用宽频响应型电能表。这是现在国内计量的主流模式。

c.基波、谐波单独计量模式。即安装2种表计，以基波表测量基波功率消耗，以谐波表测量发出或吸收的谐波功率。

事实上，3种计量模式并无明显区别（不同类型负荷对应的最合理模式不同）。如：针对发热性负荷，因其基波和谐波有功均被利用，择定全波计量最为合理;对于电机用户，因其做功大小只与基波电能有关，择定基波计量相对公平。随着电力使用面的不断拓展，电网中非线性负荷也日趋复杂。

对于这些用户的计量模式选择相对困难：①若仅考虑计量需要，因非线性用户也吸收谐波，采用全波计量是首选;②非线性用户往往向电网注入新的谐波，为惩罚考量，采用基波、谐波单独计量模式更契合供电公司维护电网安全的需要。具体选择哪一种模式，需要根据不同时段的管理做出决策。

2三次谐波的基本概念

在我国的供电系统中，人们对220V，50Hz电力使用最为广泛。在通常情况下，其电压波形与电流波形均为正弦波。但是随着社会的不断前进与发展，社会发展与人民的生活与生产活动对电能的需求也在日益加大，与此同时，各种各样的电器也走进了人们的生活中，并获得了广泛的使用，这其中就包括了非线性负荷电器，这会导致电力系统的电流与电压发生一定的变化。在对电力系统的。电流与电压波形进行傅里叶分解时，发现其中还夹杂了150赫兹的交流正弦波。由于150赫兹的交流正弦波在数量上是50赫兹的三倍，我们将其称为三次谐波。

3三次谐波对电能计量与中性线的影响

3.1三次谐波对电能计量的影响

电能计量装置通常分为两种，一种是电磁式互感器的电能计量装置，另一种是电容式互感器的电能计量装置。在发生三次谐波污染的情况下，会使得电磁式互感器电能计量装置发生磁滞或饱和现象，这些现象都会导致电能计量误差现象的发生。而电容式互感器电能计量装置由于幅频特性与相频特性，无法保证对三次谐波测量的准确性。总而言之，三次谐波污染会对电能计量的准确性产生不利的影响。

3.2三次谐波对中性线的影响

随着时代的发展，各种各样的变频家电走进了人们的日常生活当中，例如，变频空调、变频洗衣机以及微波炉等。这些变频电器都是非线性负载，而且在运行过程中三次谐波分量占有很大的比重，与此同时，还带来了严重的三次谐波污染。这不仅会导致电力系统的损耗大大增加，对于三相四线制系统以及三相五线制系统中，损耗尤为明显，而且还会导致中性线的负载也加大。这对于电力系统的稳定与安全有着极为不利的影响，甚至会导致安全事故的发生。

4三次谐波污染的防治措施

4.1三次谐波滤波器的使用

在对三次谐波污染进行防治的过程中，可以充分利用滤波器来对谐波电压或谐波电流进行滤除。在使用滤波器对三次谐波污染进行防治的实践过程中，发现滤波器与三次谐波源头的距离与防治效果具有很大的关联，而且距离越近，效果越好。另外，并联型的三次谐波滤波器不仅可以有效的降低三次谐波电流，而且还可以实现对三次谐波电压的降低。因此，通过在非线性负荷较大的供电点并联三次谐波滤波器，可以在一定程度上减轻谐波污染带来的危害。

4.2带中性线低压供电系统

对带中性线低压供电系统进行三次谐波污染的防止措施主要有以下几种：a.采用被动式串联型的滤波器。这种方式虽然对三次谐波污染的治理上具有一定的效果，但是，也会引发低压母线电压上升的现象。除此之外，还会引起中性线阻抗的上升。这些问题不仅会导致接地故障保护功能不能得到充分的发挥与展现，而且还会在一定程度上制约电网运行质量的提升。b.改变Satons变压器绕组接法的方法。这种方法对于降低高压侧的三次谐波有着显著的效果。但是该方法在使用时必须严格要求三相负荷的完全相同，在实现上具有一定的难度与复杂性。c.可以采用