摘要：详细叙述了用电设备的谐波、电压波动与闪烁的测量方法及其相关技术标准的要点。
关键词：标准谐波电压波动闪烁测量
Measure of Effect of Equipment Using Electricity
on Electricity Quality Provided by Network
Abstract:Measure of harmonic,voltage fluctuation and flashing as well as those main technical standards are recounted in detail.
Keywords:Standard,Harmonic,Voltage fluctuation,Measure
1引言
供电质量是人们关注的热点，开关电源、晶闸管器件等的大量采用，一方面提高了人们对电能的利用效率，另一方面在电网里形成了大量谐波电流，其后果是使同一电网的其他电子产品受到干扰，谐波电流还会引起电网中线电流的超载，影响电网对电力的传输能力。此外，对交流电源的相位控制还会在电网上引起电流有效值的变化，导致电压有效值明显波动，这种电压波动有可能引起照明装置的闪烁。
为保证电网供电质量和维护人类健康，国际电工委会员（IEC）TC77委员会编制了两个适合于评价16A以下低压设备对电网供电质量影响的标准，分别是：
（1）IEC61000－3－2（1995）《电磁兼容，第3部分：限值，第2章：每相额定电流小于等于16A的低压电器设备所引起的谐波电流发送限值》。
（2）IEC61000－3－3（1994）《电磁兼容，第3部分：限值，第3章：在低压供电系统中，额定电流小于、等于16A设备的电压波动和闪烁限值》。
其中IEC61000－3－2标准已经等同地转化为我国国家标准，GB1765.1－1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流≤16A）》，并已正式出版。
从国际上看，IEC61000－3－2和IEC61000－3－3标准的出版是为了替代IEC在80年代初出版的IEC555系列的标准：
IEC555－1（1982）《家用电器及类似电气设备在供电系统中产生的干扰，第1部分：定义》；
IEC555－2（1982）《家用电器及类似电气设备在供电系统中产生的干扰，第2部分：谐波》；
IEC555－3（1982）《家用电器及类似电气设备在供电系统中产生的干扰，第3部分：电压波动》。
比较IEC61000－3系列与IEC555系列标准的名称，不难看出新标准已扩大了标准的适用范围，从早先的家用电器和类似用途的电气设备扩大到所有接在低压电网中的电气设备，其意义重大。遵守新标准的要求，可保证在低压电网上的所有设备免受谐波和电压波动的危害，及保护用电人员身体的健康。
在欧洲，欧共体几乎是在国际标准出版的同时，将IEC61000－3－2和IEC61000－3－3同步地转化成了欧洲标准，标准号分别是EN61000－3－2和EN61000－3－3。欧共体还规定从1998年7月1日强制执行这两个标准。此举表明，与强制执行其他电磁兼容性标准一样，设备对电网供电质量的影响也将成为国际贸易的重要砝码，任何人不得掉以轻心。
2谐波电流的测试
依据IEC6100032及GB17625.1标准。
2．1谐波测量的数学基础
按数学分析，任何非正弦的周期波形都可以用傅立叶级数表示：
式中F0为直流分量。若进一步设
sinφn=an/Hn
cosφn=bn/Hn
则f(t)可改写成
因此，对非正弦周期性波形的测量，可转变为对其直流分量（如果有直流分量的话）和各次谐波幅值及相角的测量。
2．2设备的分类
按标准要求，对不同的用电设备可用4种类别加以分类，不同类别的设备有不同的谐波电流限值。
A类指三相平衡（各线的额定电流相差不大于20％）的设备，及不属于以下3类设备的其他设备。
B类指便携式工具（特别是指手持式短时工作制电气工具），但对于对称控制的、短时工作制家电设备（如电吹风等）仍按A类设备进行试验。
C类指包括调光设备在内的照明装置。
D类指输入电流有特殊波形的设备（如在输入电路中有整流器及电容器，使输入电流在每半周波内，至少有95％的持续时间是落在以为中心的区域内），且输入的有功功率小于等于600W（对大于600W的设备，仍按A类设备的限值考核）。
A类，C类和D类设备所引起的谐波电流限值分别如表1、表2和表3所示。对B类设备，标准规定取A类设备的1.5倍。
表1A类设备的谐波电流限值
奇次谐波次数最大允许的谐波电流值（A）32.3051.1470.7790.40110.33130.2115h390.15×15/h偶次21.0840.4360.308h400.23×8/h表2C类设备的谐波电流限值
谐波次数用基波输入电流的比例来表示的谐波电流最大允许值22％330×λ％510％77％95％11h39(h仅为奇次谐波)3％注：λ是电路的功率因数
对白炽灯照明装置，如采用相位控制，触发角不应超出145°。
表3D类设备的谐波电流限值
谐波次数每瓦允许的最大谐波电流（mA/W）最大允许的谐波电流（A）33.42.3051.91.1471.00.7790.50.40110.350.3313h39(h仅为奇次谐波)3.85/h0.15×15/h注：“mA/W”限值适用于有功功率大于75W的设备，今后可能会降为50W。
2．3谐波电流测量
谐波电流测量分稳态和暂态两种：
（1）稳态谐波电流测量
若谐波成分与基波的关系具有周期性变化的特点时，可进行稳态谐波电流的测量，GB17625.1－1998标准中提到的限值适合于稳态谐波电流的要求。
（2）暂态谐波电流测量
若谐波成分与基波无周期性变化的关系时，要进行暂态谐波电流的测量，有如下规定：
●若这一情况是由于设备投入或退出过程中引起的，且持续时间小于10s，则这种暂态过程的谐波电流变化可不予考虑。
●若各次谐波的最大持续时间不超过以2.5min为限的观察周期的10％，可允许将各次谐波电流的限值放宽至标准规定稳态限值的1.5倍。
2．4试验线路
图1线路分别适合于单相和三相设备的试验。
对线路各部分都有不同的要求。
（1）试验电源S
试验电源必须具有的性能是：
●内阻要足够小；
●输出电压应在一定范围内可调，以适应各国、各地区对电源电压额定值的要求；
●电压稳定度为±2％；
●频率稳定度为额定频率的±0.5％以内；
●对三相电源，相间基波的相位精度为120°±1.5°；
●试品运行时，试验电源的电压谐波含量要小（如3次，5次，7次，9次及11次以上谐波含量应分别低于额定输出电压的0.9％，0.4％，0.3％，0.2％，0.1％；2次～10次偶次谐波含量均应低于输出额定
图1谐波电流测试线路
（a）单相设备的试验线路（b）三相设备的试验线路
注1：S供电电源，G～供电电源的开路电压，Zs供电电源内阻抗
M测量设备，Zm测量设备的输入阻抗，EUT被试设备
U试验电压，Ih线电流的h次谐波分量。
注2：●标准未规定Zs和Zm的值，但对于因输入电流流过Zm引起的电压降不应超过0.15V(峰值)；
●测量设备的总误差不应超过允许值的5％，或被试设备额定电流的0.2％，两者之中以大者为准。
电压的0.2％）。
（2）试验仪器M
对谐波电流的测量可采用各种波形分析仪器，如选频放大器、外差分析仪、多路无源滤波器、频谱分析仪；也可使用数字滤波器和离散傅立叶变换器等时域分析仪器。但从世界范围来看，各主要厂商所提供的谐波电流测量仪器中，离散傅立叶变换的时域测量仪器正在被考虑为参考测量仪器。
2．5试验中的一些规定
（1）对有功功率小于等于25W的照明设备尚无谐波电流限值的规定，可暂不进行试验。
（2）通常，设备不允许使用不对称供电（指正、负半周电流波形不相同，或每个导通时间内的正、负半周的数目不相同）的控制方法。
（3）对直接利用电源半波整流供电的，其最大功率应小于100W，否则视同超出设备的标准限值。
（4）直接利用电源半波整流供电的设备还可以有双芯电缆供电的短时工作制的便携设备（如电吹风等）。
（5）对加热元件，当输入功率≤200W，或工作未超出D类设备限值时，其供电电源可允许采用对称控制法来控制功率（只要电流波形的正、负两半周是相同的；或每个导通时间内正、负半周数目是相等的）。
（6）在测量中，对大于19次以上的谐波，如果随着谐波次数的增加，频谱成份呈单调下降时，则对19次以上的谐波部分可以不计。
