2.4.1 要點。
1.電力系統(tǒng)中的無功功率主要由相位角和高次諧波造成。電力電子設(shè)備等的非線性負(fù)載產(chǎn)生的高次諧波，增加了電力系統(tǒng)的無功損耗。
2.配電系統(tǒng)的合理設(shè)計、用電設(shè)備的正確選型(尤其諧波指標(biāo)的確定)對于提高電能使用效率至關(guān)重要。
3.由于諧波分布的多變性和諧波工程計算的復(fù)雜性，要在設(shè)計階段完全解決諧波問題非常困難，故工程調(diào)試與試運(yùn)行階段的諧波實測與分析，對于電力系統(tǒng)的諧波治理和最終提高電能利用率起著決定性作用。
2.4.2 電網(wǎng)的諧波限值。
1.公共電網(wǎng)。電力公司向用戶提供的電能質(zhì)量應(yīng)符合《電能質(zhì)量公共電網(wǎng)諧波》GB/T 14549-1993的要求。不符合該規(guī)范要求的，應(yīng)采取技術(shù)措施，直至符合該規(guī)范的要求為止。
2.用戶配電系統(tǒng)。
  1）電力系統(tǒng)公共連接點（電源側(cè)）的諧波電壓（相電壓）限值應(yīng)符合表2.4.2-1的要求。

表2.4.2-1  諧波電壓（相電壓）限值

  2）電力系統(tǒng)公共連接點的全部用戶向該點注入的諧波電流分量（方均根）不應(yīng)超過表2.4.2-2規(guī)定的允許值。

表2.4.2-2  諧波電流分量限值

注：當(dāng)電力系統(tǒng)公共連結(jié)點處的最小值短路容量與基準(zhǔn)短路容量不同時，諧波電流允許值應(yīng)進(jìn)行換算。

  3）諧波騷擾的強(qiáng)度分級應(yīng)符合表2.4.2-3的規(guī)定。

表2.4.2-3  低壓電源系統(tǒng)中諧波騷擾強(qiáng)度分級（以基波電壓的百分比表示）

注：該表引自上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑電磁兼容設(shè)計規(guī)范》DC/TJ 08—1104—2005。

  4)建筑物低壓配電系統(tǒng)的諧波騷擾等級應(yīng)符合下列規(guī)定：
    ①醫(yī)院重要手術(shù)室和重癥監(jiān)護(hù)室、計量檢測中心、大型計算機(jī)中心、金融結(jié)算中心等對諧波敏感的重要設(shè)備較多的建筑物中，相關(guān)配電系統(tǒng)主干線的諧波騷擾強(qiáng)度宜達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)。
    ②大型辦公建筑中，動力配電系統(tǒng)主干線的諧波騷擾強(qiáng)度宜達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)。
    ③中、小型辦公建筑中，動力配電系統(tǒng)主干線的諧波騷擾強(qiáng)度宜達(dá)到三級標(biāo)準(zhǔn)。
    ④音樂廳、影劇院等擁有強(qiáng)烈諧波騷擾源的建筑物中，除調(diào)光回路以外的配電干線的諧波騷擾強(qiáng)度宜達(dá)到三級標(biāo)準(zhǔn)。
2.4.3 用電設(shè)備的諧波限值。
注：國家尚無系列化標(biāo)準(zhǔn)，暫時引用上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑電磁兼容設(shè)計規(guī)范》DC/TJ 08一1104-2005，該規(guī)范借鑒了IEC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
1.16A及以下的單相設(shè)備。
  1)除晶閘管調(diào)光型白熾燈以外的照明燈具的諧波電流限值，如表2.4.3-1所列。

表2.4.3-1  設(shè)備諧波電流限值（一）

注：λ是回路功率因數(shù)。
  2）電視接收機(jī)、個人計算機(jī)及其監(jiān)視器、監(jiān)視電視系統(tǒng)的監(jiān)視器等設(shè)備的諧波電流限值，如表2.4.3-2所列。

表2.4.3-2  設(shè)備諧波電流限值（二）

  3）在建筑物中固定安裝的其他設(shè)備的諧波電流限值，如表2.4.3-3所列。

表2.4.3-3  設(shè)備諧波電流限值（三）

2.每相輸入電流大于16A小于75A的設(shè)備。
  1)當(dāng)設(shè)備安裝點的系統(tǒng)短路功率比Rsce≥33時，直接接入電網(wǎng)設(shè)備的諧波電流輸出限值，如表2.4.3-4所列。

表2.4.3-4  設(shè)備的諧波電流輸出限值（Rsce≥33時） 

  2)當(dāng)設(shè)備安裝點的系統(tǒng)短路功率比Rsce符合表2.4.3-5、2.4.3-6范圍時，直接接入電網(wǎng)的三相不平衡、三相平衡設(shè)備的諧波電流輸出限值如表2.4.3-5、2.4.3-6所列。

表2.4.3-5  單相、兩相和三相不平衡設(shè)備諧波電流輸出限值

表2.4.3-6  三相平衡設(shè)備諧波電流輸出極限值

  3)當(dāng)設(shè)備的單相電流大于75A時，其THD_i宜低于35％，但短時工作的設(shè)備(指在正常運(yùn)行過程中，產(chǎn)生暗波的元件或機(jī)構(gòu)不在線的設(shè)備，如帶旁路的水泵軟啟動器等)除外。
2.4.4 諧波的預(yù)防和治理。
1.諧波預(yù)防。
  1) 一般原則。當(dāng)建筑物中所用的主要電氣和電子設(shè)備不符合2.4.3條的規(guī)定時，應(yīng)對此類設(shè)備或其所在線路進(jìn)行諧波治理，且應(yīng)符合下列要求：
    ①區(qū)級或以上醫(yī)院重要手術(shù)室和重癥監(jiān)護(hù)室、計量檢測中心、大型計算機(jī)中心、金融結(jié)算中心等對諧波敏感的重要設(shè)備較多的建筑物內(nèi)，應(yīng)在相關(guān)配電系統(tǒng)主干線上靠近騷擾源處設(shè)置有源濾波裝置。
    ②大型辦公建筑中，宜在動力配電系統(tǒng)主干線上靠近騷擾源處設(shè)有源或無源濾波裝置；當(dāng)采用無源濾波裝置時，應(yīng)注息避免發(fā)生電網(wǎng)局部諧振。
    ③中、小型辦公建筑中，宜在動力配電系統(tǒng)主干線上靠近騷擾源處設(shè)無源濾波裝置并應(yīng)注意避免發(fā)生電網(wǎng)局部諧振。
  2)系統(tǒng)設(shè)計要點。
    ①除低壓用戶外，公共建筑配電系統(tǒng)的接地保護(hù)應(yīng)采用TN—S制。
    ②普通民用建筑配電變壓器繞組應(yīng)采用D，ynll型接線。
    ③諧波騷擾等級為一至三級的建筑物供電配電系統(tǒng)中，涉及主要非線性負(fù)載的配電變壓器的負(fù)載率應(yīng)按下式降容：
降容系數(shù)：

其中系數(shù)K為：

注意，其K值應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的諧波水平確定。也可根據(jù)諧波源負(fù)荷占變壓器的負(fù)荷比例，按圖2.4.4粗略估計降容系數(shù)。
當(dāng)不作計算時，普通配電變壓器的負(fù)載率不宜高于75％。
    ④諧波騷擾等級為四級的建筑物供配電系統(tǒng)中，涉及主要非線性負(fù)載的配電變壓器的負(fù)載率(計算值)應(yīng)按降容系數(shù)D確定，當(dāng)不作計算時，不宜高于70％。
有條件時，可選用按照K系數(shù)制造的專用配電變壓器，其K值應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)后的諧波水平確定，計算方法參見本款③。
    ⑤諧波騷擾等級為四級的建筑物中，功率因數(shù)補(bǔ)償電容器應(yīng)串接適當(dāng)規(guī)格的電抗器，并應(yīng)注意避免發(fā)生電網(wǎng)局部諧振。
    ⑥設(shè)計中，應(yīng)盡可能將非線性負(fù)荷放置于配電系統(tǒng)的上游，諧波較嚴(yán)重且功率較大的設(shè)備應(yīng)從變壓器出線側(cè)起采用專線供電。
    ⑦三相UPS、EPS電源輸出端接地形式為TN時，中性線應(yīng)接地，以鉗制由諧波引起的中性線電位升高。
    ⑧為X光機(jī)、CT機(jī)、核磁共振機(jī)等大功率非線性負(fù)載供電的變壓器和饋線，宜按低阻抗要求進(jìn)行設(shè)計。
    ⑨由晶閘管控制的負(fù)載或設(shè)備宜采用對稱控制，以減小中性線諧波電流。
    ⑩設(shè)計過程中對建筑物的諧波難以預(yù)測時，宜預(yù)留必要的濾波設(shè)備空間。
2.諧波治理方法。
  1)無源吸收諧波裝置。
    ①電容器串接調(diào)諧電抗器，要求見表2.4.4-1。

表2.4.4-1  電容串接調(diào)諧電抗器（一）

當(dāng)變壓器時，可按表2.4.4-2簡化處理。

表2.4.4-2  電容串接調(diào)諧電抗器（二）

串聯(lián)調(diào)諧電抗器配比計算：
調(diào)諧頻率處：

式中：——電抗器基波感抗值；
           ——電抗器基波容抗值；
               h——諧波次數(shù)。

在確定電抗器容量時，應(yīng)使實際調(diào)諧頻率小于理論調(diào)諧頻率(即希望抑制的諧波頻率)，以避免發(fā)生系統(tǒng)的局部諧振。此外還應(yīng)考慮一定裕度，因為當(dāng)電容器經(jīng)長期運(yùn)行后，其介質(zhì)材料絕緣性能將逐年有所退化，從而導(dǎo)致電容值下降，易引起諧振頻率的升高。 一般實際調(diào)諧頻率和電抗器配比可按表2.4.4-3確定。

表2.4.4-3  調(diào)諧頻率與電抗器配比

    ②無源濾波器。常見類型有：
      a. 串聯(lián)調(diào)諧濾波器。由電容器和電抗器串聯(lián)而成，用于調(diào)諧較低次的諧波頻率處。該濾波器阻抗對較低次的諧波頻率呈容性、高阻抗，對較高次的諧波頻率呈感性、低阻抗，即在低于調(diào)諧頻率時呈高阻特性。
      b. 雙帶通濾波器。由一個主電容器、一個主電抗器和一個調(diào)諧裝置串聯(lián)而成，這種濾波器的阻抗在兩個調(diào)諧頻率處到達(dá)最低值。
      c. 阻尼濾波器?？梢允?階、2階和3階的，常用2階的。一個2階的阻尼濾波器由一個電容器與一個電抗器和一個電阻的并聯(lián)組合相串聯(lián)而成，它在一個較寬的頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)為低阻抗，因而具有較寬的濾波頻帶。
  2)有源吸收濾波裝置。常見類型有：
    ①并聯(lián)有源濾波器(工程中較為常用)。
    ②串聯(lián)有源濾波器。
    ③串并聯(lián)復(fù)合型有源濾波器。
  3)無源有源復(fù)合濾波吸收裝置。由無源濾波器和有源濾波器組合而成，由無源濾波器吸收一個或數(shù)個功率較大且穩(wěn)定的特定頻率的諧波，再由有源濾波器消除其余諧波。
  4)靜止無功發(fā)生器(SVG)。無功功率變化較大且諧波嚴(yán)重的系統(tǒng)中宜采用靜止無功發(fā)生器，在進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)耐瑫r，也能在一定程度上實現(xiàn)對諧波的抑制。
  5)濾波器的正確應(yīng)用。各種諧波治理設(shè)備的適用場合不盡相同。配電系統(tǒng)至少滿足下列條件之一時，才可設(shè)置濾波器：
    ①配電系統(tǒng)的自然功率因數(shù)較低，需要作電容補(bǔ)償；
    ②必須降低電壓畸變以避免靈敏負(fù)載被干擾；
    ③必須降低電流畸變以避免饋線(如電纜的中外線等)與設(shè)備（如電容器等)過載。
其中，當(dāng)配電系統(tǒng)中具有相對集中的大容量(如200kV·A或以上)非線性長期穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)載時，宜選用無源濾波器；當(dāng)配電系統(tǒng)中具有大容量(如200kV·A或以上)非線性負(fù)載，且變化較大(如斷續(xù)工作的設(shè)備等)，用無源濾波器不能有效工作時，宜選用有源濾波器；當(dāng)配電系統(tǒng)中既具有相對集中且長期穩(wěn)定運(yùn)行的大容量(如200kV·A或以上)非線性負(fù)載，又具有較大容量的經(jīng)常變化的非線性負(fù)載時，宜選用有源無源組合型濾波器。