您的系统谐波污染严重么？谈谈谐波畸变率

知识点：总谐波畸变率

“您的配电系统谐波污染很严重，谐波畸变率这么高，都30%多了，需要治理！”

“谐波太大，对用电设备会造成严重威胁，您看看仪表上的谐波畸变率都45%了！”

“这个谐波畸变率才6%，有那么严重么？”

……

如果您是企业电气管理人员，对上面的对话一定不陌生。

近几年，随着电力系统谐波问题被广泛的提及，每个电气管理者都对谐波有了足够的认识，但如何判断一个系统的谐波污染程度，似乎是一个既清晰又模糊的问题。

清晰，是因为针对谐波污染程度，国家标准《电能质量 公共电网谐波》有着清晰的定义和判断标准，电能质量仪表可以测量出明确的谐波参数；

模糊，是因为我们常用的谐波畸变率，也是电能质量仪表可以方便且直接测量出的百分数，能直接体现谐波污染么？往往又不是一个肯定的答案。

在谈谐波畸变率之前，先思考一个我们日常生活中的常识：

“一个人是喝啤酒容易醉还是喝白酒容易醉？”

“那要看喝多少了？”如果有人问你这个问题，我相信你会这样反问。即，是否醉酒和酒精度有关，也和喝的量有关。

说完生活中的例子，我们回到谐波问题上来，总谐波畸变率（THD）是我们最常用的衡量电力系统谐波污染程度的指标，包括相关技术标准，电气仪表中都以THD作为电力谐波污染的指标。THD也是个直观易懂的指标，简单讲就是系统中的谐波含量占基波含量的百分比，类似酒类产品的酒精度。 

THD是个统称参数，实际应用中，我们判断电力系统的电能质量会考虑电压和电流两个指标，分别采用电压总谐波畸变率（THDu）和电流总谐波畸变率（THDi）表示，定义就细化为谐波电压/电流含量占基波电压/电流含量的百分比。

我们先看看THD_u，一般情况下，我们的电力系统电压是一定的，根据不同的用电场合，采用不同的电压等级供电，如低压400V，中高压10kV，35kV等。对于一个给定的电压等级的电网系统，THD_u的大小可以科学而清晰的体现该系统的谐波污染程度，因为THD_u计算公式中的分母：基波电压U₁是一定的，于是，谐波电压U_H越大THD_u就越大。国家标准对谐波电压的限值就是采用THD_u这个直观的指标。

《电能质量 公共电网谐波》谐波电压限值

接下来我们来看电流总谐波畸变率（THD _i ），从THD _i 的定义和计算公式看，THD _u 的意义是相似的，但THD _i 能同样科学而清晰的衡量一个系统的谐波污染程度么？

我们再来举个例子，一台配置了变频器的37KW/380V电动机，在正常负载运行时测量基波电流为50A，测量谐波电流是15A，那么仪表中显示的THD_i=30%。

同样这台电动机，当轻载运行时，测得的基波电流为10A，测得的谐波电流为5A，这时仪表中显示的THD_i=50%。

从这个例子我们可以理解，THD_i往往不能全面而准确的反映谐波电流情况。这是因为在计算THD_i时，分母，即基波电流值是不固定的，因此计算出的电流总谐波畸变率只有在特定负荷率的前提下才具备一定的参考意义，与前面那个啤酒和白酒的例子有着同样的道理。

衡量谐波电流对系统的污染更重要的指标是谐波电流量，它可以反映谐波源对谐波系统污染贡献程度，也可以根据电网系统的规模，对允许注入电网的谐波电流量进行合理的限制。国家标准即采用谐波电流允许值来限定用户向电网接入点的谐波电流注入量。

《电能质量 公共电网谐波》谐波电流限值

      看了上面的内容，相信各位对总谐波畸变率（THD）的概念和应用有了更清晰的了解，THD作为衡量电力系统谐波污染程度的指标被广泛的应用于谐波测量分析、标准制定、滤波效果评估等场合，正确认识THD_u和THD_i在电压和电流谐波分析中的应用特点和局限性，可以帮助我们科学的判断电力系统谐波污染程度，合理的选择滤波方式，并实施正确的效果评估。

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