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諧波電流和電壓閃爍是電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備電磁兼容性測(cè)試中的兩個(gè)非常重要的檢測(cè)項(xiàng)目。它們主要用于評(píng)估電氣設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的影響，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。

 

一、諧波的產(chǎn)生以及諧波源

 

諧波的產(chǎn)生是由于交流電源線上接入了非線性負(fù)載，長(zhǎng)江的非線性負(fù)載包括開關(guān)電源、變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和熒光燈的電子整流器等。

 

主要的諧波源是一個(gè)直接連接到交流電源線上的全波整流器，其次是大電容輸入濾波器。在這些情況下，當(dāng)輸入電壓大于濾波電容上的電壓時(shí)，電流才流過電源線。結(jié)果電源線的電流只在交流電壓波形的峰值處流過。合成電流波形有豐富的奇次諧波（三次、五次、七次等）。在這種情況下，總諧波失真達(dá)到70％~150％并不罕見。

 

電流脈沖的上升和下降時(shí)間，以及電流波形的振幅決定了出現(xiàn)諧波的數(shù)量。如果沒有某種被動(dòng)或主動(dòng)功率因素校正電路，大多數(shù)開關(guān)電源和變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不能滿足這種要求。諧波電流是指電流波形中包含的高頻成分，通常是由于非線性負(fù)載造成的。例如，現(xiàn)代電子設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、電視等）在工作時(shí)，由于其內(nèi)部電路的非線性特性，可能會(huì)產(chǎn)生諧波。諧波電流會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的損耗增加，甚至可能引發(fā)設(shè)備過熱等問題。在電力系統(tǒng)中進(jìn)行諧波電流測(cè)試，可以幫助識(shí)別和評(píng)估諧波對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的影響，從而采取相應(yīng)的措施進(jìn)行治理。

 

為了緩解這一問題，交流輸入電流脈沖必須延展到一個(gè)周期的較大部分，以減少諧波數(shù)量。正常情況下，電流脈沖的總諧波失真度必須降低到25％或更低才能符合歐盟的要求。

 

二、諧波對(duì)電力系統(tǒng)和用戶的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面

 

1、對(duì)電氣設(shè)備的危害：諧波會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的過熱、振動(dòng)和噪聲增加，從而降低設(shè)備的使用壽命。此外，諧波還可能引起電氣設(shè)備的誤動(dòng)作或損壞，如繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等。

 

2、對(duì)電力系統(tǒng)的危害：諧波會(huì)增加電力系統(tǒng)的損耗，降低系統(tǒng)的傳輸效率。同時(shí)，諧波還可能引起電力系統(tǒng)的電壓波動(dòng)和閃變，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

 

3、對(duì)通信設(shè)備的干擾：諧波會(huì)通過電磁輻射干擾周圍的通信設(shè)備，導(dǎo)致通信質(zhì)量下降或通信中斷。這種干擾可能對(duì)工業(yè)、商業(yè)和居民生活造成嚴(yán)重影響。

 

4、對(duì)用戶的影響：諧波可能導(dǎo)致用戶電器設(shè)備的性能下降或損壞，如照明設(shè)備的閃爍、電視機(jī)的畫面失真等。此外，諧波還可能引起用戶的電氣計(jì)量設(shè)備的誤差，導(dǎo)致用電費(fèi)用的增加。

 

三、諧波電流測(cè)試方法

 

諧波測(cè)試通常通過測(cè)量設(shè)備在運(yùn)行過程中向電網(wǎng)注入的諧波電流來實(shí)現(xiàn)。測(cè)試設(shè)備包括：功率分析儀（用于測(cè)量電流和電壓波形）；諧波分析儀（專門用于分析諧波含量）。

 

測(cè)試步驟如下：

 

設(shè)備的連接：將受試設(shè)備連接到電網(wǎng)，并確保測(cè)試設(shè)備能夠準(zhǔn)確測(cè)量電流和電壓。

 

測(cè)量：在設(shè)備正常運(yùn)行的條件下，測(cè)量電網(wǎng)中的電流和電壓波形。

 

分析：使用諧波分析儀計(jì)算各次諧波的含量，包含總諧波畸變（THD）。

 

評(píng)估：將測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行比較，判斷設(shè)備是否符合要求。

 

四、諧波電流檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定

 

諧波測(cè)試結(jié)果通常以各次諧波電流的幅度和總諧波畸變（THD）來表示。如果設(shè)備的諧波電流不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，則認(rèn)為受試設(shè)備通過了諧波測(cè)試。

 

五、電壓閃爍

 

電壓閃爍是指電壓在短時(shí)間內(nèi)的波動(dòng)現(xiàn)象，通常是由于電力負(fù)荷變化引起的。很多人可能會(huì)認(rèn)為，電壓波動(dòng)和閃爍只會(huì)在大型工業(yè)用電中出現(xiàn)，實(shí)際上，家庭用戶在使用高功率電器（如空調(diào)、冰箱等）時(shí)，也可能會(huì)遇到電壓波動(dòng)問題。這種現(xiàn)象可能導(dǎo)致燈光閃爍，影響生活舒適度。了解電壓波動(dòng)和閃爍的原因，能夠幫助用戶在選擇和使用電氣設(shè)備時(shí)，作出更合理的決策。

 

由于電源線的有限源阻抗，連接到電源線上的設(shè)備改變電流會(huì)使得交流電源線產(chǎn)生相應(yīng)的電壓波動(dòng)。如果電壓變化足夠大，會(huì)產(chǎn)生可察覺的燈光照明變化。如果負(fù)載變化的幅度和頻率過大，燈光的閃爍就會(huì)產(chǎn)生刺激性，令人煩惱。

 

為了確定合適的限值，許多人接受光閃爍實(shí)驗(yàn)，來確定過敏的臨界值。當(dāng)閃爍頻率較低（小于每分鐘一次）時(shí)，交流線電壓變化3％時(shí)就會(huì)使人煩惱。當(dāng)光閃爍頻率大約為每分鐘1000次時(shí)是人們最敏感的。每分鐘1000次的頻率、0.3％的電壓變化與每分鐘低于1次的頻率、3％的電壓變化，對(duì)人造成的刺激是一樣的。當(dāng)頻率為每分鐘1800次以上時(shí)，光閃爍就不會(huì)被人察覺。

 

大多數(shù)EMC發(fā)射要求是基于一個(gè)測(cè)量參數(shù)的大小不超過一定的值。但是，閃爍測(cè)試的不同之處在于需要進(jìn)行大量的測(cè)試，然后對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，來確定是否超過限值。

 

對(duì)于大多數(shù)設(shè)備而言，這個(gè)要求不是問題，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電流從而切斷交流電源線。但是，對(duì)于突然開啟會(huì)產(chǎn)生大電流的加熱器或者重載的電機(jī)等產(chǎn)品而言，這種要求就成為一種問題。如：當(dāng)空調(diào)壓縮機(jī)或復(fù)印機(jī)的大型加熱器突然開啟時(shí)的情況。

 

六、電壓閃爍的產(chǎn)生的主要原因

 

1、負(fù)載變化

 

當(dāng)負(fù)載在電源系統(tǒng)中發(fā)生變化時(shí)，例如突然的負(fù)載增加或減小，電源電壓可能會(huì)瞬時(shí)下降或升高，導(dǎo)致電壓閃爍。這通常在大功率設(shè)備啟動(dòng)或停止時(shí)發(fā)生，如電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、空調(diào)開關(guān)等。

 

2、電源電壓調(diào)整

 

電力系統(tǒng)會(huì)根據(jù)需求調(diào)整電源電壓，以保持電網(wǎng)的穩(wěn)定性。這種調(diào)整可能導(dǎo)致電壓的周期性變化，稱為電壓調(diào)整。

 

3、電源故障

 

電力系統(tǒng)中的故障，如電源線路中的短路、斷路或設(shè)備故障，都可能導(dǎo)致電壓閃爍。

 

4、電源波動(dòng)

 

可能有其他電源干擾，如電源波動(dòng)、諧波或噪聲，也會(huì)引起電壓閃爍。這些干擾可能來自其他設(shè)備或系統(tǒng)，或者是由于電源質(zhì)量問題引起的。

 

5、電源阻抗

 

電源系統(tǒng)中的電阻、電感和電容元件會(huì)影響電壓的穩(wěn)定性。不穩(wěn)定的電源阻抗可能導(dǎo)致電壓閃爍。

 

6、電網(wǎng)問題

 

電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)問題，如電壓暴漲、電壓暴跌、電流突變等，都可能導(dǎo)致電壓閃爍。

 

7、瞬時(shí)負(fù)載變化

 

一些設(shè)備在瞬間需要大量電力，例如電弧爐、電焊機(jī)等，它們的啟動(dòng)和停止可能導(dǎo)致瞬時(shí)電壓變化。

 

七、電壓閃爍測(cè)試方法

 

閃爍測(cè)試通過通過測(cè)量設(shè)備在運(yùn)行過程中引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

 

測(cè)試設(shè)備包含：電壓波動(dòng)和閃爍測(cè)量?jī)x（用于測(cè)量電壓波動(dòng)和閃爍的幅度和頻率）；功率分析儀（用于測(cè)量設(shè)備功率的變化）。

 

測(cè)試步驟如下：

 

設(shè)備的連接：將受試設(shè)備連接到電網(wǎng)中，并確保測(cè)試設(shè)備能夠準(zhǔn)確測(cè)量電壓。

 

測(cè)量：在設(shè)備正常運(yùn)行的條件下，測(cè)量電網(wǎng)中的電壓波動(dòng)。

 

分析：使用閃爍測(cè)量?jī)x計(jì)算電壓波動(dòng)的幅度和頻率，并評(píng)估閃爍的嚴(yán)重程度。

 

評(píng)估：將測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行比較，判斷受試設(shè)備是否符合要求。

 

八、電壓閃爍檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定

 

閃爍測(cè)試的結(jié)果通常以電壓波動(dòng)的幅度和閃爍指數(shù)（Pst和PIt）來表示。Pst是短時(shí)間閃爍指數(shù)，PIt是長(zhǎng)時(shí)間閃爍指數(shù)。如果設(shè)備的閃爍指數(shù)不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，則認(rèn)為設(shè)備通過了閃爍測(cè)試。