谐波测试仪的使用 - 图文

谐波测试仪的使用

1、 总则

（1） 电能质量的现状

随着高科技产业的发展，电力用户对供电质量和可靠性越来越敏感， 电器设备的正常运行甚至使用寿命都与之息息相关。电能质量问题又可分为电压质量和电流质量两个方面。电压质量问题指会影响用户设备正常运行的 不理想的系统电压，包括电压的闪变(Flick)、瞬时过电压(Swell)、谐波畸变 (Harmonics)、各相电压不平衡(Unbalance)等情况；电流质量问题指电力电子 设备等非线性负荷给电网带来的电流畸变，包括流入电网的谐波电流，以及无功、不平衡负荷电流、低频负荷变化造成的闪烁等。

目前电能质量问题主要由负荷方面引起。例如冲击性无功负载会使电网电 压产生剧烈波动，降低供电质量。随着电力电子技术的发展，它既给现代工业带来节能和能量变换积极的一面，同时电力电子装置在各行各业的广泛应用又对电能质量带来了新的更加严重的损害，已成为电网的主要谐波污染源。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，使绝缘老化，寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波还会引起电力系统局部发生并联谐振或串联谐振，使谐波含量被放大，致使电容器等设备烧毁。 （2） 谐波的产生

谐波的产生：冶金、石化、矿山、建材、钢铁、医疗、 给排水，以及大、中型企业的变电所或配电室的电力系统中都包含有大量的谐波源，谐波主要是由各种电力电子装置（含家用电器、计算机等的电源部分）、变压器、发电机、变 频器、电弧炉、荧光灯等。在电力电子装置大量应用之前，最主要的谐波源是电力变压器的励磁电流，其次是发电机。在电力电子装置大量应用之后，它成为最主要谐波源。 （3） 谐波的危害

谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的使用效率，大量的3次谐波流过中线时会使线路过热甚至发生火灾。 谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外， 还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。

谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短以至损坏。 谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述两项危害大大增加，甚至引起严重事故。

谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不正确。

谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者引起噪声，降低通信质量；重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。 （4） 谐波测试的必要性

不同的谐波源产生的谐波含量具有很大的差异性，不同的用户其负载使用的 情况也不同。同样的谐波源在不同场合、不同用户那产生的谐波危害也不一样，有可能会加重，也有可能会减弱。因此，需要对具体用户进行具体分析。 通过对现场用户负载实际运行情况的了解，对用户实际电能质量的测试，掌握其具体谐波含量，对其数据进行分析，以达到最好的滤波补偿效果。

2、 现场交流需要了解掌握的内容

测试人员到达现场后，应与用户相关技术人员充分交流，掌握所需项目信息， 以便后期的方案设计。需要了解掌握的内容包括如下： （1） 电力系统图

最好能拷贝到电子版用户的电力系统图，通过系统图我们可以了解到用户的设备组成情况，以免用户在口述时有遗漏的。 （2） 谐波测试考核点(PCC点)

应了解用户谐波测试考核点（PCC点）的具体位置；掌握PCC点母线的最大、最小短路容量；PCC点协议用电量占供电系统容量比例。谐波计算分析、仿真时需用到。

（3） 主变压器参数信息

详细记录用户主变压器的相关参数信息，包括：主变压器容量（kVA）、一次/二次电压变比(kV)、一次/二次电流(A)、短路阻抗(%)、空载损耗（kW）、负载损耗（kW）、空载电流（A）、变压器接法（Y/Δ点数）、其他有关信息。 （4） 主要谐波源专用变压器参数信息

详细记录用户主要谐波源专用变压器的相关参数信息，包括：变压器容量（kVA）、一次/二次电压变比(kV)、一次/二次电流(A)、短路阻抗(%)、空载损耗（kW）、负载损耗（kW）、空载电流（A）、变压器接法（Y/Δ点数）、其他有关信息。

（5） PCC点至主变的电缆型号、长度

了解用户PCC点至主变压器的连接电缆的规格型号、长度，计算线路阻抗用，分析系统阻抗。

（6） 若用户原先配有补偿装置应了解其具体配置

若用户原先配有补偿装置应充分了解其具体配置，包括：安装位置、容量、额定电压、补偿方式、接法、电抗率等相关参数。看其是否可继续使用，是否会与我方设计的滤波补偿装置相冲突，是否会引起谐振等。 （7） 主要谐波源的具体情况

应向用户详细了解主要谐波源的相关信息，包括：谐波源的性质（变频器、电弧炉、中频炉、电动机、轧机等）、整流脉动数、功率整流类型（可控硅整流/二级挂整流）、设备容量、数量。如为多个谐波源因分别记录。 （8） 用户用电情况

应掌握用户的具体用电情况，包括：每月的有功功率平均值、每月无功功率平均值、当前平均功率因数、目标功率因数、用户近半年的有功实际消耗量、用户近半年的无功实际消耗量、工作制式（8/24小时）、各种负荷状态下的功率因数、近期用电设备增加情况。 （9） 谐波测试注意事项

测量的谐波次数一般为第2到第25次，根据谐波源的特点或测试分析结果。 对于负荷变化快的谐波源（例如：炼钢电弧炉、晶闸管变流设备供电的轧机、电力机车等），测量的间隔时间不大于2min，测量次数应满足数理统计的要求，一般不少于30次。

谐波测量的数据应取测量时段内各相实测量值的95%概率值中最大的一相值，作为判断谐波是否超过允许值的依据。但对负荷变化慢的谐波源，可选五个接近的实测值，取其算术平均值。

为了实用方便，实测值的95%概率值可按下述方法近似选取：将实测值按由

大到小次序排列，舍弃前面5%的大值，取剩余测值中的最大值。

参考《谐波测试报告》。 3、 测试仪器的具体使用方法

测试仪器： Fluke 435（含本体、数据线、电源、电压钳、电流钳） 注意：我公司购买的Fluke 435 谐波测试仪具有3种电流钳（5A、400A、 3000A），应根据现场实际使用情况选配合适的电流钳。

测试配套安全设施： 安全帽、绝缘手套、绝缘鞋

注意：现场谐波测试人员测试前，应将配套安全设施佩戴好，并且测试时至 少有2人在场，严禁1人单独操作。

测试地点：用户PCC点考核侧。

注意：如进行6kV以上高压谐波测试，应在用户主变压器后进线柜进行测量，在二次端进行测量，选用5A电流钳；如进行400V低压谐波测试，应在用户主变压器后进线柜进行测量，根据用户低压侧额定电流，选用400A或3000A电流钳。

具体测试步骤： （1） 测试仪输入端连接

对于三相系统，按图1所示连接。首先将电流钳夹在A相（L1）、B相（L2）、 C相（L3）及N相（中性线）导体上。钳夹上标有箭头（应从负载端流出指向变压器端），用于指示正确的信号极性。

接下来，完成电压连接：先从接地（Ground）连接开始，然后依次连接N、A(L1)、B(L2)和C（L3）。记住要复查连接是否正确。要确保电流钳夹牢固并完全夹钳在导线四周。

如测试时间较长，看电池用量是否充足（电池满格状态下可供3小时测试），如电量不够，还应连接上电源。

图1 分析仪与三相配电系统的连接

（2） 测量模式快速概览 “SCOPE”—— 示波器模式 测量模式 示波器波形 示波器相量

“MENU”——测量菜单 通过菜单（MENU）键可以使用的测量功能。有下列功能可用： 测量模式 V/A/Hz 屏幕类型 计量屏幕 趋势图 骤升与骤降 趋势图 事件表 谐波 条形图 测量结果表示方法 数值：电压、电流、频率及波形因数。 计量屏幕中的数值相对于时间的趋势。 相对于时间的快速更新趋势图：电压/电流 记录违反极限值的事件：标准/详细表格可用 电压/电流/功率谐波、谐间波、总谐波失真（THD）、DC 计量屏幕 一组谐（间）波的数值 否/否 否/否 光标/缩放 否/否 是/是 是/是 否/否 是/否 屏幕类型 波形 矢量图 测量结果表示方法 示波器显示电压/电流及数值 电压/电流相位关系及数值 光标/缩放 是/是 否/否 功率与容量 计量屏幕 数值：有功功率/视在功率/无功功率/功率因

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