电压畸变率

电压畸变率（Voltage Distortion Rate），也称为电压总谐波畸变率（Total Harmonic Distortion of Voltage，简称THDu），是衡量电力系统中电压波形偏离理想正弦波程度的关键指标，主要用于评估谐波对电压质量的影响。

1.1.电压畸变率指电压总谐波有效值（各次谐波有效值之和）与基波电压有效值的百分比，计算公式为： 

1.2.其中：  

Un：第n次谐波电压的有效值（n ＞2，即除基波外的所有谐波）；  

U1：基波（频率为50Hz或60Hz，取决于电网）电压的有效值。  

1.3.例如，若某点电压中基波有效值为220V，二次谐波有效值为5V，三次谐波有效值为3V，则THDu为：  

2.1.电压畸变主要由非线性负载引起，这类负载的电流-电压特性呈非线性（电流波形偏离正弦波），导致电网电压波形发生畸变。常见来源包括：  

⑴电力电子设备：变频器、整流器、逆变器、开关电源等；  

⑵电弧类设备：电弧炉、焊接设备；  

⑶其他非线性负载：LED照明、计算机、UPS等。  

2.2.这些设备在运行时会产生大量谐波电流，注入电网后，由于电网阻抗的存在，谐波电流会在电压上叠加，形成电压畸变。

电压畸变会对电力系统和用电设备造成多方面影响：  

⑴设备损坏：谐波可能导致变压器、电动机等设备过热、效率下降，甚至绝缘老化加速；  

⑵保护误动作：畸变的电压可能使继电保护装置、电能表等误判，引发误跳闸或计量误差；  

⑶通信干扰：高频谐波可能通过电磁耦合干扰通信线路，影响信号传输；  

⑷电能质量下降：导致电压波动、闪变，影响敏感设备（如医疗设备、精密仪器）的正常运行。

不同和行业对电压畸变率有明确限值要求，以保障电能质量。例如：  

⑴中国标准GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》规定：  

 ①公用电网公共连接点（PCC）的THDu一般应≤4%（10kV及以下系统）；  

②特定用户（如冶金、化工等高谐波源用户）需根据协议进一步限制（可能要求≤3%或更低）。  

⑵国际电工委员会IEC 61000-2-2等标准也给出了类似限值，通常要求THDu≤5%（通用场景）。

5.1.检测：通过电能质量分析仪（如Fluke 435、Hioki 3196等）直接测量电压波形，计算THDu；也可通过谐波分析软件对采集数据进行分析。  

5.2.治理：主要通过安装有源滤波器（APF）、无源滤波器或静止无功发生器（SVG）等设备，滤除谐波电流，从而减少电压畸变。

电压畸变率是反映电网电压波形质量的核心指标，其大小直接关联电力系统的安全性和用电设备的可靠性。通过监测和控制THDu，可有效提升电能质量，保障电力系统的稳定运行。