权威分析:电梯变频器谐波治理标准的国内外要求对比
2025-11-15

随着城市化进程的不断加快,高层建筑数量迅速增长,电梯作为垂直交通的核心设备,其运行稳定性和电能质量受到越来越多关注。在电梯控制系统中,变频器广泛应用于调速控制,显著提升了运行效率与乘坐舒适性。然而,变频器在工作过程中会产生大量谐波电流,对供电系统造成污染,影响其他电气设备的正常运行,甚至可能引发电网故障。因此,针对电梯变频器产生的谐波进行有效治理,已成为电气工程领域的重要课题。目前,国内外在谐波治理方面已形成一系列标准和规范,但在具体要求、限值设定及测试方法上存在一定差异。

国际电工委员会(IEC)发布的 IEC 61000-3-2IEC 61000-3-12 是全球范围内广泛采用的电磁兼容性(EMC)标准,专门用于限制低压电气设备产生的谐波电流。其中,IEC 61000-3-2适用于额定电流小于等于16A的设备,而IEC 61000-3-12则覆盖16A至75A之间的设备。电梯变频器通常属于后者范畴。该标准根据设备类型划分了不同类别的谐波发射限值,例如Class A类适用于一般工业设备,其奇次谐波(如3、5、7次)有明确上限。此外,IEC标准还强调了总谐波畸变率(THD)的控制,并建议通过增加输入电抗器、使用有源滤波器或采用多脉整流技术等手段进行治理。

相比之下,中国国家标准 GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》 虽然发布较早,但至今仍是中国电力系统谐波管理的主要依据。该标准以电压等级为基准,规定了不同电压等级下各次谐波电压含有率(HRU)和总谐波畸变率(THDu)的限值。例如,在10kV电网中,电压总谐波畸变率不得超过4%,其中5次谐波电压含有率不超过3%。值得注意的是,GB/T 14549是从电网侧出发,侧重于公共连接点(PCC)的谐波指标,而非直接针对单个设备的发射限值。这意味着电梯变频器的谐波影响需通过整体配电系统的评估来判断是否超标,缺乏对设备源头的精细化管控。

近年来,中国逐步引入并等效采用IEC标准体系。例如,GB 17625.1-2022《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》 已与IEC 61000-3-2:2018实现技术接轨,但在大电流设备领域,如电梯常用的中大功率变频器,国内尚无完全对应IEC 61000-3-12的强制性国家标准。这导致在实际工程验收中,部分项目仅依据GB/T 14549进行检测,忽视了设备级的谐波发射特性,容易出现“系统合规但设备污染严重”的现象。

从技术要求来看,欧美国家普遍执行更为严格的谐波控制策略。以德国为例,其 VDE-AR-N 4105 标准不仅要求分布式电源具备低电压穿越能力,还明确规定非线性负载必须配备有效的谐波抑制措施,否则不予并网。美国IEEE Std 519-2022《Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems》则提出了“责任分摊”原则,即用户侧设备产生的谐波不得超过电网接纳能力的一定比例,并推荐使用有源滤波器(APF)或混合滤波方案进行动态补偿。这些标准体现出“源头治理+系统监控”的双重机制,强调预防为主。

反观国内,尽管一些高端写字楼、医院和轨道交通项目已开始主动配置谐波治理装置,如进线电抗器、直流电抗器或有源滤波器,但大多数民用建筑仍停留在被动应对阶段。主要原因包括:一是相关标准执行力度不足;二是初期投资成本考量导致开发商倾向于简化配置;三是设计院与供电部门之间协调不畅,缺乏统一的技术审查流程。

未来发展趋势表明,随着智能电网和绿色建筑理念的推广,谐波治理将从“事后补救”向“事前设计”转变。一方面,应加快制定和完善针对大功率非线性负载(如电梯、空调主机)的专用谐波发射标准,填补现行标准空白;另一方面,推动将谐波指标纳入建筑电气设计规范和节能评估体系,强化全生命周期管理。同时,鼓励采用高功率因数、低谐波的AFE(有源前端)变频器替代传统六脉整流产品,从根本上减少谐波源。

综上所述,国外在电梯变频器谐波治理方面已建立起较为完善的设备级与系统级协同标准体系,注重源头控制与先进技术应用;而我国虽已有基础框架,但在标准细化、执行监管和技术引导方面仍有提升空间。加强标准对接、完善检测认证机制、推广高效治理方案,是实现高质量供用电环境的必由之路。

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