公用电网谐波GB／T1454993《电能质量公用电网谐波》
GB T 14549
1.6
0.8
5 谐波电流允许值
5.1 公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量(方均根值)不应超过表 2 中规定的允
许值 当公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时 表 2 中的谐波电流允许值的
换算见附录 B(补充件)
表 2 注入公共连接点的谐波电流允许值
标 基准
谐波次数及谐波电流允许值 A
当测量点附近安装有电容器组时 应在电容器组的各种运行方式下进行测量
D2 测量的谐波次数一般为第 2 到第 19 次 根据谐波源的特点或测试分析结果 可以适当 变动谐波次数测量的范围
D3 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
准 短路
电 压 容量 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
MVA
kV
0.38 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 12 9.7 18 8.6 16 7.8
6 100 43 34 21 34 14 24 11 11 8.5 16 7.1 13 6.1 6.8 5.3 10 4.7 9.0 4.3
h=2
A4 谐波电流含量 Ih
∞
∑ IH = (Ih )2
h=2
A5 电压总谐波畸变率 THDu
THDu
=
UH U1
× 100(00)
A6 电流总谐波畸变率 THDi
THDi
=
IH I1
× 100(00)
(A1)
(A2)
( A3) (A4) (A5) (A6)
电力系统的间谐波及其国家标准间谐波及其国家标准
电力系统的间谐波及其国家标准林海雪0引言目前电力系统的谐波问题已引起广泛的关注。
通常的谐波一般指频率为工频(基波频率)整数倍的正弦成分。
现行国家标准《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-1993)只对这类谐波规定了限值和测试方法，而对于间谐波(interharmonics)，2009年颁布了国标《电能质量公用电网间谐波》(GB/T 24337-2009)，但是相关的文献资料却很少，又缺乏测量手段，人们对其关注度较低。
实际上间谐波及其影响广泛存在于电力系统中。
随着电力电子装置的广泛使用，特别是分布式电源的接入，智能电网的发展，电网中电磁干扰更趋复杂化，间谐波将会成为严重的问题。
本文就间谐波的来源、影响以及标准进行简要分析和介绍，使相关技术人员对此问题有较深入的认识，以利于对国标的理解和贯彻执行，避免对相关问题的误判。
1间谐波的来源1.1波动负载所谓间谐波是指非整数倍基波频率的谐波，这类谐波可以是离散频谱的或连续频谱的。
根据傅立叶分解理论，周期性的非正弦量只能分解出(或产生)整数次的谐波。
实际上许多负载(不论是线性的或是非线性的)是波动的，在这种情况下对于工频，“周期性”的前提已不存在，因而用傅立叶理论分析的结果不符合或不完全符合实际。
为了说明此问题，假定有某一调幅波电压由式(2)可以看出，经角频率为Ω的调幅波电压McosΩt调制后，从u(t)的频谱看，除了稳态电压中角频率为hω成分外，各次谐波(包括基波)中增加了旁频(hω±Ω)成分，其幅值均为M/2。
某些负载也可能频率(或相位)也是波动的，这种波动自然就形成间谐波成分，无须专门分析。
实际上，调幅波很可能存在多个频率成分(设为n个)，则按式(1)调制的结果为各次谐波(包括基波)均增加n对(即2n个)旁频成分，这些旁频成分就是间谐波。
1.2电弧类负载电弧的伏安特性是高度的非线性而且又是波动的，这类负载主要有电弧炉、电弧焊机、具有磁力镇流器的放电类型的照明。
GB／T14549--93电能质量-公用电网谐波
国标GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》简介谐波国家标准是电力工业部(原能源部)根据国家标准局下达的任务而负责制订的。
从1985年起，起草工作组做了大量课题论证工作，同时学习国外的先进经验和联系国内实际，完成了标准的制订，并已于1994年3月起实施。
基于谐波对电容器的影响，实施谐波国标对保证电容器的安全运行有重要意义，为使应用部门对标准有进一步的了解，下面对谐波国标的起草及其依据作一介绍。
1 制订谐波国标的目的随着我国经济的发展，现代工业、交通等行业使用的各种换流设备的数量越来越多、其容量亦越来越大，加上电弧炉、家用电器等非线性用电设备接入电网，将其产生的谐波电流注入电网，使公用电网的电压波形发生畸变。
电能质量下降，同时威胁电网和包括电容器在内的各种电气设备的安全经济运行。
因此，把公用电网的谐波量控制在允许范围内，以保证电能质量，防止谐波对电网和用户的电气设备、各种用电器具造成危害，保持其安全经济运行，并获得良好的社会效益。
乃是制订谐波国标的目的。
2 制订谐波国标的基本原则2.1 把电网中的电压总谐波畸变率及各次谐波含有率控制在允许的范围内，保证供电质量，使接入电网中用户的各种用电器具免受谐波的危害，保持正常工作。
2.2 限制谐波注入电网的谐波电流及其在电网中产生的谐波电压，防止其对电网发供电设备的干扰，保证电网的安全经济运行。
2.3 在总结现有经验的基础上，结合我国情况，提出有科学依据和向国际先进标准靠拢的规定，有其科学性、实用性和先进性。
3 适用范围适用于交流频率为50Hz的标称电压110kV及以下公用电网，及其供电的电力用户。
对220kV电网及其供电的电力用户，可参照110kV执行。
主要原因有：(1)220kV电网的谐波电压直接受330kV或500kV电网谐波电压的影响。
目前国内外都还没有经验，也没有明确的规定。
(2)220kV电网的输电线路的充电功率较大(每100km约25MVA)，而输电潮流是变化的，控制220kV电网的谐波还没有成熟的经验。
谐波治理方案
谐波治理方案目录1.评估依据：国家标准具体内容 (2)1.1国家标准对谐波的要求 (2)2.项目概述 (2)2.1现场情况描述项目背景 (2)2.2现场测试数据 (5)2.3结论 (9)3.谐波治理方案 (9)3.1谐波来源及危害 (9)3.2谐波的防护 (11)3.3数值计算 (12)3.4设计选型 (14)4.PQFS有源滤波器介绍 (16)4.1工作原理 (16)4.2 PQFS有源滤波器技术数据 (19)4.3安装方式 (20)4.4控制技术 (20)4.5无功补偿功能 (21)4.6 PQFS典型应用效果 (21)1. 评估依据：国家标准具体内容1．1 国家标准对谐波的要求：根据中华人民共和国国家标准《电能质量、公用电网谐波》GB/T14549-93中规定公用电网谐波电压（相电压）、电流限值如下：1）谐波电压限值公用电网谐波电压（相电压）不应超过下表中规定的允许值。
2）谐波电流限值a)公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量（方均根值）不应超过下表中规定的允许值。
标准电压Kv基准短路容量MVA谐波次数及谐波电流允许值：A 23456789101112131415161718192021222324250.381078623962264419211628131411129.7188.6167.88.97.1146.512 10100262013208.5156.46.85.19.34.37.93.74.13.24.72.85.42.62.92.34.52.14.1 b)同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。
2．项目概述2．1 现场情况描述项目背景1）测试现场描述公司车间供电系统进行谐波检测，本次测试仪器选用FLUKE 435 电能质量测试仪，测试点分别设置在低压配电房总进线开关的输出端（见图一）、阴极涂布机密母插接箱电源开关的输出端（见图二）、化成机密母插接箱电源开关的输出端（见图三）、搅拌机控制箱电源开关的输出端（见图四）。
国家电网公司光伏电站接入电网技术规定
国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）二○○九年七月1 范围本规定内所有光伏电站均指并网光伏电站，本规定不适用于离网光伏电站。
本规定规定了光伏电站接入电网运行应遵循的一般原则和技术要求。
本规定适用于通过逆变器接入电网的光伏电站，包括有变压器与无变压器连接。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本规定的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规定，但鼓励根据本规定达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规定。
GB/T 2297-1989 太阳光伏能源系统术语GB/T 12325-2008 电能质量供电电压偏差GB/T 12326-2008 电能质量电压波动和闪变GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波GB/T 15543-2008 电能质量三相电压不平衡GB/T 18479-2001 地面用光伏（PV）发电系统概述和导则GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求GB/T 20046-2006 光伏（PV）系统电网接口特性GB 2894 安全标志（neq ISO 3864：1984）GB 16179 安全标志使用导则GB/T 17883 0.2S 和0.5S 级静止式交流有功电度表DL/T 448 能计量装置技术管理规定DL/T 614 多功能电能表DL/T 645 多功能电能表通信协议DL/T 5202 电能量计量系统设计技术规程SJ/T 11127 光伏（PV）发电系统过电压保护——导则IEC 61000-4-30 电磁兼容第4-30 部分试验和测量技术——电能质量IEC 60364-7-712 建筑物电气装置第7-712 部分：特殊装置或场所的要求太阳光伏（PV）发电系统3 术语和定义下列术语和定义适用于本规定：3.1 光伏电站photovoltaic（PV）power station包含所有变压器、逆变器（单台或多台）、相关的BOS（平衡系统部件）和太阳电池方阵在内的发电系统。
国标谐波限值
国标谐波限值
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
国标谐波限值
《中华人民共和国国家标准GB/T 14549-1993》对公用电网谐波有着明确的限值规定。
1、公共电网谐波电压（相电压）限值
表1：公共电网谐波电压（相电压）
2、谐波电流允许值
公共联接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量（方均根值）不应超过表2种规定的允许值。
当公共联接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时，表2中的谐波电流允许值的换算见附录B（补充件）。
表2：注入公共联接点的谐波电流允许值
注：220kV基准短路容量取2000 MVA。
公用电网谐波
220kV的 公 用 电 网可参 照 110kV执 行 。
50Hz,标 称 电压 110kV及 以下 的公 用 电网。
本标 准不适 用 于暂态 现象 和短 时 间谐 波 。
2 3
引用标 准
GB156
术语
额定 电压
3.1 3.2
公 共 连 接 点 p。 int° f∞ mm° n∞ upllng 用户 接人 公 用 电网的 连 接处 。 谐 波测 量点 harm。 nl。 measuremcnt pα nts 对 电 网和用 户 的谐 波进 行 测量 之 处 。
St-— 公共 连 接 点 的供 电设 各 容量 ,MVA; 一 相位 迭 加 系数 ,按 表 C2取 值 。 α
表 C2
/l
3
7
13
4
9)13丨 偶 次
2
1 1
12
⊥
1.8
19
附
录
D
测 量谐 波 的方 法 、 据 处 理及 测 量 仪器 数
(补 充 件 )
D1
谐 波 电压 (或 电流 )测 量应 选 择在 电 网正 常供 电时可 能 出现 的最 小 运 行 方 式 ,且 应 在 当测 量 点 附近安装 有 电容器组 时 ,应 在 电容器 组 的各 种 运 行方 式 下进 行 测 量 。 测 量 的谐 波 次数 一 般 为第 2到 第 19次 ,根 据 谐 波 源 的特 点 或测试 分 析结 果 ,可 以适 对 于负荷变化快 的谐波源 (例 如 :炼 钢 电弧 炉 、 闸管 变流设 备 供 电 的轧 机 、 晶 电力 机 车 对 于 负荷 变化慢 的谐 波 源 (例 如 :化 工 整 流 器 、 流输 电换 流 站 等 )・ 测 量 间 隔 和 持 续 直
公用电网谐波国标中的几个问题
2003年1月Power System Technology Jan. 2003 文章编号：1000-3673（2003）01-0065-06 中图分类号：TM 714 文献标识码：A公用电网谐波国标中的几个问题 林海雪 （中国电力科学研究院，北京 100085）SOME PROBLEMS IN NATIONAL STANDARD FOR HARMONICSIN PUBLIC SUPPLY NETWORKLIN Hai-xue（China Electric Power Research Institute, Beijing 100085, China）ABSTRACT: A compendious introduction to some files in IEC 61000 relative to Chinese National Standard for harmonics in power network (GB/T 14549-93) is firstly outlined. The features of these files, their superiority and relationship to Chinese National Standard are presented and the main existing problems in this National Standard are pointed out. The necessity and the urgency of revising this National Standard are explained through some actual examples.KEY WORDS: harmonics; Electromagnetic compatibility (EMC); standard; network摘要：本文首先对IEC ６１０００系列标准文件中和电网谐波国标（GB/T 14549-93）相关的几个文件作了扼要介绍，指出其特点和采用价值，澄清和国标的关系，同时指出电网谐波国标存在的几个主要问题，用若干实例说明修订该标准的必要性和迫切性。
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国标GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》简介谐波国家标准是电力工业部(原能源部)根据国家标准局下达的任务而负责制订的。
从1985年起，起草工作组做了大量课题论证工作，同时学习国外的先进经验和联系国内实际，完成了标准的制订，并已于1994年3月起实施。
基于谐波对电容器的影响，实施谐波国标对保证电容器的安全运行有重要意义，为使应用部门对标准有进一步的了解，下面对谐波国标的起草及其依据作一介绍。
1 制订谐波国标的目的随着我国经济的发展，现代工业、交通等行业使用的各种换流设备的数量越来越多、其容量亦越来越大，加上电弧炉、家用电器等非线性用电设备接入电网，将其产生的谐波电流注入电网，使公用电网的电压波形发生畸变。
电能质量下降，同时威胁电网和包括电容器在内的各种电气设备的安全经济运行。
因此，把公用电网的谐波量控制在允许范围内，以保证电能质量，防止谐波对电网和用户的电气设备、各种用电器具造成危害，保持其安全经济运行，并获得良好的社会效益。
乃是制订谐波国标的目的。
2 制订谐波国标的基本原则2.1 把电网中的电压总谐波畸变率及各次谐波含有率控制在允许的范围内，保证供电质量，使接入电网中用户的各种用电器具免受谐波的危害，保持正常工作。
2.2 限制谐波注入电网的谐波电流及其在电网中产生的谐波电压，防止其对电网发供电设备的干扰，保证电网的安全经济运行。
2.3 在总结现有经验的基础上，结合我国情况，提出有科学依据和向国际先进标准靠拢的规定，有其科学性、实用性和先进性。
3 适用范围适用于交流频率为50Hz的标称电压110kV及以下公用电网，及其供电的电力用户。
对220kV电网及其供电的电力用户，可参照110kV执行。
主要原因有：(1)220kV电网的谐波电压直接受330kV或500kV电网谐波电压的影响。
目前国内外都还没有经验，也没有明确的规定。
(2)220kV电网的输电线路的充电功率较大(每100km约25MVA)，而输电潮流是变化的，控制220kV电网的谐波还没有成熟的经验。
在某些情况下，还难以避免对低次谐波(例如3、5次)的放大。
(3)直接用220kV电压供电的用户数很少。
(4)目前许多220kV电网使用的电容式电压互感器(CVT)测量谐波电压的误差很大，在没有适当的频率误差补偿时，用于谐波电压的测量，没有实际意义。
4 制订谐波国标过程中研究和论证的主要课题制订谐波国标过程中研究和论证的主要课题有：①研究国外有关限制电网谐波的标准；②谐波源的谐波迭加；③各级电网电压总谐波畸变率限值及各次谐波电压含有率限值；④用户注入电网的谐波电流允许值；⑤谐波的测量方法及数据的处理；⑥低压电网谐波对电动机的影响；⑦谐波对并联电容器的影响；⑧谐波对继电保护和自动装置的影响；⑨组织有关部门对部分电网的谐波进行实测和普查。
5 谐波国标中的几个基本问题5.1 不同谐波源的迭加计算电网谐波电压和电流往往由多个谐波源产生，因而不同谐波源的迭加计算是制订谐波标准的重要基础，当两个谐波源分别产生的不同谐波A h及B h之间的相位角θh确定时，其合成的同次谐波按余弦定理计算：(1)对于两个谐波源的同次电流I h1和I h2在一条线路上迭加，当相位角θh已知时，其叠加后的谐波电流I h为：(2)但是，在实际电网中，无论是谐波电压或谐波电流的相位关系均有一定的随机性，例如谐波源的基波电压，因受电力系统潮流随机变化的影响，其相位角作随机变化；谐波源工况的变化，导致基波功率因数角作随机变化；谐波源负荷的波形，受到各种随机因素的影响，也会偏离于典型形状，从而造成谐波电流相位角的随机变化。
谐波国标起草工作组通过研究，在专题报告中得出，当基波电流相位角变化为正态分布，则其主要谐波电流相位角差角也呈正态分布的近似结论。
同时结合系统潮流计算的一些统计结果，考虑参予合成的谐波源一般比较邻近的特点，得出相位角θh不确定时，可按下列公式进行合成计算：(3)式中：k h系数按表1选取。
表1两个谐波源在同一节点上引起的同次谐波电压的迭加计算与上式(2)与(3)类同。
谐波国标在研究各级电网电压总谐波畸变率的分布规律时，应用了下式：C2=A2+B2+AB(4)式(4)虽有一定误差，但对于谐波估算还是可用的。
必须说明的是，国际大电网会议36—05工作组所推荐的合成计算式为：I=(I h1α+I h2α)1/αh(5)式中：系数α按表2选取。
表2比较式(3)和(5)，可以看出，对于13次以上谐波，两者结果是一样的；对于13次以下的主要谐波，按式(5)作合成计算，其等值的相角差较小，这样会导致对用户谐波限制较严，国标中未予推荐。
5.2低压电网电压总谐波畸变率允许值低压电网中的电压总谐波畸变率允许值是确定各级中、高压电网电压总谐波畸变率的基础。
同时由于绝大多数电气设备都是从低压电网取得电源，所以确定低压电网的电压总谐波畸变率，保证这些电气设备免受谐波的干扰，具有很重要的意义。
国标确定低压(0.38kV)的电压总谐波畸变率为5%，主要根据为：(1)对交流感应电动机，根据定子绕组等值发热条件求出等值负序电压和谐波电压的关系，考虑在正常负序电压2%的前提下，不显著地缩短电机的寿命，允许电压总谐波畸变率约为5%。
(2)根据电容器的过电压和过电流能力，分析了各次谐波电压和基波电压迭加，使电容器的寿命不致因局部放电和增加发热而显著地缩短，低压电网电压总谐波畸变率应控制在5%以内。
(3)国外有代表性的电子计算机(如：IBM370/145、IBM430等等)，对电源电压总谐波畸变率的要求均为不大于3～5%。
我国正在制订中的《电子计算机机房设计规范》(国标)中，A级标准电源电压总谐波畸变率的要求为不大于5%。
电网标称电压(kV) 电压总谐波畸变率(%)各次谐波电压含有率(%)奇次偶次0.38 5.0 4.0 2.064.0 3.2 1.610353.0 2.4 1.266100 2.0 1.6 0.8国标中谐波电压以相电压中含量为准。
实际测量表明，相电压谐波含量往往大于线电压谐波含量。
5.4用户注入电网的谐波电流允许值要控制电网中的谐波电压，就必须限制谐波源注入电网的谐波电流。
国标中，确定允许每个用户注入电网谐波电流值的方法为：(1)先确定谐波源对本级电网引起的总谐波电压允许值。
由于各级电网电压总谐波畸变率限值中包含上一级电网传递到本级电网的谐波电压，所以根据谐波迭加原理，要将本级电网电压总谐波畸变限值中，扣除上一级电网传递到本级电网的谐波电压后，才是本级电网谐波引起的总谐波电压值。
(2)求得本级谐波源允许引起的总谐波电压后，据此可以求出一个公共连接点注入电网的总谐波电流允许值。
国际大电网会议36—05工作组的报告认为。
上级电网对下级电网的谐波电压传递系数约为1，如考虑网络元件(例如变压器)阻抗，该系数应小于1；但有时存在谐振放大因素，使传递系数大于1。
国标中取传递系数为0.8。
由于220kV电网未给出谐波电压限值，因此特定220kV对110kV电网的谐波电压传递量为：总畸变0.8%；奇次0.6%；耦次0.3%。
在同次谐波合成(即由上级电网传递下来和本级谐波源产生的谐波电压值合成)时，均用式(4)。
C2=A2+B2+AB则(6)利用表3和式(6)可以求得各级电网由本级谐波源产生的谐波电压限值如表4所示。
表4各级电网谐波源产生的谐波电压限值电网标称电压(kV) 电压总谐波畸变率(%)各次谐波电压含有率(%)奇次偶次0.38 2.6 2.1 1.162.2 1.8 0.910351.9 1.5 0.766100 1.5 1.2 0.6对3次谐波按非特征谐波(偶次谐波)处理，因为若系统中存在较大的3次谐波，许多场合会被电容器组放大，可能造成危险的谐波过电压，危及电容器组和其它设备安全运行。
但考虑到国内电铁、电弧炉等负荷的3次谐波较大，以及目前电力系统的实际情况，在国标中将其比例一律放宽到以60%奇次谐波电压含有率限值来计算3次谐波电流允许值。
谐波电流允许值I h(A)的计算公式为：(7)式中：S k(MVA)—基准短路容量HRUh(%)—第h次谐波电压含有率UN(kV)—电网标称电压为确定每个用户注入电网的谐波电流允许值，国标起草时曾考虑了二个方案：(1)根据国际大电网会议36—05工作组提出的方法，即按用户的协议用电容量占本地区电网的供电容量的份额，计算出允许该用户注入电网的谐波电流。
(2)将本级电网的谐波源引起的总谐波电压的50%留给小用户，其余的50%分配给1～2个大用户，并按此计算出每个用户注入电网谐波电流允许值。
第二方案可以对每个用户的允许值作出规定，执行方便，但对每个用户不尽平等，第一方案对每个用户是平等的，分配比较合理，但无法具体确定每个用户的允许值，需在执行时进行计算，国标采用第一方案。
某个用户的谐波电流允许值由下式确定：Ihi=I h(S i/S t)1/α(8)式中：S i—第i个用户的用户协议容量。
St—公共连接点的供电设备容量。
α—相位迭加系数按表5取值。
表5h 3 5 7 11 13 9、＞13偶次α1.1 1.2 1.4 1.8 1.9 2当实际的公共连接点的短路容量S′k不同于基准短路容量S k时，式(8)中I h值应按下式换算为I′h:I′=I h.S′k/S kh(9)为了方便在谐波监测与治理工作中，对用户的谐波电流允许值进行计算，中国电机工程学会高次谐波分专委会已组织人员根据国标提供的原则和公式，编制了一份“计算各类用户注入各级电网的各次谐波电流允许值”软件。
该软件操作使用简便，只需将所考虑的谐波电流的最高次数(不超过97次)、母线标称电压、实际短路容量、用户变压器及用电协议容量等参数输入计算机，即可显示或打印出所需的各次谐波电流允许值，从而大大简化工作人员的计算工作量。
6 测量谐波的方法与数据处理测量谐波的方法必须根据快、慢变化不同的谐波源而选择不同的测量间隔。
为了区别暂态现象和谐波，根据国际大电网会议36—05工作组建议，每次测量结果应为3秒内所测值的平均值。
其计算式为：(10) 式中：U h(t)为t时刻第h次谐波电压；Δt为3s。
由于目前广泛使用数字式谐波分析仪，故国标中按离散采样给出推荐式：(11)式中：U hk—3s内第k次测得h次谐波电压(方均根值)；m—3s内取均匀间隔的测量次数，m≥6;国标要求在进行谐波测量时，应选择在电网正常供电时可能出现的最小运行方式，且应在谐波工作周期中产生的谐波量大的时段内进行(例如：电弧炼钢炉应在熔化期测量)。
当测量点附近安装有电容器组时，应在电容器组的各种运行方式下进行测量。
测量的谐波次数一般可取2～19次。
由于谐波的波动性，宜用概率选值，为了实用方便，在国标中规定用“95%大值”。