Zanieczyszczenie harmoniczne systemu i całkowite zniekształcenie harmoniczne

„Twój system dystrybucji energii cierpi na poważne zanieczyszczenie harmonicznymi. Współczynnik zniekształceń harmonicznych wynosi aż ponad 30% i wymaga leczenia!” „Harmoniczne są nadmierne i stanowią poważne zagrożenie dla sprzętu elektrycznego. Spójrz, współczynnik zniekształceń harmonicznych na mierniku wynosi 45%!” „Współczynnik zniekształceń harmonicznych wynosi tylko 6%. Czy to naprawdę tak poważne?”

 

W ostatnich latach, gdy kwestia harmonicznych w systemach elektroenergetycznych była szeroko dyskutowana, każdy menedżer odpowiedzialny za elektrykę zyskał wystarczającą wiedzę na temat harmonicznych. Jednakże sposób oceny stopnia zanieczyszczenia harmonicznego w systemie wydaje się zarówno jasny, jak i niejednoznaczny.

Jest to jasne, ponieważ krajowa norma dotycząca jakości energii - Harmoniczne w publicznych sieciach dostaw zapewnia jasne definicje i kryteria oceny poziomów zanieczyszczeń harmonicznych, a mierniki jakości energii mogą mierzyć określone parametry harmonicznych.

 

Jest to niejednoznaczne, ponieważ powszechnie stosowany współczynnik zniekształceń harmonicznych-procent, który można łatwo i bezpośrednio zmierzyć za pomocą mierników jakości energii-nie zawsze może ostatecznie odzwierciedlać zanieczyszczenie harmoniczne.

 

Całkowite zniekształcenia harmoniczne (THD)jest najczęściej stosowanym wskaźnikiem do oceny stopnia zanieczyszczenia harmonicznymi w systemach elektroenergetycznych. Jest on przyjęty w normach technicznych i przyrządach elektrycznych jako kluczowy miernik zanieczyszczenia harmonicznymi mocy. THD jest intuicyjne i łatwe do zrozumienia: w uproszczeniu jest to procent zawartości harmonicznych w stosunku do zawartości podstawowej, podobny do zawartości alkoholu w napojach alkoholowych.

THD to termin ogólny. W zastosowaniach praktycznych jakość energii w systemie elektroenergetycznym ocenia się z dwóch perspektyw:woltażIaktualny, reprezentowany przezCałkowite zniekształcenia harmoniczne napięcia (THDu)ICałkowite zniekształcenia harmoniczne prądu (THDi)odpowiednio. Ich definicje są uściślone do procentu zawartości harmonicznych napięcia/prądu w stosunku do podstawowej zawartości napięcia/prądu.

Przyjrzyjmy się najpierwTHDuZwykle napięcie systemu elektroenergetycznego jest stałe i ma różne poziomy napięcia dla różnych zastosowań, np. niskie-napięcie 400 V, średnie- i wysokie-napięcie 10 kV, 35 kV itd. W przypadku sieci o danym poziomie napięcia wartość THDu może naukowo i wyraźnie odzwierciedlać poziom zanieczyszczenia harmonicznymi. Dzieje się tak, ponieważ mianownik we wzorze THDu-napięcie podstawowe U₁- jest stały. Zatem im większe jest napięcie harmoniczne U_H, tym wyższe THDu. Normy krajowe wykorzystują THDu jako intuicyjny wskaźnik ograniczania napięcia harmonicznego.

Nominalne napięcie sieciowe (kV)	Całkowite zniekształcenia harmoniczne napięcia (%)	Indywidualna zawartość harmonicznych napięcia (%)
		Harmoniczne-nieparzystego rzędu	Nawet-zamawiaj harmoniczne
0.38	5.0	4.0	2.0
6	4.0	3.2	1.6
10
35	3.0	2.4	1.2
66
110	2.0	1.6	0.8

Jakość energii - Harmoniczne w publicznych sieciach zasilających Limity dla napięcia harmonicznego

 

Następnie przeanalizujmyCałkowite zniekształcenia harmoniczne prądu (THDi)Na podstawie definicji i wzoru THDi wydaje się podobne do THDu. Ale czy THDi może mierzyć zanieczyszczenie harmoniczne systemu tak naukowo i wyraźnie jak THDu?

Weźmy przykład: silnik 37 kW / 380 V wyposażony w przetwornicę częstotliwości.

Przy normalnym obciążeniu: prąd podstawowy=50 A, prąd harmoniczny=15 A, więc THDi=30%.

Przy niewielkim obciążeniu: prąd podstawowy=10 A, prąd harmoniczny=5 A, więc THDi=50%.

Z tego przykładu możemy to zobaczyćTHDi często nie jest w stanie w pełni i dokładnie odzwierciedlić rzeczywistego stanu prądu harmonicznegoDzieje się tak, ponieważ mianownik w obliczeniach THDi-prądu podstawowego-nie jest stały. Dlatego obliczone całkowite zniekształcenie harmoniczne prądu ma znaczenie tylko przy określonym obciążeniu, podobnie jak w przypadku analogii stężenia alkoholu.

Ważniejszym wskaźnikiem oceny szkodliwości prądu harmonicznego dla systemu jest:rzeczywista wielkość prądu harmonicznego, który odzwierciedla, w jakim stopniu źródło harmonicznych przyczynia się do zanieczyszczenia systemu. Można również ustalić rozsądne limity prądu harmonicznego wprowadzanego do sieci, zgodnie ze skalą systemu elektroenergetycznego. W normach krajowych stosuje siędopuszczalne wartości harmonicznych prąduw celu ograniczenia prądu harmonicznego wprowadzanego przez użytkowników w punkcie wspólnego łączenia.

Napięcie nominalne (kV)	Obwód zwarciowy-(MVA)	Rząd harmonicznych i dopuszczalny prąd harmoniczny (A)
		2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
0.38	10	78	62	39	62	26	44	19	21	16	28	13	24	11	12	9.7	18	8.6	16
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
10	100	26	20	13	20	8.5	15	6.4	6.8	5.1	9.3	4.3	7.9	3.7	4.1	3.2	6.0	2.8	5.4
35	250	15	12	7.7	12	5.1	8.8	3.8	4.1	3.1	5.6	2.6	4.7	2.2	2.5	1.9	3.6	1.7	3.2
66	500	16	13	8.1	13	5.4	9.3	4.1	4.3	3.3	5.9	2.7	5.0	2.3	2.6	2.0	3.8	1.8	3.4
110	750	12	9.6	6.0	9.6	4.0	6.8	3.0	3.2	2.4	4.3	2.0	3.7	1.7	1.9	1.5	2.8	1.3	2.5

Jakość energii - Harmoniczne w publicznych sieciach zasilających Limity prądu harmonicznego

 

 

Po przeczytaniu powyższej treści powinieneś lepiej zrozumieć koncepcję i zastosowanieCałkowite zniekształcenia harmoniczne (THD).THD jest szeroko stosowane w pomiarach i analizach harmonicznych, formułowaniu standardów, ocenie efektu filtra i innych scenariuszach. Prawidłowe zrozumienie cech i ograniczeńTHDuITHDiw analizie harmonicznych napięcia i prądu pomaga nam naukowo ocenić poziom zanieczyszczeń harmonicznych, rozsądnie wybrać metody filtrowania i wdrożyć dokładną ocenę efektu.