Harmonické znečistenie systému a celkové harmonické skreslenie

"Váš rozvodný systém energie trpí silným harmonickým znečistením. Miera harmonického skreslenia je až 30 % a vyžaduje si ošetrenie!" "Harmonické skreslenia sú nadmerné a predstavujú vážnu hrozbu pre elektrické zariadenia. Pozrite, miera harmonického skreslenia na elektromere je 45 %!" "Miera harmonického skreslenia je len 6 %. Je to naozaj také vážne?"

 

V posledných rokoch, keď bola problematika harmonických v energetických systémoch široko diskutovaná, každý elektrotechnický manažér dostatočne porozumel harmonickým. Ako však posúdiť stupeň harmonického znečistenia v systéme, sa zdá byť jasné a nejednoznačné.

Je to jasné, pretože národná norma kvality energie - Harmonics in Public Supply Networks poskytuje jasné definície a kritériá posudzovania úrovní harmonického znečistenia a merače kvality energie môžu merať špecifické harmonické parametre.

 

Je to nejednoznačné, pretože bežne používaná miera harmonického skreslenia-percentuálna hodnota, ktorú možno ľahko a priamo merať pomocou meračov kvality energie-nemôže vždy s konečnou platnosťou odrážať harmonické znečistenie.

 

Celkové harmonické skreslenie (THD)je najčastejšie používaným ukazovateľom na hodnotenie miery harmonického znečistenia v energetických sústavách. Je prijatý v technických normách a elektrických prístrojoch ako kľúčová metrika pre harmonické znečistenie energie. THD je intuitívne a ľahko pochopiteľné: jednoducho povedané, je to percento harmonického obsahu vo vzťahu k základnému obsahu, podobne ako obsah alkoholu v alkoholických nápojoch.

THD je všeobecný pojem. V praktických aplikáciách sa kvalita napájania energetického systému hodnotí z dvoch hľadísk:napätieaprúd, ktorú zastupujeCelkové harmonické skreslenie napätia (THDu)aCelkové harmonické skreslenie prúdu (THDi)resp. Ich definície sú spresnené na percento obsahu harmonického napätia/prúdu vzhľadom na obsah základného napätia/prúdu.

Najprv sa pozrime naTHDu.Napätie energetického systému je zvyčajne pevné, s rôznymi úrovňami napätia pre rôzne aplikácie, ako je napríklad nízke-napätie 400 V, stredné- a vysoké-napätie 10 kV, 35 kV atď. Pre sieť s danou úrovňou napätia môže hodnota THDu vedecky a jasne odrážať úroveň harmonického znečistenia. Je to preto, že menovateľ vo vzorci THDu-základné napätie U₁-je konštantný. Čím väčšie je teda harmonické napätie U_H, tým vyššia je THDu. Národné normy používajú THDu ako intuitívny indikátor na obmedzenie harmonického napätia.

Nominálne sieťové napätie (kV)	Celkové harmonické skreslenie napätia (%)	Individuálny obsah harmonického napätia (%)
		Nepárne-harmonické poradie	Dokonca-objednajte si harmonické
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

Kvalita energie - Harmonické limity vo verejných napájacích sieťach pre harmonické napätie

 

Ďalej poďme preskúmaťCelkové harmonické skreslenie prúdu (THDi).Na základe definície a vzorca sa THDi javí podobne ako THDu. Dokáže však THDi merať harmonické znečistenie systému tak vedecky a jasne ako THDu?

Vezmite si príklad:Motor 37 kW / 380 V vybavený frekvenčným meničom.

Pri normálnom zaťažení: základný prúd=50 A, harmonický prúd=15 A, takže THDi=30 %.

Pri slabom zaťažení: základný prúd=10 A, harmonický prúd=5 A, takže THDi=50 %.

Z tohto príkladu to môžeme vidieťTHDi často nedokáže úplne a presne odrážať aktuálny stav harmonického prúdu.Je to preto, že menovateľ vo výpočte THDi-základný prúd-nie je pevný. Preto vypočítané celkové harmonické skreslenie prúdu má význam iba pri špecifickej miere zaťaženia, podobne ako pri analógii koncentrácie alkoholu.

Dôležitejším ukazovateľom na vyhodnotenie poškodenia systému harmonickým prúdom jeskutočná veľkosť harmonického prúdu, ktorý vyjadruje, ako veľmi harmonický zdroj prispieva k znečisteniu systému. Primerané limity je možné nastaviť aj pre harmonický prúd vstrekovaný do siete podľa rozsahu elektrizačnej sústavy. Národné normy používajúprípustné hodnoty harmonického prúduna obmedzenie harmonického prúdu vstrekovaného užívateľmi v mieste spoločného spojenia.

Menovité napätie (kV)	Skratka{0}}kapacita obvodu (MVA)	Harmonický poriadok a povolený harmonický prúd (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

Kvalita napájania - Harmonické limity vo verejných napájacích sieťach pre harmonický prúd

 

 

Po prečítaní vyššie uvedeného obsahu by ste mali mať jasnejšie pochopenie pojmu a aplikácieCelkové harmonické skreslenie (THD).THD je široko používaný v harmonickom meraní a analýze, štandardnej formulácii, hodnotení efektu filtra a iných scenároch. Správne pochopenie vlastností a obmedzeníTHDuaTHDIv napäťovej a prúdovej harmonickej analýze nám pomáha vedecky posúdiť úrovne harmonického znečistenia, primerane vybrať metódy filtrovania a implementovať presné vyhodnotenie efektov.