高次谐波.ppt

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四 谐波的测量
三、供电系统中的谐波测量： 1、测量的类型 （1）准稳态（quasi-stationary）谐波 恒定负载的整流装置、调光灯等 （2）波动（flactuating）谐波 变频调速与换相、电子调节类家电 （3）快速变化（rapidly changing）的谐波 电弧炉、电力机车、升降机
GB/T17626.7-1998 《供电系统及所联设备谐波、间谐的 选择测量和测量仪器导则》---推荐性国家标准[测量]
GB/Z 17625.4-2000《电磁兼容 限值 中、高压电力系统 中畸变负荷发射限值的评估》---技术指导文件
全国电压电流等级和频率标委会指出：
指导性技术文件不宜由标准引用使其具有强制性或行政 约束力 GB/T14549-93《公用电网谐波》--推荐性国家标准[系统]
六 减小谐波的技术措施
（2）滤波器的组合使用
（3、5、7次滤波器组合）
六 减小谐波的技术措施
（3）滤波器的设计使用条件
---滤波率
KF
1
ZF ZS ZF
ZF是滤波器等值组抗，ZS是滤波器接入点系统阻抗 ---安全运行条件
U C1 U ch 1.1UCN h 1
I
2 C1
四 谐波的测量
二、基于FFT的一般概念 基本组成（图5-3） 要点：2j个采样点
采样定理——消混叠滤波器 非同步下的频谱泄漏——锁相环同步 计算时间——FFT变换（蝶形计算） 统计分类
四 谐波的测量
1 低通滤波器 2 锁相环同步 3 采样保持
4 模/数转换 5 窗口截取 6 FFT处理器
7 算术运算处理器 8 当前计算结果
国外的研究(国内尚未开展这方面工作):
电磁式电压、电流互感器 低压(≤ 1kV)电压、电流互感器可以满足谐波测量要求;
中压(>1kV且≤35kV)电压、电流互感器 中压电压互感器在1kHz以下能满足幅值误差要求；在700Hz以下 能满足相位误差要求； 中压电流互感器能满足幅值误差要求；在1.5kHz以下能满足相 位误差要求;
五 有关谐波的国家标准
三、 系统与用户谐波国标限值考核的基本要求 浅谈谐波国标GB/T 14549-93《公用电网谐波》
基本考核标准: 对系统内部：谐波电压限值
对用户：谐波电流允许值
一、谐波电压限值
五 有关谐波的国家标准
二、谐波电流允许值 1、公共联接点基准谐波电流允许值
五 有关谐波的国家标准
指导性技术文件是仍处于技术发展中（如变化快的技术 领域）的标准化工作提供指南或信息：
---技术尚在发展中，需要有相应的标准文件引导或具有 标准化价值，尚不能制定为标准的项目；
---采用国际标准化组织、国际电工委员会及其它国际组 织的技术报告。
五 有关谐波的国家标准
GB17625.1-1998 《低压电气及电子设备发出的谐波电流 限值》---强制型国家标准[设备]
一、补救性措施
1、无源滤波器 无源滤波器PPF（Passive Power Filter）简称滤波器。 由电容器和电抗器串联组成，并调谐在某个特定的谐 波频率，形成低阻抗电路，用以分流及旁路谐波。
滤波器的滤波效果取决于对应于谐波频率处滤波器阻抗
ZF与接入处系统阻抗ZS之比。滤波率为
KF
1
ZF ZS ZF
问题。 缺点： （1）造价太高。 （2）尚无高压、大容量
产品。
1、等效负序电流的表达 2、等效负序电压的表达 3、抑制谐波的补救性措施
压偏高的重要原因
六 减小谐波的技术措施
4、系统运行电压控制在合理水平 逆调压运行：重负荷较高电压，轻负荷较低电压； 5、并联电容器改造
较大谐波源附近：串电抗器无功补偿电容器组改成单 调谐滤波器； 6、设备选择 （1）采用多脉动整流器； （2）采用K级变压器（承受谐波的专用变压器）
六 减小谐波的技术措施
α 1.1 1.2 1.4 1.8 1.9
2
五 有关谐波的国家标准
4、举例:用户谐波电流允许值计算
（1）条件: 供电设备容量，2×90MVA 110kVSccmin，613MVA；Sccmax，1100MVA 用户用电设备容量（西昌北）， 2×16MVA
五 有关谐波的国家标准
（2）参数选择 供电设备容量，应选择一台90MVA 供电母线短路容量，应选择最小容量 用户用电设备容量，应选择“协议容量”
六 减小谐波的技术措施
（1）无源滤波器的一般形式 ---双调谐滤波器主要在大 容量（如高压直流输电） 使用，其基波损耗小，但 设计较复杂； ---高通滤波器在较高频次 谐波（7次以上）使用； ---C滤波器在大容量场合 (a)单调谐滤波器 (b)双调谐滤波器 使用，其基波损耗小； (c)高通滤波器 (d)C滤波器
--- 作为电铁牵引负荷，一台牵引变运行,一台牵引 变备用，应为2台容量。
以三次谐波为例
五 有关谐波的国家标准
母线基准允许3次谐波电流：9.6A，Scc：613-1100MVA
主变2×90MVA，牵引变2×16MVA，
实际母线(110kV)允许3次谐波电流：
Ih Ihp Sk1 Sk 2 9.6 613 / 750 7.8A
2、谐波电流允许值的换算
— 实际系统的最小短路容量与基准短路容量不等时
Ih

S k1 Sk2
I hp
式中： Sk1 — 公共连接点的最小短路容量，MVA; Sk2 — 基准短路容量，MVA; Ihp — 表中第h次谐波电流允许值，A； Ih — 短路容量为时的第h次谐波电流允许值，A。
五 有关谐波的国家标准
四 谐波的测量
一、对测量仪器的基本要求 1、对输入回路的基本要求 (1) 电压输入电路
1.2倍过载能力(指标称电压)，波形因(系)数大于1.5。 2、仪器精度要求（表5-1）
小值精度要求 3、对VT、CT要求
幅值相对误差<5%; 角度误差<5° 精确测量: 电容分配器+感应隔离变压器
四 谐波的测量
3、公共连接点处谐波电流的分配h — 按换算式换算的第h次谐波电流允许值，A； Si — 第i个用户的用电协议容量，MVA； St — 公共连接点的供电设备容量，MVA； a — 相位迭加系数，按下表取值。
h
3
5
7 11 13 9、>13、偶次
四 谐波的测量
2、数据处理要求 观测时间=有效测量时间+测量间隔（计算时间）
统计区间 非常短的区间TVS，3秒：有效测量时间 短时区间TSh， 10分钟：有效测量时间+测量间隔 长时区间TL，1小时；日区间，24小时
四 谐波的测量
• 考虑瞬时效应时，取3秒有效测量的各次谐波最大值在
24小时内的95%、99%概率或24小时内最大值; • 考虑热效应时，取24小时内每个3秒有效测量的各次谐
牵引变允许注入系统3次谐波电流:
Ihi Ih (Si
1
St )

7.8 (32 / 90)1/1.1

3.0 A
牵引变110kV侧3次谐波电流实测值：18A
所以严重超国标，需要采取谐波抑制措施
五 有关谐波的国家标准
牵引变电站（单线）谐波电流
允许值
测量值
五 有关谐波的国家标准
四、低压电子与电气设备的谐波发射限值的规定
2、设备的谐波电流限值 （1）A类设备限值
五 有关谐波的国家标准
（2）B类设备限值 不超出下表值的1.5倍
五 有关谐波的国家标准
（3）C类设备限值 --- 照明设备
五 有关谐波的国家标准
---对C类设备的解释 • 独立按装的调光装置或内装式调光装置，不超过表7-13 • 相角控制的白炽灯，其触发角不超过145°； • 放电灯，其对应谐波电流不应超出表7-13值； • 调光灯在任何调节位置不应超出表7-13值；
强制性国家标准是由国家控制的强制执行标准。生产、 销售、进口不符合强制性标准的产品将由我国政府有关 部门依据职权进行处罚；造成严重后果、构成犯罪的， 由法律机关依法追究直接责任人员的刑事责任。
2、推荐性国家标准—— GB/T **** - ****
强制性国家标准以外的国家标准。
3、国家标准化指导文件—— GB/Z **** - ****
GB/T17626.7-1998 《供电系统及所联设备谐波、间谐波 的选择测量和测量仪器导则》；
GB/Z 17625.4-2000《电磁兼容 限值 中、高压电力系统 中畸变负荷发射限值的评估》；
GB/T 14549-93《公用电网谐波》
二、国家质量技术监督局对颁布标准的解释
1、强制性国家标准—— GB **** - ****
四 谐波的测量
（3）散点图（做为谐波源判别） 例3--用户和系统都有谐波源（基波功率和谐波功率相反）
基波
十一次谐波
（横轴正向为谐波电压方向，点为电流极坐标)
五 有关谐波的国家标准
一、国家质量技术监督局颁布的谐波标准和技术文件
GB17625.1-1998 《低压电气及电子设备发出的谐波电流 限值》；
四 谐波的测量
（3）散点图（做为谐波源判别）
例1---用户有谐波源（基波功率和谐波功率相反）
基波
三次谐波
（横轴正向为谐波电压方向，点为电流极坐标)
四 谐波的测量
（3）散点图（做为谐波源判别）
例2--用户和系统都有谐波源（谐波电流极坐标四象限分布）
基波
十一次谐波
（横轴正向为谐波电压方向，点为电流极坐标)

I
2 ch
1.3ICN
其中，脚标C1指基波时电容对应值，Ch指谐波，CN指额 定值
六 减小谐波的技术措施
2、低压通用滤波器
特点:需要电容量小(15%负荷)； 滤波效果高,THDI降低至 8%以下；
六 减小谐波的技术措施
3、有源滤波器（APF） 特点： （1）基波形成无功补偿； （2）功率因数可达96%以上； （3）能控制谐波； （4）能控制负序； （5）能控制电压波动； （6）不产生谐波谐振
高压(>35kV且≤220kV)电压互感器0. 5kHz以下能满足要求；
超高压(>220kV)电压互感器在250Hz以下能满足要求；
高压、超高压电流互感器测量误差小于电压互感器；
电容式电压互感器不适合谐波测量，但可进行改造；
精确测量应采用电压分压器（<1kV）或电容式分压器(≥ 1kV)
五 有关谐波的国家标准
（4）D类设备的限值
• 该表对 >75W有效
六 减小谐波的技术措施
一、预防性措施 1、增加系统承受谐波能力 （1）增加系统容量可以增加系统承受谐波能力，降低系
统的谐波电压水平； （2）谐波源负荷改用大容量、高电压等级供电。 2、提高供、用电设备抗谐波干扰的能力 3、合理选择变压器运行磁密 系统运行电压提高5%左右，励磁电压增高40%~100%， 造成谐波电流急剧上升，这是高压、超高压系统谐波电
浅谈国标GB17625.1-1998
《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每项输 入电流≤16A）》 1、设备的分类
A类：平衡的三相设备和除以下设备外的所有设备； B类：便携式工具； C类：包括调光装置的照明设备； D类：输入电流具有特殊波形，其输入的有功率≤600W。
五 有关谐波的国家标准
波均方根值的95%、99%概率值; • 谐波国标采用热效应评估标准; • 统计区间:
为了评估工作日与非工作日的区别，观测时间可能持续 一周以上，但IEC61000-4-7(等同采纳为国标
GB/T17626.7-1998)不作专门要求。
四 谐波的测量
• 3、观测图形 （1）趋势图
四 谐波的测量
（2）概率密度图