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国标GB/T14549-93电能质量公用电网谐波简介.doc

国标GB/T14549-93电能质量公用电网谐波简介

林守愚
2017-09-18 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《国标GB/T14549-93电能质量公用电网谐波简介doc》,可适用于职业岗位领域

国标GBT电能质量公用电网谐波简介国标GBT《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年月起实施。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。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。制订谐波国标的基本原则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。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。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。适用范围适用于交流频率为Hz的标称电压kV及以下公用电网及其供电的电力用户。对kV电网及其供电的电力用户可参照kV执行。主要原因有:()kV电网的谐波电压直接受kV或kV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。()kV电网的输电线路的充电功率较大(每km约MVA)而输电潮流是变化的控制kV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、次)的放大。()直接用kV电压供电的用户数很少。()目前许多kV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。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:研究国外有关限制电网谐波的标准谐波源的谐波迭加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用户注入电网的谐波电流允许值谐波的测量方法及数据的处理低压电网谐波对电动机的影响谐波对并联电容器的影响谐波对继电保护和自动装置的影响组织有关部门对部分电网的谐波进行实测和普查。谐波国标中的几个基本问题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及B之间的相hh位角θ确定时其合成的同次谐波按余弦定理计算:h()对于两个谐波源的同次电流I和I在一条线路上迭加当相位角θ已知hhh时其叠加后的谐波电流I为:h()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θ不确定时可按下列公式进行合成计算:h()式中:k系数按表选取。h表h、,偶次kh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()与()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:C=ABAB()式()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工作组所推荐的合成计算式为:ααα=()IIIhhh()式中:系数α按表选取。表hh,α比较式()和()可以看出对于次以上谐波两者结果是一样的对于次以下的主要谐波按式()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。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(kV)的电压总谐波畸变率为主要根据为:()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。()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以内。()国外有代表性的电子计算机(如:IBM、IBM等等)对电源电压总谐波畸变率的要求均为不大于,。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。各次谐波电压含有率()电网标称电压总谐波电压(kV)畸变率()奇次偶次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。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:()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。()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如考虑网络元件(例如变压器)阻抗该系数应小于但有时存在谐振放大因素使传递系数大于。国标中取传递系数为。由于kV电网未给出谐波电压限值因此特定kV对kV电网的谐波电压传递量为:总畸变奇次耦次。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()。C=ABAB则()利用表和式()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所示。表各级电网谐波源产生的谐波电压限值各次谐波电压含有率()电网标称电压总谐波电压(kV)畸变率()奇次偶次对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奇次谐波电压含有率限值来计算次谐波电流允许值。谐波电流允许值I(A)的计算公式为:h()式中:S(MVA)基准短路容量kHRU()第h次谐波电压含有率hU(kV)电网标称电压N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:()根据国际大电网会议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。()将本级电网的谐波源引起的总谐波电压的留给小用户其余的分配给,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:αI=I(SS)hihit()式中:S第i个用户的用户协议容量。iS公共连接点的供电设备容量。tα相位迭加系数按表取值。表h、,偶次α当实际的公共连接点的短路容量S′不同于基准短路容量S时式()中I值应按下式换算为kkhI′:hI′=IS′Shhkk()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。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工作组建议每次测量结果应为秒内所测值的平均值。其计算式为:()式中:U(t)为t时刻第h次谐波电压hΔt为s。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:()式中:Us内第k次测得h次谐波电压(方均根值)hkms内取均匀间隔的测量次数m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,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“大值”。对于波动谐波源规定实测值不少于个是使测量平均数的分布接近于正态分布所需的最低样本数。对于较稳定的谐波源国标规定可选用五个接近的实测值取算术平均值。对于仪用互感器的误差国内尚未作过系统的分析。国外的文献结论也有所不同。国标中对于电磁式电压互感器和电流互感器频率使用范围是按比较一致的结论给出的。由于,kV电磁式电压互感器一般用于Hz以下频率测量故国标中规定“测量次数一般为,次”。

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