谐波管制及滤波器计算方法

AC LOAD
(9).谐波:( )Inverter( )Convertor I1 = 100% (or) ______A I5 =_____%I1 (or) _____A I7 =_____%I1 (or) _____A I11=_____%I1 (or) _____A ………….
谐波滤波器计算
功率因数 谐波耐流
Σ(U )2 h
∞
h = 2
Σ(Ih )2
A5: 电压总谐波畸变率
A6: 电流总谐波畸变率
U H ×100 (% ) U 1 IH THD = ×100 (% ) i I1 THD u =
谐波术语的数学表达式
V1=400 (V) V3= 5 (V) 1.25% 谐 V5= 20 (V) 5.0% 波 电 V7= 10 (V) 2.5% 压 V11= 8 (V) 2.0% 含 有 V13= 4 (V) 1.0% 率 I1=1000 (A) I3= 20 (A) 2.0% 谐 I5= 500 (A) 50.0% 波 电 I7= 200 (A) 20.0% 流 I11= 50 (A) 5.0% 含 有 I13= 25 (A) 2.5% 率 ( ) (
THD u = THD i =
谐波电压含有量
2 2 2 2 2 U 5 + 20 + 10 +8 +4 = 24 .6 (V ) H =
谐波电流含有量
2 2 2 2 2 IH = 20 + 500 + 200 + 50 + 25 = 541 .8 (A )
电压总谐波畸变率
24 .6 ×100 (%) = 6 .15 % 400 541 .8 ×100 (%) = 54 .2 % 1000
3U nhI h (%) 10 Sk 10 S HRU Ih = k h (%) 3U nh
Un—电网标称电压(KV) Sk —公共连接点的三相短路容量(MVA) Ih —第h次谐波电流(A) Zh—系统的第h次谐波阻抗(Ω)
I5=200(A) I7=100(A)
4 3 ×10 ×5 ×8 ×100 (%) = 0.046 % 6 10×150 ×10 4 3 ×10 ×7 ×4 ×100 (%) = 0.032 % 6 10×150 ×10
查表
谐波计算所需数据
3-PH 50HZ (1).最小短路容量=_____MVA (2).最大短路容量=_____MVA (3).供电协议容量=_____MVA (4).用电协议容量=_____MVA (5).变压器： ______KVA _____KV/_____V Z=_____% (6).保证值： (6-1).功率因数：P.F.=_____ (6-2).谐波限值：( ).GB/T 14549-93 ( ).IEEE-519 (6-3).Other:_________
谐波管制标准与谐波滤波器计算 陈清敏
诺基亚电容器公司 中国代表处
谐波管制标准计算
谐波管制标准
谐波术语 谐波计算
电能质量 公用电网谐波 ( GB/T 14549-93)
谐波电压限制值
各次谐波含有率(%) 电网标称电压(KV) 电压总谐波畸变率(%)
奇次 偶次
0.38 6 / 10 35 / 66 110
ISC / IL
<20 20-50 50-100 100-1000 <1000
Harmonic order (odd harmonics) <11 11-16 17-22 23-34 >35 4 2 1.5 0.6 0.3 7 3.5 2.5 1.0 0.5 10 4.5 4.0 1.5 0.7 12 5.5 5.0 2.0 1.0 15 7.0 6.0 2.5 1.4
13 0.08
9 l>13 l偶次 0
C3: 在公共连接点处第i个用户的第h次谐波电流允许值 Ihi
1/ a Ihi = Ih(S / S ) i t
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)
7 1.4 11 1.8 13 1.9 9 l>13 l 偶次 2
h a
THD 5.0 8.0 12.0 15.0 20.0
谐波术语的数学表达式
A1: 第h次谐波电压含有率 HRU h = A2: 第h次谐波电流含有率 HRI h =
U h ×100 (% ) U 1
Ih ×100 (% ) I1
h = 2 ∞
A3: 谐波电压含有量
A4: 谐波电流含有量
U H = IH =
(7).线性负载： (8).非线性负载： 设计容量：______KW P.F=_____ 设计容量：______KW P.F=_____ 最大运转容量：______KW P.F=_____ 最大运转容量：______KW P.F=_____ 正常运转容量：______KW P.F=_____ 正常运转容量：______KW P.F=_____
10kV 50Hz Smax=200MVA Smin=150MVA
20MVA 400V
S Ih = k1 Ihp S k2
9 6.8 10.2 21 2.9 4.4 10 5.1 7.7 22 2.3 3.5 11 9.3 14.0 23 4.5 6.8 12 4.3 6.5 24 2.1 3.2 13 7.9 11.9 25 4.1 6算
B1: 当电网公共连接点的最小短路容量不同于基准容量时
S Ih = k1 Ihp S k2
Sk1 ：公共连接点的最小短路容量(MVA)
Sk2 ：基准短路容量(MVA)
Ihp：基准谐波电流值(A) Ih ：短路容量为Sk1第h次谐波电流允许值(A)
谐波电流允许值的换算
3.0
5.0
1.5
2.5
1.0 1.5
IEEE Std. 519-1992
Current distortion limits for general distribution Systems (120V through 69000V)
Maximum harmonic current distortion in % of fundamental
5.0 4.0 3.0 2.0
4.0 3.2 2.4 1.6
2.0 1.6 1.2 0.8
电能质量 公用电网谐波 ( GB/T 14549-93)
谐波电流允许值
标称电压 基准短路 (KV) 容量(MVA) 2
谐波次数及谐波电流允许值(A)
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
(?? )
I5 = I7 =
2 8 + 62 + 1 .28×8 ×6 = 12 .7 (A ) 2 42 + 2 + 0.72×4 ×2 = 5 .08 (A )
Ih = I + I
h K h 3 1. 6 2 5 1. 2 8 7 0. 7 2
2 h1
2 h2
+ KhIh1Ih2
1 3 0. 0 8 9 l>13 l偶次 0
20MVA
400V
Si—20(MVA) St—25(MVA)
谐波计算所需数据
系统短路容量(最大值及最小值) 用户用电协议容量(MVA) 公共连接点的供电设备容量(MVA) 变压器数据(容量、电压比、百分比阻抗) 负载谐波值(各次谐波电流值) 用户要求改善保证值
用户提供
最小短路容量 用電容量 1 諧波電流限值 電流標準值 ( )a 基準短路容量 供電容量
KV 10 10 KV 10 10
MVA 100 150 MVA 100 150
2 26 39 14 3.7 5.6
3 20 30 15 4.1 6.2
4 13.0 19.5 16 3.2 4.8
5 20 30 17 6 9
6 8.5 12.8 18 2.8 4.2
7 15.0 22.5 19 5.4 8.1
IEEE Std. 519-1992
Voltage distortion limits
Harmonic voltage distortion limits in % at PCC < 69kV Maximum for individual harmonic Total harmonic distortion (THD) 69kV-161kV > 161kV
0.38 6 10 35
10 100 100 250
78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 12 9.7 18 8.6 16 7.8 8.9 7.1 14 6.5 12 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 4.9 3.9 7.4 3.6 6.8 26 20 13 20 8.5 15 6.4 6.8 5.19.3 4.3 7.9 3.7 4.1 3.2 6.0 2.8 5.4 2.6 2.9 2.3 4.5 2.1 4.1 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 1.5 1.8 1.4 2.7 1.3 2.5
8 6.4 9.6 20 0.3 0.4
C1: 第h次谐波电压含有率HRUh与第h次谐波电流分量Ih的关系
HRU h = 3 Z Ih h (%) 10 U n
Un—电网标称电压(KV)
Sk—公共连接点的三相短路容量(MVA) Ih—第h次谐波电流(A) Zh—系统的第h次谐波阻抗(Ω)
3 U hI n h HRU = (%) h 10 S k 10 S kHRU h Ih = (%) 3 U h n
66
110
500
750
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 1.6 1.9 1.5 2.8 1.4 2.6
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 1.2 1.4 1.1 2.1 1.0 1.9
HRU 5 = HRU 7 =
谐波的基本计算式
两个谐波源的同次谐波电流在一条线路的同一相上迭加
(300)
I5 = I7 =
Ih = Ih12 + Ih22 + 2Ih1Ih2 cos θh
2 0 8 + 62 + 2 ×8 ×6 ×cos 30 = 13 .53 (A ) 2 0 42 + 2 + 2 ×4 ×2 ×cos 30 =5 .82 (A )
谐 波 的 基 本 计 算 式
C2: 两个谐波源的同次谐波电流在一条线路的同一相上迭加
当相角已知时 当相角不确定时
h Kh 3 1.62 5 1.28
Ih = Ih =
7 0.72
Ih12 + Ih22 + 2 Ih1 Ih2 cos θh
2 Ih1 + Ih22 + K Ih1 Ih2 h
11 0.18
1 1 0. 1 8
I5=8(A) I7=4(A) 2000KA 10/0.4KV Z=8%
I5=6(A) I7=2(A) 2000KVA 10/0.4KV Z=8%
I5=200(A) I7=100(A)
I5=150(A) I7= 50(A)
谐波的基本计算式
在公共连接点处第i个用户的第h次谐波电流允许值 Ihi
3 1.1
5 1.2
谐波的基本计算式
第h次谐波电压含有率HRUh与第h次谐波电流分量Ih的关系
10kV 50Hz Smax=200MVA Smin=150MVA V5=? V7=?
2000KVA 10/0.4KV Z=8%
HRU h = HRU h =
3ZhIh (%) 10 U n
Un—10(KV) Sk —150(MVA) Ih —I5=8(A)、I7=4(A)
10kV 50Hz Smax=200MVA Smin=150MVA
Ihi = Ih(S i/ S t)
1/ a
谐波电流允许值
.2 I5 = 30× (20/ 25 ) 1/ 1 = 24 .9 (A ) .4 I7 = 22 .5 × (20/ 25 ) 1/ 1 = 19 .2 (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) h a 3 1. 1 5 1. 2 7 1. 4 1 1 1. 8 1 3 1. 9 9 l>13 l 偶次 2