Sistemsko harmonično onesnaženje in popolno harmonično popačenje
Mar 23, 2026| »Vaš sistem za distribucijo električne energije je močno onesnažen s harmoniki. Stopnja harmoničnega popačenja je več kot 30 % in zahteva zdravljenje!« »Harmoniki so prekomerni in resno ogrožajo električno opremo. Poglejte, stopnja harmoničnega popačenja na števcu je 45 %!« »Stopnja harmoničnega popačenja je le 6%. Je res tako resno?«
V zadnjih letih, ko se na široko razpravlja o harmonikih v elektroenergetskih sistemih, je vsak vodja elektrotehnike pridobil zadostno razumevanje harmonikov. Vendar se zdi, kako oceniti stopnjo harmoničnega onesnaženja v sistemu, jasno in dvoumno.
Jasno je, ker nacionalni standard za kakovost električne energije - Harmoniki v javnih omrežjih zagotavlja jasne definicije in merila presoje za ravni harmoničnega onesnaženja, merilniki kakovosti električne energije pa lahko merijo posebne harmonične parametre.
To je dvoumno, ker pogosto uporabljena stopnja harmoničnega popačenja-odstotek, ki ga je mogoče preprosto in neposredno izmeriti z merilniki kakovosti električne energije-ne more vedno dokončno odražati harmoničnega onesnaženja.
Skupno harmonično popačenje (THD)je najpogosteje uporabljen indikator za oceno stopnje harmoničnega onesnaženja v elektroenergetskih sistemih. V tehničnih standardih in električnih instrumentih je sprejeta kot ključna metrika za harmonično onesnaženje moči. THD je intuitiven in enostaven za razumevanje: preprosto povedano, to je odstotek harmonične vsebnosti glede na osnovno vsebnost, podobno kot vsebnost alkohola v alkoholnih pijačah.
THD je splošen izraz. V praktičnih aplikacijah se kakovost električne energije v elektroenergetskem sistemu ocenjuje z dveh vidikov:napetostintrenutno, ki ga zastopaSkupno harmonično popačenje napetosti (THDu)inSkupno harmonično popačenje toka (THDi)oz. Njihove definicije so izpopolnjene na odstotek vsebnosti harmonične napetosti/toka glede na osnovno vsebnost napetosti/toka.
Poglejmo najprejTHDu.Običajno je napetost elektroenergetskega sistema fiksna z različnimi nivoji napetosti za različne aplikacije, kot je nizka-napetost 400 V, srednja- in visoka-napetost 10 kV, 35 kV itd. Za omrežje z dano napetostno ravnjo lahko vrednost THDu znanstveno in jasno odraža raven harmoničnega onesnaženja. To je zato, ker je imenovalec v formuli THDu-osnovna napetost U₁-konstanten. Tako je večja harmonska napetost UHvišja je THDu. Nacionalni standardi uporabljajo THDu kot intuitivni indikator za omejevanje harmonične napetosti.
| Nazivna omrežna napetost (kV) | Harmonično popačenje skupne napetosti (%) | Vsebnost posamezne harmonične napetosti (%) | |
| Harmoniki neparnega reda- | Sodi{0}}harmoniki | ||
| 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 |
Kakovost električne energije - Omejitve harmonikov v javnih omrežjih za harmonično napetost
Nato preučimoSkupno harmonično popačenje toka (THDi).Na podlagi definicije in formule je THDi podoben THDu. Toda ali lahko THDi izmeri harmonično onesnaženje sistema tako znanstveno in jasno kot THDu?
Vzemimo primer: motor 37 kW / 380 V, opremljen s frekvenčnim pretvornikom.
Pod normalno obremenitvijo: osnovni tok=50 A, harmonični tok=15 A, torej THDi=30%.
Pod majhno obremenitvijo: osnovni tok=10 A, harmonični tok=5 A, torej THDi=50%.
Iz tega primera lahko to vidimoTHDi pogosto ne more v celoti in natančno odražati dejanskega stanja harmoničnega toka.To je zato, ker imenovalec v izračunu THDi-osnovni tok-ni fiksen. Zato je izračunano skupno harmonično popačenje toka smiselno samo pri določeni stopnji obremenitve, podobno analogiji koncentracije alkohola.
Pomembnejši indikator za oceno škodljivosti harmoničnega toka za sistem jedejanska velikost harmoničnega toka, ki odraža, koliko harmonični vir prispeva k onesnaženju sistema. Razumne meje se lahko nastavijo tudi za harmonični tok, vbrizgan v omrežje glede na obseg elektroenergetskega sistema. Nacionalni standardi uporabljajodovoljene vrednosti harmoničnega tokaza omejitev harmoničnega toka, ki ga vbrizgajo uporabniki na točki skupne sklopke.
| Nazivna napetost (kV) | Kapaciteta-kratkega stika (MVA) | Harmonični vrstni red in dovoljeni harmonični tok (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 |
Kakovost električne energije - Omejitve harmonikov v javnih omrežjih za harmonični tok
Po branju zgornje vsebine bi morali imeti jasnejše razumevanje koncepta in uporabeSkupno harmonično popačenje (THD).THD se pogosto uporablja pri harmoničnih meritvah in analizah, standardni formulaciji, vrednotenju učinka filtra in drugih scenarijih. Pravilno razumevanje značilnosti in omejitevTHDuinTHDipri harmonični analizi napetosti in toka nam pomaga znanstveno presoditi ravni harmoničnega onesnaženja, razumno izbrati metode filtriranja in izvesti natančno oceno učinka.