3 用户谐波指标的分配
表4 相位合成系数α的对比
国 标 | IEC 61000-3-6 | ||
H | α | h | α |
3 | 1.1 | <5 | 1.0 |
5 | 1.2 | 5~10 | 1.4 |
7 | 1.4 | 5~10 | 1.4 |
11 | 1.8 | >10 | 2.0 |
13 | 1.9 | >10 | 2.0 |
9>13偶次 | 2.0 | >10 | 2.0 |
从表4看,国标中系数α比IEC细化些,但两者没有本质差别。
谐波的类型 | 建议的窗宽Tw/s | 附加要求 | |
准稳态 | 0.1~0.5 | 窗口间可以有间隔 | |
波动 | 0.32(矩形) 0.4~0.5(汉宁) |
无间隔 窗口一半交叠 |
|
快速变化 | 0.08~0.16(矩形) | 无间隔 |
在国标中用户i的第h次谐波电流的允许值Ihi用下式计算
(1)
式中 Ih为公共连接点(PCC)上总的第h次谐波电流允许值;Si为第i个用户的用电协议容量;St为公共连接点的供电设备容量;α为相位叠加系数。
在IEC 61000-3-6中推荐了两种方法,一种方法基本同式(1)。但在一些量的处理上国标和IEC是有些差别的。
(1)关于Ih的确定
在谐波国标中,Ih根据3个条件确定:
1)各级谐波电压限值;
2)扣除上级对本级的传递影响;
3)规定基准短路容量Sk,并以此为基础,用简化公式推导系统等值电抗。若实际短路容量S′k和Sk不同,则电流限值乘以。
如表1所列,国标中将谐波电压按奇次和偶次分两大类,偶次谐波电压为奇次的0.5倍。在按上述3个条件计算Ih时,对于3的倍数奇次谐波(例如3,9,15…)还乘上系数0.6,即按接近于偶次谐波电压限值来对待。这对于特征谐波为3次的用户(例如交流电弧炉,电气化铁道)的限值就显得过严。同样,电网中还有特征谐波为2次的用户(例如交流电弧炉),按同样办法计算的限值也显得过严。
按IEC的规划值例子看(见表3,IEC中对用户谐波分配的总量是以规划值为基础的),对于高压(HV)系统,5次谐波电压取为2%,3次也取为2%,5次和3次的比例为1∶1,高于国标1∶0.6比例;二次谐波取为1.5%,5次和2次的比例为1∶0.75,也高于国标的1∶0.5比例。
(2)Si和St的确定
Si是用户协议用电容量。它由供用电协议确定,但目前执行中将只能作事故(或检修)备用的设备容量也计算在协议用电容量中是不合理的;St作为供电容量,无论是国标或IEC标准中均未明确取法。但国标中明确S′k是取最小短路容量,即式(1)中的Ih是最小短路容量下的允许值,因此St应按对应方式的取值才是合理的。而实际执行中,有人主张一律都用全部供电设备容量来计算,这样也就导致对用户限制过严的结果,使标准在某些场合下难以执行。
IEC对用户的分配是先求谐波电压:
(2)
再求谐波电流
(3)
式中 Zh为第h次谐波阻抗。
显然,利用式(2)、(3)分配理论上较严格,但Zh的确定未作推荐。而国标实际上是采用短路容量S′k换算出来的基波阻抗h倍作为谐波阻抗。这样做便于执行,但有时误差较大。
此外,国标中还缺乏在多电源情况下如何确定St的方法。这在IEC 61000-3-6中已有规定(本文从略),完全可以借鉴。
(3)相位叠加系数α
表4列出国标中相位叠加系数α值和IEC 61000-3-6中α值的对比。
成系数α的对比
4 关于谐波测量问题
在国标中对谐波测量仪器准确度的要求和IEC 61000-4-7(文献5)的要求相一致。但对负荷变化快的谐波,推荐用下式计算:
(4)
式中 Uhk为3s内第k次测得的h次谐波的方均根值;m为3s内取均匀间隔的测量次数,m≥6。
这个规定来源于较早的文献[4],在新近的文献[5]中并未出现。文献[5]中将谐波按变化性态分为3类:①准稳态(慢变化)谐波;②波动谐波;③快速变化谐波。
标准中对测量这3类谐波用的快速傅立叶变换(FFT)仪器取样窗宽提出了基本的要求(80~500ms不等),如表5所列。