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国标 GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》简介(2)

北极星电力网技术频道    作者:江钧祥   2010/11/18 11:54:38   


  对于各次谐波电压含有率的限值,国标中大体上分为奇次谐波和偶次谐波两大类,后者取为前者的1/2,而奇次谐波的含有率限值均取80%总谐波畸变率,上述比例的选取,大体上和电网谐波实测结果相符,同时也使标准数据较为整齐,这样得到的谐波电压限值如表3所示。
  表3公用电网谐波电压(相电压)限值
     
  
  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。
  5.4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:
  (1)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。
  (2)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36—05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1,如考虑网络元件(例如变压器)阻抗,该系数应小于1;但有时存在谐振放大因素,使传递系数大于1。国标中取传递系数为0.8。由于220kV电网未给出谐波电压限值,因此特定220kV对110kV电网的谐波电压传递量为:总畸变0.8%;奇次0.6%;耦次0.3%。
  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(4)。
  C²=A²B²AB
  则
  
        (6)
  利用表3和式(6)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4所示。
  表4  各级电网谐波源产生的谐波电压限值
    
  
  对3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3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3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60%奇次谐波电压含有率限值来计算3次谐波电流允许值。
  谐波电流允许值Ih(A)的计算公式为:
  
         (7)
  式中:Sk(MVA)—基准短路容量
  HRUh(%)—第h次谐波电压含有率
  UN(kV)—电网标称电压
  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:
  (1)根据国际大电网会议36—05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。
  (2)将本级电网的谐波源引起的总谐波电压的50%留给小用户,其余的50%分配给1~2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:
  Ihi=Ih(Si/St)1/α       (8)
  式中:Si—第i个用户的用户协议容量。
  St—公共连接点的供电设备容量。
  α—相位迭加系数按表5取值。
  表5
  当实际的公共连接点的短路容量S′k不同于基准短路容量Sk时,式(8)中Ih值应按下式换算为I′h:
  I′h=Ih.S′k/Sk
  (9)
  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97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。
  6、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36—05工作组建议,每次测量结果应为3秒内所测值的平均值。其计算式为:
     
  
  (10)式中:Uh(t)为t时刻第h次谐波电压;
  Δt为3s。
  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:
        
  (11)式中:Uhk—3s内第k次测得h次谐波电压(方均根值);
  m—3s内取均匀间隔的测量次数,m≥6;
  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2~19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“95%大值”。对于波动谐波源,规定实测值不少于30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6~110kV电磁式电压互感器,一般用于1000Hz以下频率测量,故国标中规定“测量次数一般为2~19次”。

来源:安微省电力试验研究所
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