电压和电流谐波 (约翰·威利 & 儿子)

作者: Angelo Baggini and Zbigniew Hanzelka

源: 电能质量手册编辑安杰洛Baggin, 约翰·威利 & 儿子, 有限公司

1.0 选择与额定值的变压器为六脉冲变流器 [10]

当谐波的频谱是已知, 或者至少可以测量具有一定可靠性的或预测的, 附加损耗可以容易地计算出.

计算过程中，应通过以下步骤进行:

  1. 由于额外的损失所有coponents的测定谐波的存在.
  2. 谐波谱的测定, 无论是测量或估算, 考虑到所有产生谐波的设备, 特别是电子转换器.
  3. 的总额外损失各次谐波分量和决心的贡献计算.

在实践中, 使用真正的谐波电流幅值，而不是理论值是很重要的.

表 1 示出了计算出的额外损失, 谐波电流高达订购 25, 两个变压器在正常环境温度, 假设在图中示出的电流谐波频谱 1.

表 1 在非正弦的计算存在额外损失

表 1 在非正弦的计算存在额外损失

图 1 电流谐波的六脉转换器的理论值和实际值 (在PU)

图 1 电流谐波的六脉转换器的理论值和实际值 (在PU)

结果表明，该变压器的特点发挥的确定与谐波负载的损失具有重要作用.

在这个例子中，变压器测量在稍微不同的温度下 (21.5°C为第一和 22.8°C为第二); 这不会改变结果的可靠性.

1.1 K因子的计算

表 2 显示K因子的计算图的谐波频谱 1 以每单位基础.

第一步是r.m.s的计算. 总电流I的值, 1.0410 在这种情况下，, 各高次谐波电流的比例值的平方，可以计算之后, 导致K的值. 对于这样的负荷, 与A K等级的变压器 9 将适用于一个六脉冲变流器.

表 2 折减系数电流谐波

表 2 折减系数电流谐波

1.2 该系数K的计算

在确定系数K的第一步 (表 2) 是发现e的值, 涡流损耗，以在基频的总负载损耗比. 变压器制造商应该能够提供这样, 否则是可能在于在范围内 0.05 至 0.1. 该指数q关键取决于变压器的结构，也应该是可从制造商. 它很可能处在范围 1.5 至 1.7. 正如前, 该计算是基于图的理论值 1. 在实践中, 变压器将需要降额到 84.75 % (1/1.18) 供应六脉冲变流器时，额定功率.

表 3 折减系数电流谐波

表 3 折减系数电流谐波

2.0 降额电缆

方法见 6.2, 由于在中性的第三次谐波电流的幅值可能超过在幅度上的相电流在基本频率. 在这种情况下，应考虑与上浆的回路电缆的中性电流. 这个例子是有关一个办公楼，四个不同的谐波光谱被用来评估以进行安装的电缆尺寸.

该系统是一个三相电路，并带有 32 额定负载使用直接铺在墙上一个四芯乙丙橡皮绝缘电缆安装.

2.1 方案

现报告如下:

  1. 谐波缺席. 这个电流通常的做法是使用一个铜导体电缆用 4 毫米2 的横截面，可容纳 35 一 [5] .
  2. 的值 22 % 三阶谐波的 (图 2). 对于该频谱的中性电流将予Ň = 32·0,22·3 = 21,1A, 我Ň <我F, 因此该值被选择的线电流的基础上. 应用 0.86 折减系数 (表 12), 等效负载电流是 32/0,86 = 37,2一个. 对于这个值的电缆截面hasa6mm2 的横截面，可容纳 44 一 [5].

供的一个值 42 % 三阶谐波的 (图 3), 我Ň = 32·0,42·3=40.3A, 我Ň >我F, 因此该值被选择中性线电流的基础上. 应用 0.86 折减系数, 等效负载电流为40,3 / 0,86 = 46,9一个. 对于这个值的电缆截面具有 10 毫米2 横截面的容量60A的 [5].

图 2 电流波形及其频谱

图 2 电流波形及其频谱

图 3 电流波形及其频谱

图 3 电流波形及其频谱

图 4 电流波形及其频谱

图 4 电流波形及其频谱

图C7.4电流波形及其频谱

3. 三阶, 谐波丰富的环境, 如在图 4. 中性线电流为IÑ= 32·1.31·3 = 125.76A, 我Ñ>我f, 因此该值被选择中性线电流的基础上. 应用折减系数等于 1, 等效负载电流是 125.76/1 = 125,67 一. 对于这个值的电缆截面具有 35 毫米2 的横截面，可容纳 128 一 [5].

3.0 谐波源定位

在电网电压的显著失真的电力供应商和客户之间的PCC事件, 干扰源应设. 此制定合同供电或充电的恶化supply.Inmanycasesalsoaquantitative确定供应商和客户的质量时变的特别重要的意义(小号) 于宝成的总电压畸变的贡献是必需的.

图 5 定位的第n次谐波源其有功功率测量的基础上的原理

图 5 定位的第n次谐波源其有功功率测量的基础上的原理

定位谐波源最常见的实用方法是基于威慑，采矿有功潮流的方向给定谐波, 尽管许多作者指出其局限性，并提出其他方法 (无功功率流的方向的调查和“临界阻抗”, 间谐波注入, 确定电压和电流的相对值, 等. [34],[35]). 在大多数情况下，这些方法, 除了他们的技术复杂性, 要求对分析系统的等效参数值的准确信息, 这是难以进入, 或者只能作为昂贵的测量的结果来获得.

据有功功率流法的方向, 一个给定的谐波的主要来源 (n阶) 可以位于通过确定这个谐波有功功率流的方向在各点的系统的 (图 5). 以P非零值(Ñ) = U(Ñ)我(Ñ) COS(ΦI您(Ñ) - ΦI我(Ñ))是电压之间的相互作用的影响，电流以相同的频率. 与扭曲的电压供电的线性负载消耗的有功功率为各次谐波: P(Ñ) ≥ 0. 如果非线性元件在客户端存在, 有功功率为someharmonicscan besuppliedtothenetwork: P(Ñ)<0. Thesignof P(Ñ) 通过测量相同的顺序的电压和电流的相位角度的装置canbedetermined: ΦI您(Ñ)和ΦI(Ñ).

这个方法的原理在单相电路的例子进行说明, 如表所示 4 (电源电压源为U小号, “小号), 其中非线性负载是晶闸管功率控制器 (TYR 1, Tyr2, 电阻RONL, 电感LONL), 这是次谐波电流的正源=±2K 1 = 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, (for k = 1,2,3,…). 有例, 由电压失真源的位置区分, 对于位于功率控制器进行了讨论: (我) 政协上游, (二) 政协下游, 和 (三) 在PCC两侧谐波源

电压和电流谐波 9

Voltage and Current Harmonics 10

表 4 例如模拟出基于有功功率的测量方法中谐波源位置

 

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