Harmonické znečištění systému a celkové harmonické zkreslení
Mar 23, 2026| "Váš rozvodný systém energie trpí silným harmonickým znečištěním. Míra harmonického zkreslení je až 30 % a vyžaduje léčbu!" "Harmonické jsou nadměrné a představují vážnou hrozbu pro elektrické zařízení. Podívejte se, míra harmonického zkreslení na elektroměru je 45 %!" "Míra harmonického zkreslení je pouze 6 %. Je to opravdu tak vážné?"
V posledních letech, kdy byla problematika harmonických v energetických systémech široce diskutována, získal každý vedoucí elektrotechniky dostatečné porozumění harmonickým. Nicméně, jak posoudit stupeň harmonického znečištění v systému, se zdá být jasné a nejednoznačné.
Je to jasné, protože národní standard Power Quality - Harmonics in Public Supply Networks poskytuje jasné definice a hodnotící kritéria pro úrovně harmonického znečištění a měřiče kvality energie mohou měřit specifické harmonické parametry.
Je to nejednoznačné, protože běžně používaná míra harmonického zkreslení-procento, které lze snadno a přímo měřit měřiči kvality energie-nemůže vždy definitivně odrážet harmonické znečištění.
Celkové harmonické zkreslení (THD)je nejčastěji používaným ukazatelem pro hodnocení stupně harmonického znečištění v energetických soustavách. Je přijata v technických normách a elektrických přístrojích jako klíčová metrika pro harmonické znečištění výkonu. THD je intuitivní a snadno pochopitelné: jednoduše řečeno je to procento harmonického obsahu vzhledem k základnímu obsahu, podobně jako obsah alkoholu v alkoholických nápojích.
THD je obecný pojem. V praktických aplikacích se kvalita energie energetického systému hodnotí ze dvou hledisek:napětíaproud, kterou zastupujeCelkové harmonické zkreslení napětí (THDu)aCelkové harmonické zkreslení proudu (THDi)respektive. Jejich definice jsou upřesněny na procento obsahu harmonického napětí/proudu vzhledem k obsahu základního napětí/proudu.
Pojďme se nejprve podívat naTHDu.Normálně je napětí energetického systému pevné, s různými úrovněmi napětí pro různé aplikace, jako je nízké-napětí 400 V, střední- a vysoké-napětí 10 kV, 35 kV atd. U sítě s danou úrovní napětí může hodnota THDu vědecky a jasně odrážet úroveň harmonického znečištění. Je to proto, že jmenovatel ve vzorci THDu-základní napětí U₁-je konstantní. Čím větší je tedy harmonické napětí UH, tím vyšší je THDu. Národní normy používají THDu jako intuitivní indikátor pro omezení harmonického napětí.
| Nominální síťové napětí (kV) | Celkové harmonické zkreslení napětí (%) | Individuální obsah harmonického napětí (%) | |
| Odd-harmonics | Dokonce-objednejte harmonické | ||
| 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 |
Kvalita energie - Harmonické limity ve veřejných napájecích sítích pro harmonické napětí
Dále pojďme prozkoumatCelkové harmonické zkreslení proudu (THDi).Na základě své definice a vzorce vypadá THDi podobně jako THDu. Dokáže však THDi měřit harmonické znečištění systému tak vědecky a jasně jako THDu?
Vezměte si příklad:Motor 37 kW / 380 V vybavený frekvenčním měničem.
Při normální zátěži: základní proud=50 A, harmonický proud=15 A, takže THDi=30 %.
Při nízké zátěži: základní proud=10 A, harmonický proud=5 A, takže THDI=50 %.
Z tohoto příkladu to vidímeTHDi často nemůže plně a přesně odrážet aktuální podmínky harmonického proudu.Je to proto, že jmenovatel ve výpočtu THDi-základního proudu-není pevný. Vypočtené celkové harmonické zkreslení proudu má tedy smysl pouze při určité míře zatížení, podobně jako analogie koncentrace alkoholu.
Důležitějším ukazatelem pro vyhodnocení poškození systému harmonickým proudem jeaktuální velikost harmonického proudu, který odráží, jak moc harmonický zdroj přispívá ke znečištění systému. Lze také nastavit přiměřené limity pro harmonický proud vstřikovaný do sítě podle měřítka energetické soustavy. Národní normy používajípřípustné hodnoty harmonického prouduk omezení harmonického proudu injektovaného uživateli v místě společné vazby.
| Jmenovité napětí (kV) | Krátká{0}}kapacita obvodu (MVA) | Harmonický řád a přípustný harmonický proud (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 |
Kvalita energie - Harmonické limity ve veřejných napájecích sítích pro harmonický proud
Po přečtení výše uvedeného obsahu byste měli jasněji porozumět konceptu a aplikaciCelkové harmonické zkreslení (THD).THD je široce používán v harmonickém měření a analýze, standardní formulaci, hodnocení efektu filtru a dalších scénářích. Správné pochopení vlastností a omezeníTHDuaTHDIv napěťové a proudové harmonické analýze nám pomáhá vědecky posoudit úrovně harmonického znečištění, přiměřeně vybrat metody filtrování a implementovat přesné vyhodnocení efektů.