Search
Close this search box.

ฮาร์โมนิคของระบบไฟฟ้า
และขีดจำกัดการบิดเบือน

ฮาร์โมนิคของระบบไฟฟ้า

ฮาร์โมนิคของระบบไฟฟ้า คุณภาพไฟฟ้า การบิดเบือนความต้องการทั้งหมด ฮาร์มอนิกรวม การบิดเบือน; ความผิดเพี้ยนของกระแสไฟพิกัดรวม

การแนะนำ

ฮาร์โมนิคคือการมีอยู่ของความถี่หลายความถี่ในความถี่พื้นฐานของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสหรือทั้งสองอย่าง ด้วยเหตุนี้ ความถี่พื้นฐานที่ 50 Hz จึงถูกทับด้วยความถี่หลายความถี่ เช่น 100 Hz, 150 Hz, 250 Hz เป็นต้น ซึ่งส่งผลให้เบี่ยงเบนไปจากคุณลักษณะไซนูซอยด์ในอุดมคติ
ฮาร์มอนิกแบ่งออกเป็นสองประเภท:

  • ฮาร์โมนิคแรงดันไฟฟ้าและ
  • ฮาร์โมนิคกระแส

การสร้างฮาร์โมนิคในแรงดันไฟฟ้าเรียกว่า ความบิดเบี้ยวฮาร์มอนิกของแรงดันไฟฟ้า และการสร้างฮาร์โมนิกในปัจจุบันเรียกว่า ความบิดเบี้ยวฮาร์มอนิกในปัจจุบัน

  • แรงดันไฟฟ้าฮาร์โมนิกส์เกิดจากโหลดแบบไม่เชิงเส้นเช่นเดียวกับในเตาอาร์คและ
  • กระแสฮาร์โมนิกส์ส่วนใหญ่สร้างโดยตัวแปลงอีเล็คโทรนิคส์กำลัง

เมื่อเปรียบเทียบกับความบิดเบี้ยวฮาร์มอนิกของแรงดันไฟฟ้า ความบิดเบี้ยวของฮาร์มอนิกในปัจจุบันส่งผลต่อระบบไฟฟ้าเนื่องจากการปรับใช้ตัวแปลงพลังงานคงที่ที่ใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังจำนวนมาก

ฮาร์โมนิคแรงดันไฟฟ้า

โหลดจะดึงลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าและกระแสแบบไม่เชิงเส้น เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าที่เป็นรูปคลื่นไซน์มาต่อคร่อมที่ขั้วไฟฟ้า เนื่องจากคุณลักษณะไม่เชิงเส้น แรงดันไฟฟ้าจึงเปลี่ยนจากรูปคลื่นไซน์ในอุดมคติและฉีดฮาร์โมนิกของแรงดันไฟฟ้าเข้าไปในแรงดันไฟฟ้าที่แหล่งจ่าย โหลดเหล่านี้เรียกว่าแหล่งจ่ายหรือโหลดฮาร์มอนิกของแรงดันไฟฟ้า ฮาร์มอนิกที่ถูกฉีดโดยโหลดเหล่านี้เรียกว่าฮาร์โมนิกแรงดันไฟฟ้า

โหลดที่สร้างฮาร์โมนิคแรงดันไฟฟ้าคือ:

  • เตาอาร์ค
  • การเชื่อมอาร์ค
  • โหลดอาร์ซิ่ง

ฮาร์โมนิคกระแส

โหลดจะดึงลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าและกระแสแบบไม่เชิงเส้น เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าไซน์ซอยด์ข้ามขั้วต่อ เนื่องจากคุณลักษณะไม่เชิงเส้น กระแสที่ดึงโดยโหลดจากแรงดันไฟฟ้าจึงไม่ใช่ไซนูซอยด์ ซึ่งส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย
เปลี่ยนจากรูปคลื่นไซน์และฉีดฮาร์โมนิคกระแสเข้าในระบบ
โหลดเหล่านี้เรียกว่าแหล่งฮาร์มอนิกกระแสหรือโหลด ฮาร์มอนิกที่ถูกฉีดโดยโหลดเหล่านี้เรียกว่าฮาร์โมนิกกระแส แหล่งที่มาหลักของการสร้าง ฮาร์โมนิคกระแสเกิดจากการใช้โหลดที่ใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

โหลดที่สร้างกระแสฮาร์โมนิคในการใช้งานระบบอุตสาหกรรมคือ:

  1. วงจรเรียงกระแสโซลิดสเตตและเครื่องชาร์จแบตเตอรี่
  2. เครื่องขับมอเตอร์ชนิดปรับความถี่ (VFD)
  3. ระบบจ่ายไฟสำรอง (UPS)
  4. เครื่องเปลี่ยนความถี่หรือไซโคลคอนเวอร์เตอร์
  5. ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

ฯลฯ
โหลดที่สร้างกระแสฮาร์โมนิคในการใช้งานระบบเชิงพาณิชย์คือ:

  1. แหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์ (SMPS)
  2. ไดโอดเปล่งแสง (LED) และหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ (CFL)
  3. บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์
  4. ระบบยูพีเอส
  5. VFD
  6. ตัวปรับแรงดันไฟฟ้า
  7. วงจรเรียงกระแสโซลิดสเตตและเครื่องชาร์จแบตเตอรี่

ฯลฯ
เมื่อเปรียบเทียบกับระบบเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม กระแสฮาร์โมนิกส์ถูกสร้างขึ้นจากระบบที่อยู่อาศัยที่มีขนาดน้อยกว่าและสูงกว่าตามจำนวนอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับระบบ

โหลดที่สร้างฮาร์มอนิก

วงจรเรียงกระแสใช้ในการแปลงแหล่งจ่ายไฟ AC เป็นแหล่งจ่ายไฟ DC พวกเขามีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง เช่น ไดโอด, ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เกตหุ้มฉนวน (IGBT), ทรานซิสเตอร์สนามผลเมทัลออกไซด์–เซมิคอนดักเตอร์ (MOSFET) ฯลฯ สำหรับการแปลง

ขึ้นอยู่กับจำนวนเฟส วงจรเรียงกระแสจะถูกแบ่งออกเป็น

  • วงจรเรียงกระแสเฟสเดียวและ
  • วงจรเรียงกระแสสามเฟส

วงจรเรียงกระแสเฟสเดียว

วงจรเรียงกระแสเฟสเดียวใช้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เช่น ระบบ UPS SMPS ในคอมพิวเตอร์, LED, เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ ฯลฯ ทั้งแบบใช้ไดโอด (uncon- trolled) หรือวงจรเรียงกระแสที่ใช้ IGBT/MOSFET (ควบคุม) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสิ่งเหล่านี้ การใช้งาน
รูปร่างคลื่นแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะเทียบระหว่างเฟสกับนิวทรัลจะแสดงในรูปที่ 1 2.1 และรูปร่างของกระแสคลื่นชั่วขณะจะแสดงในรูปที่ 1 2.2. จากรูป 2.1 และ 2.2 เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าไซน์ซอยด์ให้กับโหลดไม่เชิงเส้น (ส่วนเรียงกระแสของระบบยูพีเอส) จะดึงรูปร่างคลื่นที่บิดเบี้ยวจากแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายเป็นไซนูซอยด์
สเปกตรัมฮาร์มอนิกกระแสที่สอดคล้องกันในหน่วย % และแอมแปร์สัมบูรณ์สำหรับ รูปที่. 2.2 แสดงไว้ในรูป 2.3 และ 2.4 ตามลำดับ

วงจรเรียงกระแสสามเฟส

วงจรเรียงกระแสสามเฟสใช้สำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำและกำลังสูงต่างๆ
เช่น ระบบ UPS, VFD, ไซโคลคอนเวอร์เตอร์, ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ฯลฯ

วงจรเรียงกระแสเหล่านี้ส่วนใหญ่ควบคุมโดย IGBT, MOSFET หรือวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน
(SCR) วงจรเรียงกระแสแบบ SCR ถูกจัดประเภทตามจำนวนพัลส์ที่ใช้สำหรับการแปลง ซึ่งได้แก่:

  • วงจรเรียงกระแส 6 พัลส์
  • วงจรเรียงกระแส 12 พัลส์
  • วงจรเรียงกระแส 18 พัลส์
  • วงจรเรียงกระแส 24 พัลส์
ส่วนใหญ่แล้ว วงจรเรียงกระแสแบบ 6 พัลส์และ 12 พัลส์ส่วนใหญ่จะใช้ในการใช้งานที่หลากหลายเนื่องจาก เศรษฐศาสตร์ ขนาดของผลิตภัณฑ์ และข้อจำกัดอื่นๆ ปริมาณฮาร์มอนิกปัจจุบันสำหรับคลื่นกระแสในอุดมคติคือกระแสพื้นฐาน หารด้วยลำดับฮาร์มอนิก:

วงจรเรียงกระแสหกพัลส์

วงจรเรียงกระแสแบบหกพัลส์ใช้ในไดรฟ์, ระบบ UPS, ไซโคลคอนเวอร์เตอร์ ฯลฯ สำหรับ การใช้งานทั้งพลังงานต่ำและสูง พวกมันสร้างลำดับที่ห้าและเจ็ด ฮาร์โมนิคในขนาดที่สูงขึ้น กระแสไฟฟ้าที่สร้างจากวงจรเรียงกระแสหกพัลส์ทั่วไป สเปกตรัมฮาร์มอนิกเป็น % สำหรับเฟส R แสดงไว้ในรูปที่ 1 2.5.
จากรูป 2.5 ลำดับฮาร์โมนิคหลักคืออันดับที่ 7, 5, 11 และ 13 อื่น ลำดับฮาร์มอนิกก็มีอยู่เช่นกัน แต่มีเปอร์เซ็นต์น้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับคำสั่งเหล่านี้ สี่คำสั่ง

ตัวอย่าง 2.5: VFD สามเฟส 415 V, 5 kW ทำงานที่ 3.6 kW
กระแสที่ดึงโดยวงจรเรียงกระแสใน VFD คือ 5.7 A ต่อเฟส ทำงานที่ 0.9
ตัวประกอบกำลังที่กระแสตามหลังแรงดัน

แรงดันไฟฟ้าชั่วขณะของเฟส R เทียบกับนิวทรัลจะแสดงในรูปที่ 1 2.6 และ
กระแสไฟฟ้าชั่วขณะเฟส R จะแสดงในรูปที่ 1 2.7.

สเปกตรัมฮาร์มอนิกกระแสที่สอดคล้องกันของเฟส R ในหน่วย % สำหรับรูปที่ 2.7
จะแสดงในรูป 2.8 และสเปกตรัมฮาร์มอนิกกระแสในหน่วยแอมแปร์สัมบูรณ์คือ
แสดงในรูป 2.9.

วงจรเรียงกระแสสิบสองพัลส์

วงจรเรียงกระแสสิบสองพัลส์ใช้ใน VFD, ระบบ UPS ฯลฯ และในกำลังที่สูงกว่า การใช้งานเนื่องจากเหตุผลทางเศรษฐศาสตร์ สำหรับพิกัดเดียวกัน วงจรเรียงกระแสระบบ 12 พัลส์ มีราคาสูงกว่าวงจรเรียงกระแสแบบหกพัลส์ถึง 40%–60% มันสร้างฮาร์โมนิคส์ลำดับที่ 11 และ 13 ฮาร์โมนิคในระดับที่สูงขึ้น วงจรเรียงกระแส 12 พัลส์ทั่วไปที่สร้างฮาร์- โมนิคสเปกตรัมเป็น % แสดงในรูปที่ 1 2.10.
จากรูป 2.10 ลำดับฮาร์มอนิกหลักที่สร้างโดยคอนเวอร์เตอร์ 12 พัลส์คือ อันดับที่ 11 และ 13 ในปริมาณที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับอันดับที่ห้าและเจ็ด

ตัวอย่าง 2.6: ระบบ UPS สามเฟส 415 V, 160 kVA ได้รับการตรวจสอบเป็นเวลา 10
นาที ระหว่าง 18:02:22 ถึง 18:12:47 น.

กระแสไฟฟ้าที่ดึงโดยวงจรเรียงกระแสของระบบ UPS คือ 56 A ต่อเฟสที่ 0.75 ตัวประกอบกำลังที่กระแสตามหลังแรงดัน

แรงดันไฟฟ้าชั่วขณะของเฟสเทียบกับนิวทรัลจะแสดงขึ้น
รูปที่. 2.11 และกระแสไฟฟ้าชั่วขณะจะแสดงในรูป. 2.12.

สเปกตรัมฮาร์มอนิกกระแสที่สอดคล้องกันในหน่วย % สำหรับรูปที่ 2.12 ดังแสดงในรูปที่ 2 2.13 และ

สเปกตรัมฮาร์มอกระแสในหน่วยแอมแปร์สัมบูรณ์จะแสดงในรูปที่ 1 2.14.

จากรูป 2.13 และ 2.14, THD คือ 10% และกระแสฮาร์มอนิกสัมบูรณ์คือ 5.6 A

จุดเชื่อมต่อร่วม

จุดเชื่อมต่อร่วม (PCC) คือจุดหรือตำแหน่งทั่วไปที่ลูกค้าหลายรายและอุปกรณ์ของลูกค้าเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าของสาธารณูปโภค

มาตรฐาน IEEE 519-2014 กำหนดให้ PCC เป็นจุดบนระบบจ่ายไฟสาธารณะ
ไฟฟ้าที่ใกล้กับโหลดเฉพาะที่สามารถต่อโหลดอื่นได้
PCC คือจุดที่ตั้งอยู่ต้นน้ำของการติดตั้งระบบไฟฟ้าของโรงงานที่พิจารณาแล้ว

ตัวอย่าง 2.7:

โรงงานกระดาษมีโหลดเชื่อมต่อ 10 MVA และรับพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟกริด 110 kV

ระบบจำหน่ายไฟฟ้าของอุตสาหกรรมแสดงไว้ในรูปที่ 1 2.16.
PCC สำหรับโรงงานกระดาษนี้คือ 110 kV ในกรณีส่วนใหญ่จะมีจุดวัดพลังงานหรือ
จุดเรียกเก็บเงินถือเป็น PCC

ตัวอย่าง 2.8:

โรงงานอุตสาหกรรมสองแห่งเชื่อมต่อโหลดขนาด 10 และ 15 MVA ตามลำดับ และรับพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟแบบกริดขนาด 110 kV การกระจายไฟฟ้าของระบบอุตสาหกรรมแสดงไว้ในรูปที่ 1 2.17.

มาตรฐาน IEEE 519-2014 ที่แนะนำฮาร์มอนิกจะจำกัดทั้งความบิดเบี้ยวฮาร์มอนิกของแรงดันและความบิดเบือนฮาร์มอนิกกระแสที่ PCC เท่านั้น

ไม่ควรใช้ขีดจำกัดเหล่านี้ที่ใดก็ได้ภายในสถานที่ตั้งของลูกค้า เครื่องป้อนแต่ละเครื่อง หรืออุปกรณ์

ฮาร์โมนิคด้านแหล่งที่มา

ตามหลักการแล้ว แหล่งพลังงานควรมีลักษณะเป็นรูปคลื่นไซน์และปราศจากฮาร์โมนิค
อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ แหล่งพลังงานไม่มีลักษณะไซน์ซอยด์อีกต่อไป และปริมาณฮาร์มอนิกที่น้อยที่สุดก็คือการมีอยู่ของแหล่งพลังงาน ฮาร์โมนิคจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าอาจส่งผลต่ออุปกรณ์ของลูกค้า
ซึ่งหมายความว่าโหลดของลูกค้าที่ขับเคลื่อนโดยแรงดันไฟฟ้าที่บิดเบี้ยวจะส่งผลกระทบต่อ
คุณภาพของแหล่งจ่ายไฟ

ฮาร์โมนิคด้านโหลด

PCC เป็นจุดเชื่อมต่อโครงข่ายทั่วไปสำหรับลูกค้าที่แตกต่างกันที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้าเดียวกัน หากไม่มีการจำกัดการฉีดฮาร์มอนิกกระแสโดยโหลดของลูกค้า คุณภาพไฟฟ้าที่ PCC จะได้รับผลกระทบ

ความบิดเบี้ยวฮาร์มอนิกกระแสที่ PCC ยังส่งผลต่อคุณภาพไฟฟ้าของลูกค้าที่แตกต่างกันที่เชื่อมต่อกับ PCC เดียวกัน กล่าวคือ ฮาร์โมนิคกระแสที่ฉีดโดยลูกค้ารายหนึ่งส่งผลต่อคุณภาพแรงดันไฟฟ้าที่ PCC

กระแสฮาร์มอนิกถูกฉีดจากลูกค้า 1 ไปยัง PCC ดังแสดงในรูปที่ 1 2.18 และสิ่งนี้ส่งผลต่อแรงดันไฟฟ้าที่ PCC

แรงดันไฟฟ้าที่บิดเบี้ยวที่ PCC ส่งผลกระทบต่อลูกค้ารายอื่นที่เชื่อมต่อกับ PCC เดียวกัน โดยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่บิดเบี้ยว กล่าวคือ แรงดันไฟฟ้าที่บิดเบี้ยวจะจ่ายให้กับลูกค้า 2 ที่เชื่อมต่อกับ PCC เดียวกัน

แม้ว่าโหลดของลูกค้า 2 จะเป็นเส้นตรง โหลดเหล่านี้จะดึงกระแสที่ไม่ใช่ไซน์ซอยด์จากแรงดันไฟฟ้า เนื่องจากแรงดันแหล่งจ่ายไฟผิดเพี้ยน รูปที่. 2.19 แสดงแรงดันไฟฟ้าผิดเพี้ยนที่โหลดที่เชื่อมต่อของลูกค้า 2 ตัว

การประเมินฮาร์โมนิคในระบบ

โดยทั่วไป ฮาร์โมนิคในระบบจะได้รับการประเมินโดยใช้ THD สำหรับทั้งความบิดเบี้ยวฮาร์มอนิกของแรงดันและความบิดเบี้ยวของฮาร์มอนิกในปัจจุบัน IEEE Std 519-2014 ซึ่งใช้ Total Demand Distortion (TDD) สำหรับการประเมินความบิดเบือนฮาร์มอนิกกระแสที่ PCC และ IEEE Std 1547-2018 ได้แนะนำคำศัพท์ใหม่สำหรับการประเมินฮาร์โมนิกกระแสที่เรียกว่า Total rated Harmonic Distortion (TRD)

ความเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม

THD คืออัตราส่วนของรากที่สองของผลรวมของส่วนประกอบฮาร์มอนิกทั้งหมด ยกเว้น
พื้นฐานถึงองค์ประกอบพื้นฐาน คำว่า THD ใช้ในการค้นหา
เปอร์เซ็นต์ความบิดเบี้ยวจากรูปร่างคลื่นพื้นฐาน

มาตรฐาน IEEE 519-2014 กำหนด THD ว่าเป็นอัตราส่วนของค่าเฉลี่ยรากกำลังสองของเนื้อหาฮาร์มอนิก โดยพิจารณาจากส่วนประกอบฮาร์มอนิกจนถึงลำดับที่ 50 และไม่รวมอินเทอร์ฮาร์โมนิกโดยเฉพาะ ซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของค่าพื้นฐาน ส่วนประกอบฮาร์มอนิกที่มีลำดับมากกว่า 50 อาจรวมอยู่ด้วยเมื่อจำเป็น

แรงดันไฟฟ้า THD คืออัตราส่วนของรากที่สองของผลรวมของส่วนประกอบฮาร์มอนิกแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด ยกเว้นส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานต่อส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าพื้นฐาน

การแสดงออกของความบิดเบี้ยวฮาร์มอนิกของแรงดันไฟฟ้าจะแสดงในสมการ (2.3):

การบิดเบือนความต้องการทั้งหมด

TDD คืออัตราส่วนของรากที่สองของผลรวมของส่วนประกอบฮาร์มอนิกปัจจุบันทั้งหมด
ยกเว้นกระแสพื้นฐานถึงกระแสพื้นฐานของความต้องการสูงสุด
มาตรฐาน IEEE 519-2014 กำหนด TDD ว่าเป็นอัตราส่วนของกำลังสองเฉลี่ยรากของเนื้อหาฮาร์มอนิก โดยพิจารณาส่วนประกอบฮาร์มอนิกจนถึงลำดับที่ 50 และ
ไม่รวมอินเทอร์ฮาร์โมนิกโดยเฉพาะ ซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของค่าสูงสุด
ความต้องการกระแส

ส่วนประกอบฮาร์มอนิกที่มีลำดับมากกว่า 50 อาจรวมอยู่ด้วยเมื่อจำเป็น

ความผิดเพี้ยนของกระแสไฟพิกัดรวม

TRD ได้รับการแนะนำโดยมาตรฐาน IEEE 1547-2018 การประเมินฮาร์โมนิคโดย TRD แตกต่างจาก THD และ TDD ในมาตรฐาน IEEE 519

คำจำกัดความของ TRD ตามมาตรฐาน IEEE 1547-2018 คือผลรวมกำลังสองรากทั้งหมดของส่วนประกอบการบิดเบือนกระแส ซึ่งรวมถึงฮาร์โมนิกและอินเทอร์ฮาร์โมนิกที่สร้างขึ้นโดยหน่วยทรัพยากรพลังงานแบบกระจาย (DER) จนถึงความจุกระแสไฟที่พิกัด DER เป็นเปอร์เซ็นต์ นิพจน์สำหรับการคำนวณ TRD ให้ไว้ในสมการ (2.9):

ตัวอย่าง 2.17: SLD ของระบบเซลล์แสงอาทิตย์พิกัด 10 MVA เป็นหน่วย DER ที่เชื่อมต่อกับหม้อแปลง 10 MVA แสดงในรูปที่ 1 2.29.
กระแสไฟที่กำหนดของหน่วย DER 10 MVA ที่ PCC (33 kV) คือ 174.95 A

กรณีที่ 1: DER ส่งกำลังไฟพิกัด 10 MVA
เครื่องวิเคราะห์กำลังที่เชื่อมต่ออยู่ที่ PCC จะวัดกระแสพื้นฐาน (I 1)
และกระแส RMS (I RMS) รวมถึงส่วนประกอบฮาร์มอนิกและอินเตอร์ฮาร์โมนิก ดังนี้
ผม 1 คือ 174.8 A
I RMS คือ 175.4 A
TRD สามารถคำนวณได้ตามสมการ (2.9):

ค่า TRD ที่ RPA คือ 8.28%

กรณีที่ 2: DER ให้กำลังไฟพิกัด 75%—7.5 MVA
เครื่องวิเคราะห์กำลังที่เชื่อมต่ออยู่ที่ PCC จะวัดกระแสพื้นฐาน (I 1) และกระแส RMS (I RMS ) รวมถึงส่วนประกอบฮาร์มอนิกและอินเตอร์ฮาร์โมนิกดังต่อไปนี้:
ผม 1 คือ 130.5 A
I RMS คือ 131.5 A
TRD สามารถคำนวณได้ตามสมการ (2.9):

ค่า TRD ที่ RPA คือ 9.25%

กรณีที่ 3: DER ให้กำลังไฟพิกัด 25%—2.5 MVA เครื่องวิเคราะห์กำลังที่เชื่อมต่ออยู่ที่ PCC จะวัดกระแสพื้นฐาน (I1) และกระแส RMS (IRMS) รวมถึงส่วนประกอบฮาร์มอนิกและอินเตอร์ฮาร์โมนิกดังต่อไปนี้: I1 คือ 42 A IRMS คือ 44 A TRD สามารถคำนวณได้ตามสมการ (2.9):

ค่า TRD ที่ RPA คือ 7.49%

ขีดจำกัดการบิดเบือนแรงดันไฟฟ้า

ขีดจำกัดความผิดเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้าที่แนะนำ (ดูตาราง 11-1) เกี่ยวข้องกับดัชนีต่อไปนี้: THD: แรงดันไฟฟ้าฮาร์มอนิกรวม (RSS) เป็นเปอร์เซ็นต์ของแรงดันไฟฟ้าความถี่พื้นฐานที่กำหนด ควรใช้ขีดจำกัดที่แสดงในตาราง 11-1 เป็นค่าการออกแบบระบบ สำหรับ “กรณีที่เลวร้ายที่สุด” สำหรับการใช้งานตามปกติ (สภาวะที่ยาวนานกว่าหนึ่งชั่วโมง) สำหรับระยะเวลาที่สั้นลง ระหว่างการเริ่มต้นระบบหรือสภาวะที่ไม่ปกติ ขีดจำกัดอาจเกิน 50%

ขีดจำกัดการบิดเบือนกระแส

ตามหลักการแล้ว ความเพี้ยนฮาร์มอนิกที่เกิดจากผู้บริโภครายเดียวควรถูกจำกัดให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ที่จุดใดก็ได้ในระบบ และควรทำงานทั้งระบบโดยไม่มีการบิดเบือนฮาร์มอนิกอย่างมีนัยสำคัญที่ใดก็ตามในระบบ ขีดจำกัดความเพี้ยนฮาร์มอนิกที่แนะนำในที่นี้จะกำหนดความบิดเบือนกระแสสูงสุดที่อนุญาตสำหรับผู้ใช้บริการ ที่
ขีดจำกัดการบิดเบือนปัจจุบันที่แนะนำเกี่ยวข้องกับดัชนีต่อไปนี้:
TDD: การบิดเบือนความต้องการทั้งหมด (RSS), การบิดเบือนกระแสฮาร์มอนิกเป็น % ของกระแสโหลดความต้องการสูงสุด (ความต้องการ 15 หรือ 30 นาที)
ควรใช้ขีดจำกัดที่ระบุไว้ในตาราง 10-3 และ 10-4 เป็นค่าการออกแบบระบบสำหรับ “กรณีที่แย่ที่สุด” สำหรับการใช้งานปกติ (เงื่อนไขที่ยาวนานกว่าหนึ่งชั่วโมง) สำหรับระยะเวลาที่สั้นลง ระหว่างการเริ่มต้นระบบหรือสภาวะที่ไม่ปกติ ขีดจำกัดอาจเกิน 50%
ตารางเหล่านี้ใช้ได้กับวงจรเรียงกระแสแบบหกพัลส์และสถานการณ์การบิดเบือนทั่วไป อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้หม้อแปลงเปลี่ยนเฟสหรือตัวแปลงที่มีเลขพัลส์ (q) สูงกว่า 6 ขีดจำกัดสำหรับลำดับฮาร์มอนิกที่มีลักษณะเฉพาะจะเพิ่มขึ้นด้วยตัวคูณมีค่าเท่ากับ

โดยมีเงื่อนไขว่าแอมพลิจูดของลำดับฮาร์มอนิกที่ไม่มีลักษณะเฉพาะต้องน้อยกว่าร้อยละ 25 ของขีดจำกัดที่ระบุในตาราง ดูตัวอย่างที่ 13.1

ตารางที่ 10-3 แสดงรายการขีดจำกัดกระแสฮาร์มอนิกตามขนาดของโหลดเทียบกับขนาดของระบบไฟฟ้าที่โหลดเชื่อมต่ออยู่ อัตราส่วน Isc/IL คืออัตราส่วนของการลัดวงจรที่จุดเชื่อมต่อร่วม (PCC) ต่อกระแสโหลดพื้นฐานสูงสุด ขอแนะนำให้คำนวณกระแสโหลด IL เป็นกระแสเฉลี่ยของความต้องการสูงสุดในช่วง 12 เดือนที่ผ่านมา ดังนั้นตามขนาดของการโหลดของผู้ใช้
ลดลงตามขนาดของระบบ เปอร์เซ็นต์ของกระแสฮาร์มอนิกที่ผู้ใช้ได้รับอนุญาตให้ฉีดเข้าสู่ระบบสาธารณูปโภคจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะช่วยปกป้องผู้ใช้รายอื่นบนตัวป้อนเดียวกันและยูทิลิตี้ซึ่งจำเป็นต่อการจัดหาแรงดันไฟฟ้าที่มีคุณภาพบางอย่างให้กับลูกค้า

การวัดฮาร์โมนิค

การวัดฮาร์โมนิคกระแสและแรงดันถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการกระจายพลังงานไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ ต่อไปนี้เป็นเหตุผลบางประการที่เน้นถึงความสำคัญของการวัด:

ทั่วไป

  1. การตรวจสอบค่าฮาร์โมนิคที่มีอยู่และตรวจสอบกับระดับที่แนะนำหรือยอมรับได้
  2. อุปกรณ์ทดสอบที่สร้างฮาร์โมนี
  3. การวินิจฉัยและการแก้ไขปัญหาสถานการณ์ที่ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไม่เป็นที่ยอมรับของยูทิลิตี้
    หรือต่อผู้ใช้
  4. สังเกตระดับพื้นหลังที่มีอยู่และติดตามแนวโน้มในช่วงเวลาของแรงดันและกระแสฮาร์โมนิค (รูปแบบรายวัน รายเดือน ตามฤดูกาล)
  5. การวัดเพื่อการตรวจสอบการศึกษาการจำลองซึ่งรวมถึงการไหลของโหลดฮาร์มอนิก
  6. การวัดกระแสฮาร์มอนิกและแรงดันไฟฟ้าฮาร์มอนิกด้วยมุมเฟสที่เกี่ยวข้อง การวัดดังกล่าวสามารถทำได้โดยมีและไม่มีการแยกโหลดแบบไม่เชิงเส้นที่เชื่อมต่ออยู่ และสามารถช่วยกำหนดอิมพีแดนซ์ของจุดขับเคลื่อนฮาร์มอนิกและตำแหน่งที่กำหนดได้
เทคนิคที่ใช้ในการวัดฮาร์โมนิคแตกต่างจากเทคนิคที่ใช้วัดระบบไฟฟ้าธรรมดา แบนด์วิธความถี่ของการวัดแรงดัน กระแส และพลังงานแบบธรรมดาสามารถทำได้ด้วยความใส่ใจ เพื่อจำกัดย่านความถี่ให้แคบลงใกล้กับความถี่การกระจาย จำเป็นต้องมีแบนด์วิธที่กว้างกว่ามาก (สูงสุด 3kHz) ในการศึกษาฮาร์โมนิกของระบบไฟฟ้า

อุปกรณ์พื้นฐานที่ใช้ในการวิเคราะห์แรงดันและกระแสที่ไม่ใช่รูปคลื่นไซน์

1. โอซิโลสโคป

การแสดงรูปคลื่นบนออสซิลโลสโคปจะให้ข้อมูลเชิงคุณภาพเกี่ยวกับระดับและประเภทของความบิดเบี้ยวได้ทันที บางครั้งกรณีของการสั่นพ้องสามารถระบุได้ผ่านการบิดเบือนที่มองเห็นได้ซึ่งปรากฏอยู่ในปัจจุบัน
และรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้า

2. เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม

เครื่องมือเหล่านี้แสดงการกระจายกำลังของสัญญาณตามฟังก์ชันของความถี่ ช่วงความถี่ที่กำหนดจะถูกสแกน และส่วนประกอบ ฮาร์โมนิค และอินเทอร์ฮาร์โมนิกทั้งหมดของสัญญาณที่วิเคราะห์จะปรากฏขึ้น รูปแบบการแสดงผลอาจเป็น CRI หรือเครื่องบันทึกแผนภูมิ

3. เครื่องวิเคราะห์ฮาร์มอนิกหรือเครื่องวิเคราะห์คลื่น

เครื่องมือเหล่านี้วัดแอมพลิจูด (และในหน่วยที่ซับซ้อนกว่านั้นคือมุมเฟส) ของฟังก์ชันคาบ เครื่องมือเหล่านี้ให้สเปกตรัมเส้นของสัญญาณที่สังเกตได้ สามารถบันทึกเอาต์พุตหรือตรวจสอบด้วยมิเตอร์อนาล็อกหรือดิจิตอลก็ได้

4. เครื่องวิเคราะห์ความผิดเพี้ยน

เครื่องมือเหล่านี้บ่งบอกถึงความเพี้ยนฮาร์มอนิก (THD) โดยตรง

5. อุปกรณ์วัดฮาร์มอนิกแบบดิจิตอล

การวิเคราะห์ทางดิจิทัลสามารถทำได้ด้วยเทคนิคพื้นฐานสองประการ:

  • โดยวิธีการกรองแบบดิจิตอล วิธีนี้คล้ายกับการกรองแบบแอนะล็อก เครื่องวิเคราะห์สัญญาณดิจิทัลแบบสองช่องสัญญาณประกอบด้วยการกรองแบบดิจิทัล ในการตั้งค่าสำหรับการวัดเฉพาะ ช่วงความถี่ที่จะวัดจะตั้งค่าตัวกรองดิจิทัลสำหรับช่วงนั้น นอกจากนี้ แบนด์วิธยังมีความหลากหลายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการจับฮาร์โมนิคที่มีขนาดเล็กลงเมื่อมีพื้นฐานที่มีขนาดใหญ่มาก
  • เทคนิคการแปลงฟูเรียร์แบบเร็ว นี่เป็นวิธีการแสดงสเปกตรัมแบบเรียลไทม์และรวดเร็วมาก
    การวิเคราะห์ที่ช่วยให้สามารถประเมินฟังก์ชันจำนวนมากได้ การแปลงแอนะล็อก-ดิจิทัลหลายช่องสัญญาณและคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กหรือขนาดเล็กใช้สำหรับการรับข้อมูลแบบเรียลไทม์

เมื่อรูปคลื่นถูกบันทึกด้วยแบนด์วิธที่เหมาะสมโดยใช้เทคนิคแอนะล็อกหรือดิจิทัลทางออนไลน์ การคำนวณ Fast Fourier Transform (FFT) ของส่วนประกอบฮาร์มอนิก การแปลงเป็นหน่วยทางวิศวกรรม การคำนวณสถิติ และการวางแผนและการพิมพ์ผลลัพธ์สามารถทำได้ ดำเนินการออฟไลน์ในห้องปฏิบัติการโดยใช้สิ่งอำนวยความสะดวกที่เหมาะสม

ข้อกำหนดสำหรับการตอบสนองของเครื่องมือ

เพื่อการวัดค่าฮาร์โมนิคที่แม่นยำ ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่สำคัญต่อไปนี้

1. ความแม่นยำ

เครื่องมือต้องทำการวัดส่วนประกอบฮาร์มอนิกคงที่ (สถานะคงที่) โดยมีข้อผิดพลาดที่สอดคล้องกับขีดจำกัดที่อนุญาต มีความสมเหตุสมผลที่จะใช้เครื่องมือที่มีความไม่แน่นอนไม่เกิน %5 ของขีดจำกัดที่อนุญาต ตัวอย่างเช่น สมมติว่าระบบสามเฟส 480 V ซึ่งฮาร์มอนิกที่ 11 ควรมีค่าน้อยกว่า 0.70% ฮาร์มอนิกลำดับที่ 11 ที่เป็นกลางแบบเส้น V11 มีค่าน้อยกว่า 1.94 V ซึ่งบ่งชี้ว่าเครื่องดนตรีควรมีความไม่แน่นอนน้อยกว่า =(0.05) (1.94)= =0.097 V

2. การเลือกอย่างระมัดระวัง

การเลือกสรรของเครื่องมือเป็นการบ่งชี้ความสามารถในการแยกส่วนประกอบฮาร์มอนิกที่มีความถี่ต่างกัน วิธีหนึ่งที่ใช้งานได้จริงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเลือกที่ดีคือการกำหนดข้อกำหนดสำหรับการลดทอนขั้นต่ำของความถี่ที่ฉีด ขณะที่เครื่องมือได้รับการตั้งค่า (ปรับ) ที่ความถี่ fh = 50 Hz

3. การหาค่าเฉลี่ยหรือเลือกค่าในช่วงเวลาที่เหมาะสม

หากฮาร์โมนิคที่วัดได้แปรผันตามเวลา จำเป็นต้อง “ปรับให้เรียบ” ส่วนประกอบที่ผันผวนอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาหนึ่ง ปัจจัยสองประการที่มีความสำคัญในกรณีนี้ ได้แก่ การตอบสนองแบบไดนามิกและแบนด์วิธ

  • การตอบสนองแบบไดนามิก
    • ตัวอย่างเช่น หากเป็นที่ต้องการโดยเฉลี่ยในช่วงเวลา 3S การตอบสนองต่อมิเตอร์เอาท์พุตควรเหมือนกันกับตัวกรองความถี่ต่ำผ่านลำดับแรกที่มีค่าคงที่เวลา 1.5 ±0.15 วินาที
  • แบนด์วิธ
    • แบนด์วิธของเครื่องมือจะส่งผลอย่างมากต่อการอ่าน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อฮาร์โมนิคมีความผันผวน ขอแนะนำให้ใช้เครื่องมือที่มีแบนด์วิธคงที่สำหรับช่วงความถี่ทั้งหมด แบนด์วิดท์ควรเป็น 3 ± 0.5 Hz ระหว่างจุด -3 dB โดยมีการลดทอนขั้นต่ำ 40 dB ที่ความถี่ fh + 15 Hz ในสถานการณ์ที่มีอินเทอร์ฮาร์โมนิกและทรานเซียนท์ แบนด์วิธที่ใหญ่กว่าจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดเชิงบวกจำนวนมาก

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *

Talk with our team
This site is registered on wpml.org as a development site.