Harmonické v elektrické soustavě a THD vysvětleny

Na této stránce

Harmonické složky v elektrické soustavě jsou napěťové nebo proudové složky, jejichž frekvence jsou celočíselnými násobky základního kmitočtu. V soustavě s 50 Hz je 3. harmonická 150 Hz a 5. harmonická 250 Hz; v soustavě se 60 Hz jsou to 180 Hz a 300 Hz. Tyto složky se kombinují se základním průběhem a způsobují, že se napětí nebo proud odchyluje od ideálního sinusového průběhu.

Celkové harmonické zkreslení (THD) zhustí kombinovaný harmonický obsah do jednoho procentního vyjádření. Je užitečné pro rychlou kontrolu, sledování trendů a porovnávání měření, avšak samotná hodnota THD neidentifikuje zdroj, dominantní řád harmonické, bod shody ani správné nápravné opatření. Obhajitelné posouzení musí rozlišovat mezi napěťovým a proudovým zkreslením, potvrdit místo měření, zkontrolovat harmonické spektrum a vyhodnotit instalaci za reprezentativních podmínek zatížení.

Klíčové poznatky

Nelineární zátěže vytvářejí harmonický proud, protože odebírají proud v pulzech namísto úměrně k přivedenému napětí.
Harmonický proud protékající impedancí soustavy vytváří harmonické zkreslení napětí.
THDv, THDi a celkové zkreslení poptávky (TDD) používají různé čitatele nebo referenční hodnoty a neměly by být považovány za zaměnitelné.
Norma IEEE 519 uplatňuje cíle pro ustálené zkreslení napětí a proudu v bodě společného připojení (PCC) uživatele, nikoliv jako univerzální limit vyhověl/nevyhověl pro každou svorku zařízení.
Vysoká hodnota THDi při nízkém zatížení může být zavádějící, protože jmenovatel základního proudu je malý; TDD poskytuje referenci založenou na poptávce pro posouzení v bodě PCC.
Zmírnění by mělo následovat po měření. Tlumivky, pasivní filtry, aktivní harmonické filtry, víceimpulzní usměrňovače a frekvenční měniče s aktivním vstupem řeší různé problémy.
Standardní kondenzátorová baterie pro kompenzaci účiníku není automaticky harmonickým filtrem a při použití bez harmonické analýzy může vytvářet riziko rezonance.

Harmonické, THD a TDD v kostce

Množství	Co popisuje	Referenční hodnota	Nejlepší použití	Častá chyba interpretace
Jednotlivá harmonická	Velikost jednoho harmonického řádu, například 5.	Základní nebo jiná stanovená reference	Identifikace dominantních zdrojů a výběr filtrů	Sledování pouze THD a přehlédnutí jednoho dominantního řádu
THDv	Kombinované harmonické zkreslení napětí	Základní napětí	Posouzení kvality průběhu napětí na přípojnici nebo svorce zařízení	Aplikace jednoho napěťového limitu pro každé místo
THDi	Celkové harmonické zkreslení proudu	Základní složka proudu v okamžiku měření	Vyhodnocování zátěže a sledování jejího provozního chování	Porovnání THDi při nízkém a plném zatížení bez kontextu
TDD	Celkový harmonický proud vztažený k požadovanému proudu	Maximální požadovaný proud zátěže, IL	IEEE 519-style current assessment at the PCC	Považování za jiný název pro THDi
Harmonické spektrum	Velikost každého měřeného harmonického řádu	Základní nebo přístrojová reference	Diagnostika zdroje a výběr zmírnění	Použití jediné celkové hodnoty bez kontroly řádů

Co vytváří harmonické v elektrické soustavě?

Lineární zátěž odebírá proudový průběh v širokém smyslu úměrný přivedenému napětí. Odporová topidla jsou jednoduchým příkladem. Nelineární zátěž mění impedanci během každého cyklu nebo využívá spínání a usměrňování, takže její proud je odebírán v pulzech nebo osekaných segmentech. Fourierova analýza reprezentuje tento zkreslený periodický průběh jako základní složku plus harmonické složky.

Frekvence řádu harmonické h je:

fh = h x f1

kde:
fh = frekvence harmonické
h  = řád harmonické: 2, 3, 4, 5...
f1 = základní frekvence: obvykle 50 Hz nebo 60 Hz

Mezi běžné zátěže způsobující harmonické patří:

šestipulzní frekvenční měniče (VFD) a další usměrňované zátěže;
zdroje nepřerušitelného napájení (UPS);
spínané zdroje v počítačích, serverech a řídicích zařízeních;
LED budiče a elektronické předřadníky osvětlení;
nabíječky akumulátorů a nabíjecí zařízení pro elektromobily;
svařovací zařízení, obloukové pece a další nelineární průmyslové procesy;
nasycená magnetická zařízení za abnormálních provozních podmínek.

Zátěž obvykle nejprve injektuje harmonický proud. Jak tento proud protéká impedancí transformátoru, kabelu, přípojnice a zdroje, vytváří úbytky harmonického napětí. Výsledné zkreslení napětí pak může ovlivnit další zařízení připojená ke stejné sběrnici. Tento rozdíl je důležitý, protože výměna citlivé zátěže neodstraní zdroj na úrovni soustavy, zatímco přidání filtru na nesprávnou sběrnici může přinést jen malé zlepšení.

Jak harmonické složky zkreslují průběh AC

Ideální sinusový průběh obsahuje pouze základní frekvenci. Skutečná nelineární zátěž může odebírat základní proud a navíc 3., 5., 7. a vyšší harmonické složky. V každém okamžiku se tyto složky algebraicky sčítají. Výsledek může vypadat zploštěle, mít špičatý tvar, zářezy nebo být jinak zkreslený, přestože efektivní hodnota napětí (RMS) vypadá blízko jmenovité hodnotě.

Základní a harmonické složky kombinující se do zkresleného průběhu vlnění elektrické soustavy

Tvar průběhu a spektrum poskytují odlišné informace:

Průběh v časové oblasti ukazuje zářezy, zploštění, vysoký činitel výkyvu a spínací charakteristiky.
Spektrum ve frekvenční oblasti ukazuje, které řády harmonických převládají.
THD poskytuje pohodlný celkový součet, ale nedokáže ukázat, zda je zkreslení převážně 3., 5., 7. řádu, nebo zda je rozprostřeno mezi mnoho řádů.

Pro návrh opatření je spektrum obvykle užitečnější než samotná celková hodnota.

Jak se vypočítá celkové harmonické zkreslení?

Napěťové THD

Napěťové THD je efektivní hodnota harmonických napětí (odmocnina ze součtu čtverců) dělená napětím základní harmonické složky:

THDv = [sqrt(V2^2 + V3^2 + ... + Vh^2) / V1] x 100%

V1 = efektivní napětí základní harmonické složky
Vh = efektivní napětí harmonické složky řádu h

THDv udává, jak moc se průběh napětí v místě měření odchyluje od své základní harmonické složky. Je ovlivněn harmonickým proudem a impedancí mezi zdrojem a místem měření.

THD proudu

THD proudu používá stejnou strukturu, ale vztahuje harmonický proud k základnímu proudu naměřenému v daném okamžiku:

THDi = [sqrt(I2^2 + I3^2 + ... + Ih^2) / I1] x 100%

I1 = efektivní (RMS) základní proud v okamžiku měření
Ih = efektivní (RMS) proud harmonické složky řádu h

THDi je užitečné při hodnocení chování jednotlivé nelineární zátěže. Výsledek se však může při nízkém zatížení prudce zvýšit, protože I1 se stane malým, i když absolutní harmonický proud není v nejhorším systémovém stavu. Vedle THDi vždy zaznamenávejte proud zátěže a provozní stav.

Celkové zkreslení poptávky (TDD)

TDD vztahuje harmonický proud k hodnotě proudu poptávky namísto okamžitého základního proudu:

TDD = [sqrt(I2^2 + I3^2 + ... + Ih^2) / IL] x 100%

IL = maximální zatěžovací proud v PCC, definovaný pro příslušnou metodu hodnocení

Tento stabilnější jmenovatel činí TDD vhodným pro posouzení toho, jak harmonický proud zařízení souvisí s jeho odběrem v PCC. Správný IL, interval agregace, doba pozorování a poměr zkratového výkonu musí odpovídat příslušné normě a projektové studii. Bez zdůvodnění nenahrazujte jmenovitou hodnotou jističe, proudem na štítku transformátoru ani nahodilým měřením v jednom bodě.

Proč mohou THDv a THDi vyprávět odlišné příběhy

Vysoké proudové zkreslení automaticky neznamená vysoké napěťové zkreslení. Tuhá elektrická soustava s nízkou impedancí zdroje může absorbovat značný harmonický proud při zachování relativně čistého průběhu napětí. Slabá soustava nebo dlouhé napájecí vedení s vysokou impedancí mohou vykazovat větší zkreslení napětí i při menším harmonickém proudu.

Užitečné je také opačné diagnostické rozlišení:

Vysoké THDi v jedné větvi, ale přijatelné THDv na hlavní přípojnici, často ukazuje na lokální nelineární zátěž s omezeným dopadem na soustavu.
Zvýšené THDv napříč několika napájecími větvemi naznačuje zkreslení na společné nadřazené přípojnici nebo stav rezonance.
Zvýšené THDv na domovní přípojce před spuštěním hlavních zátěží v objektu může naznačovat vliv na straně sítě, který vyžaduje šetření na straně distributora.
Vysoké THDi pouze během specifického provozního režimu ukazuje na zdroj související s procesem, jako je zatížení měniče, vedení usměrňovače nebo provoz nabíječky.

Jaké problémy mohou způsobovat harmonické?

Harmonické nevytvářejí jeden univerzální symptom. Jejich účinky závisí na řádu harmonické, velikosti, impedanci elektrické soustavy, průběhu zátěže, uspořádání uzemnění, rezonanci a konstrukci zařízení.

Dodatečné zahřívání vodičů, přípojnic a transformátorů

Harmonický proud zvyšuje celkovou hodnotu RMS proudu, a tím i zahřívání vodičů. Složky s vyšší frekvencí rovněž zvyšují ztráty vířivými proudy a ztráty v důsledku skin-efektu v magnetických a vodivých částech. Transformátory napájející podstatnou nelineární zátěž mohou vykazovat dodatečné ztráty ve vinutí a rozptylové ztráty, i když se průměrná poptávka v kW zdá být normální.

Spoje již dříve ovlivněné vysokým odporem jsou obzvláště náchylné, protože zkreslený RMS proud přispívá k I²R zahřívání. Diagnostické metody v příručce společnosti VIOX k přehřívání svorkovnice pomáhají odlišit harmonické zatížení od uvolněných nebo degradovaných spojů.

Přehřívání nulového vodiče

Ve vyvážené třífázové čtyřvodičové elektrické soustavě se základní proudy podobných jednofázových zátěží v nulovém vodiči převážně vyruší. Harmonické složky násobků tří, včetně 3., 9. a 15., jsou složky s nulovou sousledností a mohou se v nulovém vodiči sčítat, namísto aby se vyrušily. Vyvážená hodnota fázového proudu proto nezaručuje nízký proud v nulovém vodiči.

Zatížení nulového vodiče by mělo být měřeno přímo tam, kde jsou koncentrovány elektronické jednofázové zátěže. Nezaměňujte proudovou funkci nulového vodiče s cestou ochranného uzemnění; rozdíl je vysvětlen v nulový můstek versus uzemňovací můstek.

Ztráty motoru, pulzace točivého momentu a hluk

Napěťové harmonické vytvářejí rotující magnetická pole o různých rychlostech a směrech. U indukčních motorů některé harmonické sekvence působí proti základnímu rotujícímu poli, zatímco jiné posilují jeho směr při různých synchronních rychlostech. Výsledkem mohou být dodatečné ztráty v mědi a železe, pulzace točivého momentu, vibrace, slyšitelný hluk a snížená využitelná tepelná rezerva.

Pokud jsou součástí pohony, oddělte harmonické zkreslení na vstupní straně od napěťového namáhání PWM na výstupní straně. Síťová tlumivka nebo vstupní harmonický filtr řeší jiný problém než výstupní tlumivka, sinusový filtr nebo dV/dt filtr. Příručka společnosti VIOX VFD versus softstartér poskytuje širší kontext řízení motorů.

Přetížení kondenzátorů a rezonance

Kondenzátory pro kompenzaci účiníku snižují nároky na jalový výkon na základní frekvenci, ale jejich impedance se s rostoucí frekvencí snižuje. V kombinaci s indukčností soustavy mohou vytvořit paralelní nebo sériovou rezonanci v blízkosti stávajícího řádu harmonických. Výsledkem může být zesílení harmonického napětí nebo proudu a přetížení kondenzátorů, tlumivek, transformátorů nebo spínacích přístrojů.

Konvenční kondenzátorová baterie by proto neměla být prezentována jako univerzální řešení harmonického zkreslení. Tam, kde je obsah harmonických významný, může návrh vyžadovat kompenzační tlumivky, laděný pasivní filtr, aktivní harmonický filtr nebo jiné technické řešení. Účel a meze automatické kompenzace účiníku jsou popsány v Úplný název a provoz APFC.

Nežádoucí vybavení a elektronické poruchy

Zkreslené průběhy mohou zvýšit špičkový proud, změnit průchody nulou, zvýšit zahřívání a rušit zařízení, která předpokládají téměř sinusové napájení. Mezi možné příznaky patří nevysvětlené vybavení ochranných prvků, alarmy kondenzátorových stupňů, hluk transformátorů, resetování řídicích jednotek, nesprávné údaje z nevhodných přístrojů a snížení životnosti zařízení.

Tyto příznaky nejsou důkazem harmonických. Podobně se mohou projevovat uvolněné vodiče, nesymetrie napětí, přechodové jevy, přetížení, elektromagnetické rušení a nesprávné nastavení. Před výběrem nápravného opatření je nutné měření.

Kde a jak by se měly měřit harmonické?

Plán měření by měl odpovídat na definovanou otázku: shoda v bodě připojení PCC, odstraňování poruch zařízení, identifikace zdroje, plánování kapacity nebo ověření po provedení nápravných opatření. Jedno bodové měření zřídkakdy odpoví na všech pět otázek.

1. Definujte hranici měření

Pro hodnocení na úrovni objektu podle IEEE 519 identifikujte smluvní nebo technický bod připojení PCC. Pro vnitřní odstraňování poruch měřte podle potřeby také v provozním bodě připojení, na hlavní rozvodné sběrnici, na podezřelém vývodu a na svorkách zátěže. Zdokumentujte jednopólové schéma a umístění každého měření.

2. Použijte vhodné přístrojové vybavení

Použijte analyzátor kvality elektrické energie schopný současného měření třífázového napětí a proudu, záznamu harmonického spektra, THDv, THDi, TDD tam, kde je to vyžadováno, protokolování událostí a měření nulového proudu u čtyřvodičových systémů. Norma IEC 61000-4-7 se zabývá přístroji pro měření harmonických a meziharmonických složek, zatímco IEC 61000-4-30 definuje metody měření kvality elektrické energie a třídy měření.

Základní měřicí přístroj reagující na střední hodnotu není pro diagnostiku zkreslených průběhů dostačující. Měřicí přístroj s funkcí true-RMS může zlepšit přesnost měření RMS proudu a napětí, ale obvykle nenahradí analyzátor kvality elektrické energie pro analýzu řádu harmonických, trendů, směru a shody s normami.

3. Zaznamenejte reprezentativní provozní podmínky

Zaznamenávejte měření napříč provozními stavy namísto spoléhání se na jediný okamžitý snímek:

minimální, normální a maximální zatížení objektu;
akcelerace pohonu, ustálený provoz a stavy při nízkých otáčkách;
provozní režimy UPS nebo nabíječky;
stupně kondenzátorové baterie připojované a odpojované;
provoz generátoru a sítě, pokud jsou oba možné;
výrobní cykly spojené se stížnostmi nebo přehříváním.

4. Zaznamenejte kontext u každé hodnoty THD

Minimálně zaznamenejte:

místo měření a konfiguraci elektrické soustavy;
sdružené napětí a fázové napětí podle potřeby;
efektivní (RMS) hodnotu fázového a nulového proudu;
THDv, THDi a TDD tam, kde je to relevantní;
spektrum jednotlivých harmonických a hodnoty fází;
kW, kVA, kvar, účiník a stav zatížení;
stav napájecího transformátoru, vodiče a kondenzátorové baterie;
časové razítko a interval záznamu.

5. Sledujte zdroj systematicky

Začněte v místě posouzení a porovnejte hodnoty proti proudu a po proudu. Pokud zkreslení prudce vzroste při napájení jednoho vývodu, pokračujte směrem k této větvi. Pokud několik vývodů vykazuje podobné napěťové zkreslení, prověřte společnou sběrnici, rezonanci kondenzátorů nebo zdroj proti proudu.

Cesta měření od nelineární zátěže přes odbočkový rozvaděč a hlavní přípojnici až k bodu společného připojení

Správné pořadí je měřit, lokalizovat, modelovat, zmírnit a ověřit. Instalace filtru před stanovením tohoto základního stavu může zakrýt jeden symptom, zatímco skutečný zdroj nebo rezonance zůstanou nezměněny.

Jak se normy vztahují na harmonické

Odkaz	Primární role	Praktická hranice
IEEE 519-2022	Cíle zkreslení napětí a proudu v elektrické soustavě	Aplikováno v PCC uživatele za definovaných ustálených podmínek; limity proudu závisí na kontextu elektrické soustavy, včetně zkratového výkonu vzhledem k odběru
IEC 61000-4-7	Přístrojové vybavení pro měření harmonických a meziharmonických složek	Definuje způsob seskupování a měření spektrálních složek pro posouzení zařízení a elektrické soustavy
IEC 61000-4-30:2025	Metody měření kvality elektrické energie in-situ	Definuje opakovatelné metody a přístupy třídy A/třídy S pro parametry včetně harmonických složek napětí a proudu
IEC 61000-2-4:2024	Úrovně kompatibility v průmyslových systémech distribuce elektrické energie	Aplikuje se v místě připojení v rámci závodu a rozděluje průmyslová elektromagnetická prostředí do definovaných tříd
IEC 61000-3-2 / IEC 61000-3-12	Limity emisí harmonických proudů pro specifikované kategorie zařízení	Normy na úrovni zařízení s definovaným rozsahem; nenahrazují kompletní posouzení PCC v objektu

Tři pravidla, která předcházejí většině chyb v normách:

Potvrďte bod posouzení. Limit v bodě PCC není automaticky limitem na vstupu VFD nebo ve vzdáleném odbočném rozvaděči.
Potvrďte jmenovatele a metodu zprůměrování. THDi a TDD mohou produkovat velmi odlišná procenta ze stejného proudového spektra.
Ověřte platné vydání a rozsah zařízení. Požadavky dodavatele energie, specifikace projektu, regionální kodexy sítě a produktové normy mohou přidat povinnosti nad rámec obecné příručky.

Jakou metodu potlačení harmonických byste měli použít?

Neexistuje žádný univerzálně nejlepší filtr. Zvolte metodu podle spektra zdrojů, variability zátěže, impedance elektrické soustavy, požadovaného výkonu, dostupného prostoru, ztrát, možností údržby a budoucího rozšíření.

Situace	Možnosti potlačení k vyhodnocení	Technické úvahy
Jeden konvenční šestipulzní pohon	AC síťová tlumivka, DC tlumivka, pasivní harmonický filtr, pohon s nízkým obsahem harmonických nebo pohon s aktivním usměrňovačem (AFE)	Požadovaná redukce, rozsah zatížení, úbytek napětí, účinnost, zástavbové rozměry, uspořádání bypassu
Několik nelineárních zátěží s proměnlivým odběrem	Centrální nebo distribuovaný aktivní harmonický filtr	Umístění CT, kompenzační proud, řády harmonických, nesoučasnost zátěže, rezerva pro rozšíření
Stabilní dominantní řády harmonických	Laděný nebo širokopásmový pasivní filtr	Impedance sítě, tolerance ladění, zatížení kondenzátorů, rezonance, provoz generátoru
Korekce účiníku v síti se zkreslením	Hrazená kondenzátorová baterie nebo navržená filtrační baterie	Stávající spektrum, rezonanční frekvence, proud kondenzátorem, spínací zátěž, nastavení regulátoru
Vysoký proud trojnásobných harmonických v čtyřvodičové elektrické soustavě	Snížit emise zdroje, redistribuovat zátěže, použít vhodné filtrování a revidovat design nulového vodiče/transformátoru	Měření proudu nulovým vodičem, tepelná kapacita vodiče, vhodnost transformátoru, budoucí elektronická zátěž
Nový projekt s vysokým nárokem na usměrňovač	Vícepulzní usměrňovač, transformátor s fázovým posuvem, aktivní vstupní část nebo specifikované zařízení s nízkým obsahem harmonických	Výkon zdroje, redundance, složitost transformátoru, náklady na životní cyklus, cíl shody
Stávající zařízení se již přehřívá	Snížení zátěže a kontrola tepelného rizika před trvalým zmírněním	Analýza harmonických, kontrola připojení, ventilace, stav vodičů a transformátoru

Síťové tlumivky a DC tlumivky

Tlumivky zvyšují impedanci a vyhlazují proud odebíraný usměrňovacími zátěžemi. Jsou relativně jednoduché a robustní, ale jejich výsledek závisí na impedanci zdroje a konstrukci pohonu. Harmonický proud spíše snižují, než eliminují, a způsobují úbytek napětí a ztráty.

Pasivní harmonické filtry

Pasivní filtry kombinují induktory a kondenzátory pro zajištění cesty s nízkou impedancí pro vybrané harmonické frekvence nebo širokopásmové tlumení. Mohou být účinné pro stabilní, předvídatelné zátěže, ale musí být navrženy s ohledem na skutečnou síť. Je nutné posoudit rozladění, tolerance komponent, kolísání zátěže a interakci s generátory nebo jinými kondenzátorovými bateriemi.

Aktivní harmonické filtry

Aktivní harmonický filtr měří zkreslení a vstřikuje kompenzační proud. Lépe se přizpůsobuje měnícím se profilům zátěže a dokáže cílit na více harmonických řádů, je však nutné specifikovat jeho proudovou kapacitu, uspořádání CT, odezvu, skříň, ztráty a řídicí cíle.

Pohony s nízkým harmonickým zkreslením a aktivní vstupní konce (AFE)

Architektury pohonů s nízkým harmonickým zkreslením redukují zkreslení u zdroje, namísto kompenzace několika zátěží na společné sběrnici. Mohou zjednodušit novou instalaci, ale ovlivňují náklady, prostorové nároky, ztráty, elektromagnetickou kompatibilitu a strategii údržby. Regenerační schopnost a nízké harmonické zkreslení jsou samostatné požadavky, i když jeden produkt nabízí oba.

Praktický pracovní postup při vyšetřování harmonických

Definujte reklamaci a rozsah. Identifikujte přehřívání, nežádoucí vybavování, shodu, rozšíření nebo poruchu zařízení jako hlavní problém.
Zkontrolujte jednopólové schéma a inventář zátěží. Označte nelineární zátěže, kondenzátorové baterie, generátory, transformátory a dlouhá napájecí vedení.
Stanovte základní úroveň v bodě připojení (PCC) nebo na hlavní přípojnici. Zaznamenejte napětí, proud, odběr, THD/TDD a harmonické spektrum.
Sledujte dominantní řády směrem k zátěžím ve větvích. Porovnejte změny při cyklování hlavních zátěží.
Zkontrolujte rezonanci a impedanci elektrické soustavy. Do studie zahrňte údaje o transformátorech a kondenzátorových bateriích.
Vyberte kandidátská řešení pro zmírnění následků. Porovnejte redukci u zdroje, pasivní filtraci, aktivní filtraci a opatření pro odolnost zařízení.
Očekávaný výkon modelu. Zkontrolujte normální, minimální, maximální provozní stavy, provoz ze sítě a z generátoru.
Implementujte s ohledem na ochranu a tepelný návrh. Koordinujte vodiče, spínací přístroje, ventilaci a ochranu filtrů.
Zopakujte původní měření. Ověřte zlepšení na stejných místech a při srovnatelných stavech zatížení.

Časté chyby při hodnocení harmonických

Považování každého procenta THD za stejnou veličinu

Vždy označte hodnotu jako THDv, THDi nebo TDD a zaznamenejte její jmenovatel. Procento bez uvedení měřené veličiny a místa je neúplný údaj.

Měření pouze u nelineární zátěže

Měření na svorce zátěže popisuje zátěž, ale neurčuje shodu zařízení ani vliv v bodě připojení (PCC). Tam, kde je to vyžadováno, měřte obojí.

Použití THD bez harmonického spektra

Dvě soustavy mohou mít stejné THD, ale vyžadovat odlišná zmírňující opatření, protože se liší jejich dominantní řády. Uchovejte data jednotlivých harmonických.

Instalace kondenzátorů bez kontroly rezonance

Kondenzátory mohou posunout rezonanci sítě směrem ke stávající harmonické. Před přidáním nebo rozšířením kompenzace účiníku zkontrolujte obsah harmonických a impedanci.

Předpoklad, že SPD odstraňuje harmonické

SPD omezuje přechodové přepětí v souladu se svou konstrukcí; nefiltruje průběžně harmonické složky nízkého řádu o síťovém kmitočtu. Harmonické složky a napěťové špičky vyžadují odlišné posouzení a ochranná opatření. Pro hranici ochrany před přechodovým přepětím viz co dělá přepěťová ochrana.

Řešení většího nulového vodiče nebo transformátoru jako zmírnění zdroje

Tepelně odolné zařízení může lépe tolerovat harmonické zatížení, ale nutně to nesnižuje vnášení harmonických složek ani zkreslení napětí. Oddělujte opatření pro odolnost od snížení emisí.

Často Kladené Otázky

Jaký je rozdíl mezi harmonickými složkami a THD?

Harmonické složky jsou jednotlivé frekvenční komponenty na celočíselných násobcích základního kmitočtu. THD je jedno procentní vyjádření představující odmocninu ze součtu čtverců velikostí těchto harmonických složek vzhledem ke stanovené referenci.

Měří se THD na napětí nebo na proudu?

Lze jej měřit na obou. THDv popisuje zkreslení průběhu napětí, zatímco THDi popisuje zkreslení průběhu proudu. Velikost musí být uvedena, protože příčiny, limity a interpretace se liší.

Proč může THD proudu při nízkém zatížení vypadat velmi vysoké?

THDi dělí harmonický proud okamžitým základním proudem. Při nízkém zatížení se jmenovatel základní složky zmenší, takže procentuální hodnota může vzrůst, i když se absolutní harmonický proud nezvýšil. Zkontrolujte velikost proudu, spektrum a TDD tam, kde je to relevantní.

Jaký je rozdíl mezi THDi a TDD?

THDi vztahuje harmonický proud k základnímu proudu v okamžiku měření. TDD jej vztahuje k definovanému maximálnímu zatěžovacímu proudu. TDD je proto stabilnější pro posouzení v bodě připojení (PCC) při měnících se podmínkách zatížení.

Zvyšují harmonické vždy proud v neutrálním vodiči?

Ne v každé elektrické soustavě. Problém je nejvýraznější u třífázových čtyřvodičových soustav napájejících mnoho jednofázových nelineárních zátěží, kde se trojnásobné harmonické proudy mohou v neutrálním vodiči sčítat. Měřte neutrální vodič přímo, místo abyste předpokládali vyrušení.

Může kompenzační rozvaděč snížit THD?

Pouze pokud je navržen jako součást systému harmonického filtrování nebo jako kompenzace s tlumivkami. Standardní kompenzační rozvaděč nemusí THD snížit a může zkreslení zesílit, pokud rezonuje s indukčností soustavy.

Filtruje přepěťová ochrana (SPD) harmonické?

Ne. SPD řeší přechodové přepětí. Harmonické jsou ustálené nebo opakující se složky vlnového průběhu, které vyžadují snížení u zdroje, tlumivky, harmonické filtry nebo jiná opatření pro kvalitu elektrické energie.

Kde by se měla provádět měření podle IEEE 519?

IEEE 519 stanovuje cíle pro ustálené zkreslení v místě společného připojení uživatele (PCC). Skutečné PCC musí být určeno na základě uspořádání přípojky a projektu, nikoli předpokládat, že je jím každá svorka zařízení.

Jaký přístroj je potřeba k měření THD?

Použijte analyzátor kvality elektrické energie vhodný pro účel posouzení, který je schopen zaznamenávat třífázové napětí, proud, harmonické spektrum, THD a v případě potřeby TDD. Multimetr s funkcí true-RMS je užitečný pro přesné hodnoty RMS u zkreslených průběhů, ale obvykle nemůže provést kompletní harmonickou analýzu.

Závěr

Posouzení harmonických není hledáním jednoho přijatelného čísla THD. Jde o strukturované zkoumání složek vlnového průběhu, místa měření, síly elektrické soustavy, chování zátěže a vzájemného působení zařízení.

Začněte rozlišením THDv, THDi a TDD. Měřte na správné hranici za reprezentativních provozních podmínek, zachovejte spektrum jednotlivých harmonických a sledujte dominantní řády směrem ke zdrojům. Poté vyberte takové zmírnění, které odpovídá síti: tlumivky pro impedanci a vyhlazování, pasivní filtry pro předvídatelná spektra, aktivní filtry pro měnící se zátěže nebo zařízení s nízkým obsahem harmonických, pokud je snížení u zdroje lepším rozhodnutím pro danou elektrickou soustavu.

Pro výrobce rozváděčů a OEM je nejdůležitější specifikací nikoli pouze “nízké THD”. Je to definovaný požadavek na výkon vázaný na PCC nebo svorku zařízení, rozsah provozního zatížení, příslušnou normu, metodu měření a postup ověřování.