GB/Z 17624.4-2019 电磁兼容 综述 2kHz内限制设备工频谐波电流传导发射的历史依据
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6.31975~1982年
6.41982~1995年
压力容器标准[6.51995~2000年
第一版的修改单1是在1997年发布的,介绍了如下变化: “专用设备”定义中增加了“设计由制造商指定”(不幸的是,定义中不能含有要求,所以,其他委 员会不能原封不动地采用本定义)。 吸尘器和空调的测试条件被添加到了附录C中。 修改单2是在1998年2月发布的,引人了照明设备有功输入功率不得超过25W的要求。在不设 定75W下限条件时,D类限值适用;或除了需要满足低次谐波电流限值外,电流波形可以满足规定的 波形要求。在设定这些限值时,注意了以下事实,即由放电灯产生的五次谐波电流被装有容性滤波器的 直流电源单元(如电视机中的)所产生的5次谐波电流部分抵消 修改单3源于对CENELEC版标准的修改建议,它被转给IECSC77A/WG1并由其负责制定。其 他的修改单与该修改单合并后,生成了包括以下内容的合订文本: 相位角控制的电动设备的限值; 厨房机器的测试条件; 不对称控制方法; 一对称控制方法; 一对非专业使用的弧焊设备的测试条件。 这些均不是对标准条款的根本变化。 依照IEC出版程序,第3个修改单导致在2000年8月出版了第二个版
7.11989~1998年
在当时,出于经济上可行,IEC只考虑被动式措施,而且只针对单相设备。对电视机这种产量高、价 格高的产品(自镇流灯是典型的低价产品),将增加大约1欧元或1美元即1%~2%的生产成本(不是 销售成本)。 通过75W这一更低功率界限来实施成本分摊的想法: 在这个功率值以下,没有规定谐波限值,成本只针对电源系统; 在这个功率值以上,成本针对产品和电源系统(因为谐波电流不为零)
电压网络部分兼容水平在总兼容水平中配额的角
附录A (资料性附录) 兼容水平和补偿因子
中可得,设备中每个谐波频率上最大允许电流发射
图A.1典型系统中变压器阻抗上谐波电压降的分配
ih,eq=uh,CLkN,LV/ZLV,akp.h 式中: h 一谐波次数; ih,eq 一h次谐波时设备中最大允许电流发射: UA,CL ——h次谐波电压畸变的兼容水平; KN.LV 低压网络的共享因子; Ztv.——h次谐波的网络阻抗; kp.h h次谐波的补偿因子。
若对实际系统阻抗进行合适的解释,.成为与估值相关的唯一项。在模型和调查结果间任何偏 差的根本原因,一定要把这一项独立出来。来自参考文献L14中的表A.2,描述了可视作相对完整的子 因子集,尽管可建议为其他情况。此表格也给出了这些子因子以及复合补偿因子的有一定合理性的取 值范围。作为最初的近似值,在表A.2中,这些子因子相乘以得到复合因子。 宜明确理解,对于某些设备和配置,列出的因子可不独立。如果除了一个因子以外所有非独立因子 集中的因子设定取值为1,各个子因子相乘得到的复合因子的值仍然有效。
限值与含相控调光器的自炽灯在90°触发角谐波
在不同产品中,含相控调光器的百炽灯在90°触发角(在该触发角谐波电流发射最大)的谐波频谱 变化非常小,A类限值以电流表示。因此,从各限制值中可推断出基波电流的对应值。可知(参见 图B.1)最低的基波电流由直至15次的谐波限值决定,此时对应于745W的满负载功率。毫无疑问,由 于因适应非线性负载而不是调光器进行的改变,确定最低的谐波限值不太严格。 图B.1说明了这种关系,使用对数纵坐标清楚地显示高次谐波限值和频谱值的水平。为了进行比 较,20世纪70年代设计(在EMC标准符合性是强制性之前)的一个典型调光器测量光谱,负载是一个 230V,150W的灯,触发角90°。可以看出,对于13次以上的高次谐波,限值和频谱值之间的对应关系 是十分紧密的。19次和第27次谐波具有稍高的发射水平,这可能是由于供电电压的失真、或者调光器 中处于“上升时间”的电感器和降低传导辐射的电容器之间的谐振所引起
图B.1A类限值与调光器谐波频谱的比较
图C.1是自明其义的,
眼值(GB17625.1中表2)与含感性镇流单元放电
图C.1C类限值与放电灯谐波频谱的比较
为35°和65°的单相电容滤波镇流器谐波频谱的
图D.1大部分是自明其义的。注意3次、5次谐波发射水平在65°导通角时与限值一致。
D类限值与单相230W电容滤波镇流器谐波频
注:大多数"电力系统和其他成本”是电力系统成本
图E.1符合兼容水平的总成本折中概念示意图
一致同意基于限值分配开展研究,该限值是建立在供电网络电压畸变中一个产品复合“影响因子 础上。影响因子的大部分分量已确定并列举如下。这不是新概念,在参考文献[13]中已提到“饱 ”和“同步因子”。
引入密度影响因子目的在于考患设 现场设备的数量有关。每种设备都会被 评估一个密度影响因子。它被定义为设备数量与家用电器数量的比。 注,考度到密度因子允许在稀有设备中去除严格限值的约束
使用影响因子目的是考与设备使用相关的对网络影响的不一致。基本上,它可由每年的电能 正常使用时最大有功功率的比算出。 额外的校正因子考虑了使用的同时性,比如一年里的每天或者每季度。 注考虑到使用因子允许在很少使用的设备中去除严格限值的约束。
谐波电流的相位角已被选为相关的影响因子,因为它影响电网电压畸变。例如,考虑到连接到同 个电网的两台设备,根据各自谐波电流的相对相位角,对电网电压畸变有增强或者抵消的影响。 相位角因子小于1的设备,由于对电网畸变的影响较小,宜有更加宽松的限值。
E.6系统和工业场所的谐波抑制
为了获得低压供电网络中非线性负载最佳经济配置,应评估所有可能的技术措施。系统级别上,谐
皮电流影响的抑制方法在技术复杂,成本较高。但是使用有些措施(例如降低系统阻抗)是合适的。在 与公共电力接口是中压或高压的工业场所级别上的谐波电流影响的抑制方法,可能比设备级别抑制方 法更有经济优势。但是引人该项技术依赖于同意采用的发射限值得到认可实行,以及电力供应商与政 府间的合作。一些国家已经引人此技术。工业场所级别的抑制技术及其可能不适用于小规模的工业场 所和住宅场所,
影响因子评话中的网络因子,是考愿了电网的电力特性、电网运行 ,以及电网中负载间的相互作用。 网络因子是电网设计、电网运行、电网负载的相互作用、电网运营商限制的函数。
关联电压降和短路比的公
阻抗记作ZN。 短路功率: U? Sse= (U=相间电压;Z=网络阻抗) 短路比: 单相:R 满足:Seu=V·Iqu 3Sequ Sx 三相:Rsce Seqw 满足:Sequ=/3U·Iequ 每相电压降: 单相: Z.+ZN Z.+ZN U? AV≤IZ.+ZI1 I .o · Z,· Iqu .Ieq z. z. S.. Z+ZN U? Z,+ZN V AV z. 3.Seu·Rse·Ieu Z. R sce Z.+ZN 1 AV z. Rsce 三相: △V
假定基频时最大电压降为3%。 对于单相设备,如果Rsce≥55(假设 Z 对于三相设备,如果Rsce≥3,△V/V≤3%。 由于输入电流大于16A的大多数设备是三相设备,取最小R值等于33
G.2连接在公共连接点的谐波电流、谐波电压和短路比的近似公式
假设Z,或Z~是纯感性:Zs=5·Z 对于单相:
5次谐波电压(每相)为: 使用百分比: V.=5 . /Z.+Z~/ . I.
Z+ZN ZL+ZN U2 ZL+ZN 3·V Vs=5 . ·Z·I5=5. Z. 3.Sou·Rx ·Is=5 ZL Z. Vs ZL+ZN 5 3 V Z, Rse Vs Us(%) 5(%)
ZL+ZN =I5,可得:Us(%) 5 ·is(%) Z1 Rse
5次谐波电压(每相)为
U? U2 V Is .1=5 J.U. I.. R.. I=5. Re Te
用与单相相同的假设,可得:Us(%)= is(%) 对于任意的谐波次数h: Z.+ZN 单相:U(%)= ·i(%) Z. Rsce 三相:U(%): i(%) R.e
G.3总加权谐波畸变和部分加权谐波畸变
G.4R=33时的发射限值
G.5R大于33时的发射限值
G.5.1低压系统的假设
a)一个变压器,有n个向外流出的具有同等长度的相同馈线,汇人母线。 b)在整个长度上,各馈线有相同的横截面;馈线电阻与离母线的距离,成线性增长关系。 在每个馈线最远端的是最大三相电阻。它对应于最小短路比Rscemin=33。高功率负载可不 此“远端”点相连。该“远端”阻抗可视为是三相参考阻抗:Zref.3p=|0.24十j0.15|α=0.283n。 d)对应h次谐波的“远端”阻抗是Zmx=|0.24十jh0.1512,例如,对h=5,阻抗为0.79α。 e)母线上的谐波阻抗Zn,对应于h倍变压器短路阻抗。例如,h=5,变压器数值:U.T
ZTr.U. (400V)2 400V;Sm.T=400kVA;Z%=4%,ZB.h =5X0.04X =0.082 S..T. 400kVA
f)工min是母线阻抗ZB.与“远端”阻抗的分数,min=ZB./Zmx,~0.1。相同的分数min被假定为 对基波也是有效的,即母线阻抗对应于Rsce,max=Rsce,min/工min~330。 g) 在距离一个虚拟馈线节点工min,母线被认为是Zse=0的理想源,见图H.1b)。虚拟馈线的总长 度是“1”。真实馈线的总长度对应于虚拟馈线上的(1一min)。该节点在工min处对所有虚拟馈 线是共同的,并代表母线。 h)在点r(min≤≤1)处,扰动负载被连接到某虚拟馈线中,并在该点注入恒定谐波电流I在 这点。 i)沿每条馈线,客户的装置被连接成均匀分布,
G.5.3总畸变加权值(TDW)
如果在不同的点工处,负载相同,则参数工可用下面的公式,由R表示:
n·Imin+ tdw(α) = 2 n·min+
依赖于连接点工的相对总畸变加权值“tdw”,由工min=0.1,n=3,4和5个馈线,由表G.1计算 见图H.2。
表G.1依赖于接入干扰负载的连接点x的相对总畸变加权值
r=0.1;连接到母线;2=1,连接到馈线远端, R对点工有效的。 n:从母线中向外流出的馈线数目。
G.5.4相对总畸变加权值的近似值
图H.2中的曲线,可由下列函数近似得到:
其中,指数α依赖于馈线数n: α=0.40当n=3; =0.33当n=4; α=0.28 当 n= 5.
G.5.5相对总畸变加权值和限值之间的关系
酒店标准规范范本tdw(r): ()
在全低压电网系统中,由负载产 加权值tdw成比例。在不同连接点{1和2处的两种负载,不能超过同样的“总畸变”。 Ih,z1 · tdw; = Ih,z2 · tdw2
............. (G.6)
若Is,表示连接到“最远端”(1=1或Re=33)负载的谐波电流限值,则连接到(α2= R/z=33)点的负载的谐波电流限值,可由下面得出:
使用近似公式(G.5),式(G.7)可以改写为:
G.8)与谐波限值相联系,依赖于R...在R..=33
对应于更高次谐波的更 对成于高尺 值的限值更高。尤其是平衡三相设备 租设备不间
6.1由公共耦合点上一个设备产生的电压畸变
在表G.4~表G.6中,对不同的R值施工标准规范范本,采用G.2给出的公式,计算出所有谐波电压。
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