ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 3-6. Нормы. Оценка норм электромагнитной эмиссии для подключения установок, создающих помехи, к системам электроснабжения среднего, высокого и сверхвысокого напряжения

     6.4 Гармоническое полное сопротивление системы

Наличие информации о гармоническом полном сопротивлении системы является обязательным условием как для сетевой организации при оценке норм эмиссии, так и для пользователя при оценке уровней эмиссии рассматриваемой установки. Что касается порядка использования гармонического полного сопротивления, то можно выделить три различных типа его использования.

6.4.1 Полное сопротивление для преобразования норм эмиссии напряжения в нормы эмиссии тока

Для преобразования норм эмиссии напряжения в нормы эмиссии тока существует два способа оценки полного гармонического сопротивления системы в зависимости от размера установки, создающей помехи, и характеристик системы:

- в общем случае заявленное или общее гармоническое полное сопротивление системы, охватывающее различные типы систем, разные уровни напряжения и т.д., может использоваться сетевой организацией для определения общих наборов предельных значений эмиссии на основе типичных характеристик системы. При необходимости могут быть введены поправочные коэффициенты, чтобы компенсировать иные характеристики системы, не относящиеся к общим характеристикам (например, коэффициент усиления, основанный на типичных условиях резонанса для таких сетей). Этот способ оценки, как правило, является лучшим при более низких напряжениях в системе, где демпфирование резонансных условий имеет тенденцию быть более эффективным, чем при высоком и особенно при сверхвысоком напряжении;

- для большх установок по сравнению с размерами системы, особенно при высоком и сверхвысоком напряжениях, может также использоваться наилучшая оценка максимального гармонического полного сопротивления системы по наихудшим условиям эксплуатации в точке оценки. Этот способ оценки может также включать в себя оценку воздействия на удаленные точки в сети.

В любом случае исключительно низкие значения гармонического полного сопротивления следует игнорировать, поскольку они часто относятся к последовательному резонансу, для которого гармоническое напряжение может превышать планируемые уровни в других частях системы. В этом случае значение полного сопротивления следует не принимать во внимание и заменить его значением по умолчанию (например, значением , где - полное сопротивление системы на основной частоте, - порядок гармоник).

6.4.2 Полное сопротивление для предварительной оценки уровней эмиссии перед подключением

Для обеспечения возможности оценки уровней эмиссии гармоник до подключения, в частности для большх установок, создающих помехи, гармонические полные сопротивления системы в точке оценки могут быть получены путем моделирования для различных условий работы системы (включая будущие условия). В некоторых случаях указанное полное сопротивление может основываться на значении полного сопротивления короткого замыкания, в других случаях (например, в случае большх установок) должно быть указано местоположение источника гармонического полного сопротивления или данные для его расчета. В частности, для большх установок (с небольшим отношением ) важно правильно оценить возможность резонанса, чтобы для избежания проблем или повреждений могли быть спроектированы фильтры/конденсаторы (не только в отношении резонанса системы, но и резонанса между рассматриваемыми фильтрами или конденсаторами и системой питания). Для определения возможного резонанса необходимо учитывать диапазон изменения гармонического полного сопротивления, а не только максимальные значения полного сопротивления. Диапазон изменения фазового угла гармонического полного сопротивления характеризует резистивную часть полного сопротивления и определяет демпфирование в случае резонанса.

6.4.3 Полное сопротивление для оценки фактических уровней эмиссии

Для оценки фактических уровней эмиссии от данной установки, создающей помехи, фактическое полное гармоническое сопротивление системы может быть измерено или рассчитано для использования в сочетании с другими измеренными параметрами для оценки фактических уровней эмиссии.

6.4.4 Общие рекомендации по оценке гармонического полного сопротивления системы

Большинство установок, создающих помехи, ведут себя как источники гармонических токов. Знание гармонического полного сопротивления системы, "видимого" из точки оценки, необходимо для прогнозирования гармонических напряжений, которые появятся в этой точке при подключении установки. Приведенные ниже требования относятся к случаям, указанным в 6.4.2 и 6.4.3, где гармоническое полное сопротивление системы необходимо для оценки уровней эмиссии от большой установки, создающей помехи.

Оценка гармонического полного сопротивления может быть очень сложной задачей. Существует несколько методов измерения и расчета, см. [15], [16], [17] и [18], но ни один из них не является полностью удовлетворительным. Кроме того, гармоническое полное сопротивление системы может значительно изменяться со временем. Поэтому при ожидании значительных изменений конфигурации системы в будущем по отношению к существующей конфигурации должен быть в наличии другой набор данных о гармоническом полном сопротивлении, чтобы пользователь мог оценить свои уровни эмиссии для обеих ситуаций и достичь оптимальной конструкции своего оборудования.

Для обеспечения возможности оценки уровней эмиссии до подключения необходимо определить гармоническое полное сопротивление системы, что, как правило, достигается путем моделирования. Для оценки уровней эмиссии следует при определении полного гармонического сопротивления системы учитывать различные нормальные рабочие условия, включая также ситуации с ненормальными рабочими условиями системы с учетом того, что эти ситуации могут продолжаться в течение определенной части времени, например более 5% времени в год в среднем, с учетом статистики. Должны быть также включены известные или ожидаемые изменения системы в будущем.

В частности, необходимо учитывать различные реактивные компенсации или состояния фильтров (например, состояния шунтирующих конденсаторов) (в последнем случае эти состояния должны соответствовать нагрузке системы, обычно связанной с этими состояниями, например слегка нагруженная система может привести к значительному усилению гармоник).

Изменения гармонического полного сопротивления системы из-за допусков на электрические параметры компонентов сети и неточности в моделировании должны учитываться путем оценки полного сопротивления в эквивалентной полосе частот отклонения для каждой гармоники (допуски в отношении индуктивных и емкостных параметров компонентов устройства могут быть преобразованы к значениям эквивалентных отклонений частоты). Для высших гармонических порядков это также должно позволить учесть возможный резонанс между некоторыми гармоническими частотами.

При необходимости (например, для большх установок) данные о гармоническом полном сопротивлении системы должны быть представлены в виде местоположения или таблицы, в которой указаны минимальные и максимальные ожидаемые изменения значения и фазового угла полного сопротивления в интересующем диапазоне гармоник или необходимые параметры сети для расчета этих данных полного сопротивления. Рассматриваемая установка, создающая помехи, как правило, недостаточно известна на ранней стадии оценки перед подключением. Следовательно, как правило, обеспечивается гармоническое полное сопротивление системы без учета влияния мешающей установки, подлежащей оценке. После того как пользователь выполнил свой предварительный проект, он может объединить гармоническое полное сопротивление своей собственной установки с полным сопротивлением системы для оценки своих уровней эмиссии с учетом возможного резонанса, который его установка может создать с системой питания.

В дополнение к вышеупомянутым соображениям на полное сопротивление могут также оказывать влияние следующие факторы:

- в системах СН эквивалент короткого замыкания на подстанции имеет тенденцию быть доминирующей индуктивностью при расчете резонансных частот;

- без блоков шунтирующих конденсаторов резонансы определяются емкостью кабелей и воздушных линий. Если значительные длины кабелей не имеют места, эти резонансы, как правило, будут выше 13-й гармоники;

- шунтирующие конденсаторные батареи в системе создают резонансы на частотах гармоник более низкого порядка. Нередко самый важный резонанс имеет место на 5-й гармонике или ниже;

- системы СН, которые обеспечивают электроснабжение применительно к сочетанию бытовых, коммерческих и промышленных нагрузок, обычно имеют демпфирующие характеристики, которые предотвращают высокое увеличение (более 2-3 раз) на резонансных частотах низкого порядка;

- некоторые системы СН, которые обеспечивают электроснабжение преимущественно промышленной нагрузки, могут иметь меньшее демпфирование, а резонансы могут вызывать более высокие уровни увеличения.

Установки других потребителей также влияют на гармоническое полное сопротивление системы. Особое внимание следует уделить их конденсаторным батареям, которые могут изменять или создавать дополнительные резонансы. Это особенно важно, когда конденсаторные батареи подключены внутри установки пользователей. Сетевая организация, как правило, не располагает полной информацией о существующих средствах пользователей, поэтому она может предоставить только приближенную информацию.