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前言本指导性技术文件等同采用技术报告电磁兼容第部分环境第分部分工业设备电源低频传导骚扰发射水平的评估本指导性技术文件推荐了工业厂矿中的电气和电子设备电源低频传导骚扰发射的水平的评估方法本指导性技术文件是电磁兼容环境系列国家标准化指导性技术文件之一该系列国家标准化指导性技术文件目前包括以下内容电磁兼容环境电磁环境的分类电磁兼容环境工业设备电源低频传导骚扰发射水平的评估本指导性技术文件仅供参考有关对本指导性技术文件的建议和意见向国务院标准化行政主管部门反映本指导性技术文件附录附录附录附录和附录为提示的附录本指导性技术文件由国家电力公司提出本指导性技术文件由全国电磁兼容标准化联合工作组归口本指导性技术文件负责起草单位国家电力公司武汉高压研究所本指导性技术文件主要起草人邬雄郎维川聂定珍万保权蒋虹费光裕前言国际电工委员会是由所有参加国的国家电工委员会国家委员会组成的世界性标准化组织其宗旨是促进电气和电子技术领域有关标准化的全部问题的国际一致为此除开展其他活动之外还出版国际标准标准委托由技术委员会制定任何对制定项目感兴趣的国家委员会均可参加与有联络的国际组织政府和非政府机构也可参加这一工作与国际标准化组织按照两组织间的协商确定的条件密切合作由于各技术委员会都有来自对相关制定项目感兴趣的所有国家的代表所以对有关技术内容作出的正式决定或协议都尽可能地表达国际一致的意见所产生的文件可采用标准技术报告或导则的形式出版以推荐的方式供国际上使用并在此意义上为各国家委员会所接受为了促进国际上的一致国家委员应尽可能最大限度地把国际标准转化为其国家标准和地区标准对相应国家标准或地区标准与国际标准之间的任何分歧均应在标准中清楚地说明技术委员会的主要任务是制定国际标准在特殊的情况下技术委员会可以出版下列类型之一的技术报告类型当尽管经过再三努力而不能作为国际标准出版时类型当这个主题仍处于技术发展阶段或者由于任何其他原因在今后而现在不能马上同意作为国际标准时类型当技术委员会在例行出版国际标准的过程中搜集到各种资料例如科学发展动态时第类和第类技术报告自出版时起到决定它们是否能够成为国际标准的三年内会受到复审第类的技术报告直到认为他们提供的资料不再有效或有用之前没有必要进行复审是第类技术报告是由第技术委员会电磁兼容的分技术委员会低频现象制定的本技术报告的文本基于下表中的文件表决报告在上表的表决报告中可找到表决通过本报告的全部信息附录附录附录附录和附录仅作参考引言本标准是系列标准的一部分该系列标准的构成如下第一部分综述综合考虑概述基本原理定义术语第二部分环境环境的描述环境的分类兼容性水平第三部分限值发射限值抗扰度限值由于它们不属于产品委员会的责任范围第四部分试验和测量技术测量技术试验技术第五部分安装和减缓导则安装导则减缓方法和装置第六部分通用标准第九部分其他每一部分又可分为若干分部分它们作为国际标准或技术报告出版这些标准和报告将按时间顺序出版并相应地编号本分部分是一个技术报告中华人民共和国国家标准化指导性技术文件电磁兼容环境工业设备电源低频传导骚扰发射水平的评估国家质量技术监督局批准实施范围本指导性技术条件推荐了评估工业环境中安装在非公用电网中的装置设备和系统发射所产生的骚扰水平的程序并只限于供电电源中的低频传导骚扰在此基础上可以获得相关的发射限值它适用于交流中低压非公用电网航运航空近海平台以及铁道等电网不属本指导性技术文件的范围本指导性技术文件阐述与供电电源连接的设备所发射的低频传导骚扰这些骚扰包括谐波及谐间波不平衡电压变化电压暂降引用标准下列标准及标准化指导性技术文件所包含的条文通过在本指导性技术文件中引用而构成为本指导性技术文件的条文本指导性技术文件出版时所示版本均为有效所有标准及标准化指导性技术文件都会被修订使用本指导性技术文件的各方应探讨使用下列标准及标准化指导性技术文件最新版本的可能性电磁兼容术语电磁兼容限值对额定电流不大于的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制电磁兼容限值对额定电流大于的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制半导体变流器概述为实现电磁兼容应限制各耦合点的骚扰水平总值这意味着要控制连接到供电电源中的骚扰负荷的发射就低压公用电网而言通过严格限制安装在电网中的额定电流最高达设备的发射来控制骚扰水平这些限值是通过对下述因素的统计研究而确定的电网中设备的分散性使用设备的类型同时效应电网特性只要设备满足相关标准规定的发射限值任一额定电流达的设备都可与电网连接这种方法说明对公用电网而言不同用户与供电公司之间的严格协调是不可能的就工厂和非公用电网而言不同位置的兼容水平必须一致在公用电网的公共耦合点设备对公用电网的发射总值须根据供电公司的要求和供电电源的电网条件作适当的限制在内部耦合点由工业设备发射所产生的骚扰水平总值以及侵入供电电源的骚扰水平将被限制到所关注的点上选择的兼容水平为使单台设备的发射限值达到上述规定的要求要考虑以下因素设备与之连接的电网的实际阻抗厂内实际存在的各种设备的组合与生产过程构成有关的设备实际使用通过采取滤波或补偿装置给不同供电电源分配负荷分割骚扰负荷等预防措施可实现对骚扰的控制和缓减这种方法说明对工厂而言设计阶段与运行阶段的骚扰负荷可以协调为取得最大的经济效益下述因素对限制单台设备的发射是重要的单台设备的实际发射很大程度上与供电网的特性有关即使低功率设备的发射水平与公用电网的标准不兼容但在工厂存在强骚扰设备的情况下其影响完全可以忽略不计由各种源引起的骚扰的合成方法主要取决于设备的设计和所涉及的工业过程在某种程度上用户能在点选择适宜的电磁兼容水平事实上这种选择是在限制发射水平所花成本与通过减缓措施降低骚扰水平或者提高抗扰度所花成本之间的一种折衷选择发射限值与兼容水平的协调设备允许的发射限值可由三步程序来确定供电公司与用户之间和用户与制造商之间的信息要求供电公司至少向用户提供以下资料适用于工厂的总发射限值目前和将来在点预期的骚扰水平不包括所考虑工厂产生的骚扰耦合点源阻抗值的范围与骚扰评估同样重要这个范围与电网结构和频率特性有关要求用户向供电部门提供的有关资料待安装设备的特性及其运行方式功率因数补偿设备的特性用于谐波电流补偿的滤波器的特性要求用户至少向制造商提供以下资料安装方案和连接设备的特性其他设备的发射水平以及供电电源传导的骚扰生产过程的特性要求制造商至少向用户提供以下资料所考虑设备或系统在特定运行条件下预期的发射水平发射水平对源阻抗运行电压等变化的灵敏度当厂内存在不同骚扰源时选择合适的迭加计算规则对工厂在点的预期发射水平总值及在点的预期骚扰水平总值的评估如果设备的发射总值或预期骚扰水平超过了相关的兼容水平同时还考虑到电网将来的发展以及工厂骚扰源增加的可能性应考虑以下的预防措施调整电网结构改变骚扰设备的特性采用滤波器或补偿装置容忍所产生的骚扰和提高设备的抗扰水平本措施不适用于点仅适用于点重复上述过程直到满足所有要求为止定义所有术语与和中的术语一致工业设备传导发射的概述表列出有关低频传导发射源的概述及其对电源的影响表低频传导骚扰源分类示例产生的骚扰非线性特性电子装置操作负荷操作负荷磁饱和装置气体放电灯电弧炉交流电弧焊机变压器合闸变流器交流控制器多周波控制装置电容器滤波器感应电机合闸谐波谐波谐间波电压变化不平衡谐波电压暂降谐波谐间波电压变化不平衡谐间波电压暂降谐波骚扰现象及骚扰源的描述线路电流中的谐波分量主要是由下述几种方式产生的附录中介绍了其他的负荷特性半导体变流器中电子开关切换频率为线路频率或其倍频时的线路电流这种功能既可以是可控的如晶闸管也可以是不可控的如二极管在大多数情况下这种功能是通过定期地在每相之间投切串联阻抗和电压源来实现的变流器中产生的谐波大致具有三个特征定期投切负荷例如交流控制器在某一相角投负荷而当电流降至零时切负荷图为其布置简图谐波电流的幅值和相角取决于线路电压与负荷接通时的角度线路电压与负荷电压之间的电压差以及由负荷阻抗与线路阻抗组成的串联连接典型应用为传导加热焊接熔炼静电除尘器或发射机电子管的高压直流电源镀锌或金属酸洗的大电流直流电源静止无功补偿器交流电动机的起动器外加电流定期地在相间切换大直流电感图为其布置简图这一类的典型装置有馈送直流负荷的变流器如直流驱动器直流牵引电化和电热处理的直流电源电机或磁场线圈的直流励磁直流焊接交流器带直流联络线的交流器如带有电流型逆变器或次串级同步变流器的交流驱动器给金属淬火或感应电炉供电的中频变流器的直流源可逆变流器周波变流器如交流驱动器电热熔炼的低频电源如附录的图所示直流电压经阻抗定期地与线路接通和断开与三相线路相连的变流器从直流电感小的一相到另一相在某一相角与直流侧接通图为其等值电路产生的谐波电流与交流控制器的谐波电流相当这里电流下降到零既可能是在后续相接通时也可能是在小电流或小直流电感的情况下由于电流与电压下降方向相同而提前出现的这一类的典型装置有与直流电压相连的变流器例如与电压型逆变器相连的驱动器不停电电源适用于金属加热或焊接的谐振变流器的直流电源自整流变流器用于不需要无功功率或对其补偿的驱动器和补偿器的变流器电流与电阻相关的非线性阻抗见图这种类型的典型装置有电弧炉熔炼金属的交流电弧交流电焊机经高电抗变压器供电的焊接电弧公众场合照明用的荧光灯气体放电灯饱和电感合闸例如感应电动机和变压器合闸磁饱和可产生暂态电流分量对有电感和电容的谐振回路合闸将对电网产生暂态谐振例如滤波器或电容器合闸时会在滤波器电容与滤波器及线路电感之间产生暂态谐振图表示其等值电路典型的发射数据附录中对产生谐波线路电流的最常见负荷给出了典型发射数据的范围仅仅是为了指导性的目的而给出的对骚扰评估的可靠数据应由制造商根据实际设计参数和其在类似设备上的经验而得到运行与安装条件对发射的影响就几种负荷产生的发射而言例如变流器其谐波电流的大小及相角将通过估算得到变流器与变压器的连接变流器负荷的同时和单台或随机运行均须加以考虑供电系统中的骚扰可通过线路电压中存在的谐波分量来确定即谐波电流在线路阻抗两端产生的电压降来确定该线路阻抗可由与高压电网所有负荷补偿和滤波元件串并联连接的所有阻抗来确定考虑到该阻抗适用于各个频率见图因此必须验证和考虑可能的谐振附录中给出了更多的资料谐波的迭加当在同一工厂有几个产生谐波电流的装置时线路中的谐波电流以及相关点或的谐波电压取决于不同源所发射电流的不同幅值及相角所造成的迭加效果谐波合成电压向量和的准确计算局限于很少几种特殊的情况虽然取每个谐波源作用的代数和可以反映最坏的情况但这种方法常会得到与实际不符的很高的数据尤其是高次谐波大多数情况下用近似的计算方法就足够了有几种方法用来近似计算谐波的合成见附录中相关文献在关注点处的谐波电压由下式可得到在关注点或处的第次谐波电压见图式中不考虑相关源影响时供电电网的第次谐波电压背景骚扰由注入注入源所引起的第次谐波电压假定骚扰源连接点和关注点之间的所有传递阻抗对所有骚扰源都是相等的见图那么可由下式求得式中从关注点看去的等值谐波阻抗谐波电压的迭加计算原则由于允许的发射水平与电网结构有关因此在研究接入新的产生谐波的工业负荷时便出现了谐波的迭加问题谐波为现有负荷及将来负荷所产生的谐波之和由于资料的缺乏以及所有产生谐波的各负荷的可变性导致必须使用统计法来计算合成的谐波矢量在统计法中每个谐波源都用一个随机的时变矢量来表示这些矢量的幅值和相角按分布律来模拟为了在实际应用时得到一种简单的法则而采用了差异因数定义为所有谐波源单独作用的矢量和实际的或预期的与代数和之比这种作用是由与所关注设备的设计运行特性有关的发射所引起的借助于差异因数可按下式估算总骚扰差异因数主要受下列因素的影响骚扰负荷的类型例如在变流器的情况下可控或不可控变流器感性或容性平波器负荷类型阻性感性电动机同时运行的变流器数量各种骚扰源的运行方式协调运行或独立运行负荷的可变性被考虑的谐波次数计算的实际应用根据对工业电网中所有装置的谐波作用的了解和在所关注点的谐波合成电压所要求的准确度这里提出两种计算差异因数的方法特别是方法与专用设备组有关而方法包含了统计考虑方法本方法给出合适的差异因