Transcript ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับฮาร์มอนิก 8 July 2557

 คำนิยำม
 อุปกรณ์ ทเี่ ป็ นแหล่ งจ่ ำยฮำร์ มอนิก
 ผลกระทบจำกฮำร์ มอนิก
 กำรประเมินระดับฮำร์ มอนิก
 เครื่องมือวัด และกำรวัดฮำร์ มอนิก
 แนวทำงกำรแก้ ไขปัญหำฮำร์ มอนิก
คำนิยำม
ฮำร์ มอนิก
สั ญญำณไซด์ ทมี่ ีควำมถีเ่ ป็ น
จำนวนเท่ ำของสั ญญำณไซด์
(ควำมถี่ 50 Hz)
ฮำร์ มอนิกที่ลำดับต่ ำงๆ
ผลทำให้ สัญญำณไซด์ ที่ควำมถี่ 50 Hzมีขนำด
และรู ปร่ ำงผิดเพีย้ นไป
1
f (t )  sin( x)  sin( 3x)
3
1
f (t )  sin( x)  sin( 3x)
3
โหลดที่เป็ นเชิงเส้ น ( Linear Load)
คือโหลดประเภทอุปกรณ์ R ,L, C ซึ่งมี
คุณลักษณะกระแสผ่ ำนโหลดและแรงดันที่
คร่ อมโหลดเป็ นสั ญญำณไซด์
โหลดทีไ่ ม่ เป็ นเชิงเส้ น
(Non - Linear Load)
คือโหลดประเภทอุปกรณ์ ประเภทอิเลคทรอนิกส์ ที่
กำรทำงำน ON - OFF ในวงจรกำลังด้ วยควำมถี่สูง
กำรควบคุมแรงดัน เช่ น SCR , IGBT หรือโหลดที่
มีผลของฮีสเตอร์ รีซีส ควำมไม่ สม่ำเสมอของ
สนำมแม่ เหล็ก โหลดดังกล่ ำวนีจ้ ะเป็ นแหล่ งจ่ ำย
กระแสฮำร์ มอนิกเข้ ำสู่ ในระบบไฟฟ้ ำ
ควำมสั มพันธ์ ของกระแสและแรงดัน
จำกกำรใช้ โหลดที่เป็ นเชิงเส้ น
CURRENT
IMPEDANCE
30
VOLTAGE
ควำมสั มพันธ์ ของกระแสและแรงดัน
จำกกำรใช้ โหลดที่ไม่ เป็ นเชิงเส้ น
CURRENT
IMPEDANCE
VOLTAGE
ผลจำกกำรใช้ โหลดที่ไม่ เป็ นเชิงเส้ น
SOURCE
Current Harmonic
Non-Linear
Load
Total Harmonic Current Distortion :THDI
ค่ ำควำมเพีย้ นกระแสฮำร์ มอนิก

THDI (%) 
2
I
 h ( rms )
h2
I1( rms )
100%
ค่ ำควำมเพีย้ นกระแสฮำร์ มอนิก จะบอก
ถึงชนิดของโหลดฮำร์ มอนิกแต่ ละประเภท
1
5
29
7
31
11
35
13
37
17
41
19
43
1.00
0.192
0.014
0.132
0.012
0.073
0.011
0.057
0.010
0.035
0.009
0.027
0.008
Non-Liner Load
Type of Load
Single Phase
supply
Typical Wave form
Current Distortion
80%
(high 3rd)
Non-Liner Load
Type of Load
Semiconverter
Typical Wave form
Current Distortion
87%
(high 2nd,
3rd,4th)
Non-Liner Load
Type of Load
6 Pluse
converter
smoothing
no series
inductance
Typical Wave form
Current Distortion
80%
Non-Liner Load
Type of Load
6 Pluse
converter,
capacitive
smoothing
with series
inductance>3%
or DC Drive
Typical Wave form
Current Distortion
40%
Non-Liner Load
Type of Load
6 Pluse
converter
with large
inductor
for current
smooting
Typical Wave form
Current Distortion
28%
Non-Liner Load
Type of Load
12 Pluse
converter
Typical Wave form
Current Distortion
15%
Non-Liner Load
Type of Load
AC Voltage
Regulator
Typical Wave form
Current Distortion
Varies with
Firing angle
(51%)
Non-Liner Load
Type of Load
Fluorescent
Lighting
Typical Wave form
Current Distortion
17%
Total Harmonic Voltage Distortion :THDV
ค่ ำควำมเพีย้ นแรงดันฮำร์ มอนิก

THDV (%) 
V
h2
2
h ( rms )
V1( rms )
100%
ค่ ำควำมเพีย้ นแรงดันฮำร์ มอนิก จะบอกถึงควำม
รุนแรงจำกผลกระทบของฮำร์ มอนิกซึ่งจะขึน้ อยู่กบั
ค่ ำกระแสฮำร์ มอนิกและค่ ำพิกดั กำลังลัดวงจรของ
ระบบ
Substation
MVA SC = 350 MVA
MVA SC1= 300 MVA MVA SC2= 200 MVA
Tr2=1000 kVA
Z=5%
Tr1=1000 kVA
Z=5%
% THDV = 6.08%
% THDI = 80%
PCC2
PCC1
Convertet 6-P
500 kW
% THDV=6.24%
Convertet 6-P
500 kW
% THDI = 80%
Substation
MVA SC = 350 MVA
MVA SC1= 300 MVA MVA SC2= 200 MVA
Tr2=1000 kVA
Z=5%
Tr1=1000 kVA
Z=5%
% THDV = 7.56%
% THDI = 80%
PCC2
PCC1
Convertet 6-P
1000 kW
% THDV=6.24%
Convertet 6-P
500 kW
% THDI = 80%
Displacement Power Factor : DPF
DPF 
P
P Q
2
2
Power Factor : PF
P
PF 
Vi I i
i 1
ความสัมพันธ์ ของDPF กับ PF
Q
S
P
PHarmonic
คุณลักษณะฮำร์ มอนิก
Characteristic Converter
6P
5
7
11
13
12P
11
13
23
25
17
35
n  kp  1
1
5
29
7
31
11
35
13
37
17
41
19
43
1.00
0.192
0.014
0.132
0.012
0.073
0.011
0.057
0.010
0.035
0.009
0.027
0.008
1
5
29
7
31
11
35
13
37
17
41
19
43
1.00
0.0192
0.0014
0.0132
0.0012
0.073
0.011
0.057
0.010
0.0035
0.0009
0.0027
0.0008
Point of Common Coupling : PCC
จุดต่ อร่ วม
คือจุดซื้อขำยไฟฟ้ำ
หรือจุดตรวจวัดฮำร์ มอนิก
Harmonic flow
Substation Bus
Ih
Ih
Ih
Harmonic flow
Substation Bus
Ih
Ih
อุปกรณ์ ทเี่ ป็ นแหล่ งจ่ ำย
ฮำร์ มอนิก
Source of Harmonic




Electronic equipment
Power electronic
Arcing devices
Saturable devices overexcited
Electronic equipment
 Electronic Ballast
IEC 1000 - 3 - 2 กำหนดค่ ำ THDi <
34.8 %
Electronic Ballast
Electronic equipment
 Switching Mode Power Supply : SMPS
Switching Mode Power Supply : SMPS
Power electronic
- Power Rectifier
- Static Power Converter
Adjustable Speed Drive :ASD
Adjustable Speed Drive :ASD
Arcing devices
Induction Furnace
 Arc Welding / Spot Welding
 Arc Furnace

เตำหลอมแบบอำร์ ค (Arc Furnace)
กำรทำงำนเหมือนควำมเหนี่ยวนำทีเ่ ปลีย่ นค่ ำได้
ด้ วยกำรทำงำนใช้ หลักกำรของกำรเปลีย่ นแทป
ศักดำไฟฟ้ ำอำร์ คเปลีย่ นแปลงไปตำมระบบกำร
ทำงำน ทำให้ ฮำร์ มอนิกทีเ่ กิดขึน้ มีขนำด
เปลีย่ นแปลงไป ซึ่งขึน้ อยู่กบั ควำมยำวอำร์ คในช่ วง
ให้ ควำมร้ อน
Arc Furnace
- Scrap-Metal Arc Furnace
- Ladle Arc Furnace
4
2
a( tval(i) ) 0
2
4
0
0. 02
0. 04
0. 06
0. 08
tval(i)
0. 1
0. 12
0. 14
0. 16
Tr
หม้อแปลงแรงดัน
Arc Furnace
Vh
Harmonic
Order
2
3
4
5
6
7
8
9
11
13
Scrap-Metal
Arc Furnace
5.0 pu.
20.0 pu.
3.0 pu.
10.0 pu.
1.5 pu.
6.0 pu.
1.0 pu.
3.0 pu.
2.0 pu.
1.0 pu.
Ladle
Arc Furnace
2.0 pu.
10.0 pu.
2.0 pu.
10.0 pu.
1.5 pu.
6.0 pu.
1.0 pu.
3.0 pu.
2.0 pu.
1.0 pu.
Saturation devices overexcited
 Transformer
 Induction motor
 generator
Transformer
ในสภำวะ No Load
d
V1  e1   Em1Sint  N1
dt
e1
Em1
  
dt 
cost   m cost
N1
N1
เมื่อแรงดันปฐมภูมิเป็ นรูปไซด์ เส้ นแรง
แม่ เหล็กจะเป็ นไซด์ ด้วยเช่ นเดียวกัน
จำกคุณสมบัตขิ องแกนเหล็กทีใ่ ช้ ทำหม้ อแปลง มี
คุณสมบัตใิ นกำรอิม่ ตัวของแกนเหล็กทีค่ ่ ำหนึ่ง คือ
เมื่อกระแสสู งขึน้ เรื่อยๆ ปริมำณเส้ นแรงแม่ เหล็กจะ
เพิม่ ขึน้ ในอัตรำส่ วนที่ลดลง และจะมีค่ำคงที่เมื่อ
อิม่ ตัว ทำให้ เส้ นแรงแม่ เหล็กกับกระแสสร้ ำง
สนำมแม่ เหล็กมีคุณสมบัตไิ ม่ เป็ นเชิงเส้ น และเมื่อ
ไม่ คดิ ผลของฮีสเตอร์ รีซีสจะมีเฟสเดียวกัน
Transformer magnetization
(with out hysteresis)
 ,B
i


im
i
im
Magnetization curve
Flux and Magnetization current
wave form
เมื่อคิดผลจำกฮิสเตอร์ รีซีส ลักษณะรูปคลืน่ ของ
กระแสสร้ ำงสนำมแม่ เหล็กจะไม่ เป็ นเฟสเดียวกัน
กับเส้ นแรงแม่ เหล็ก และจะมีขนำดสู งขึน้ ดังนั้นจึง
เป็ นผลทำให้ กระแสทำงด้ ำนปฐมภูมจิ ะมีรูปคลืน่
เพีย้ นไปจำกรูปคลืน่ ไซด์ โดยจะมีฮำร์ มอนิกลำดับ
ที่ 3 ปะปนอยู่ด้วย
Transformer magnetization
(including hysteresis)
 ,B
 orB
ปัจจุบันนิยมออกแบบให้ มีขนำดเล็กลง โดยกำร
ออกแบบให้ แกนเหล็กทำงำนด้ วยค่ ำควำมหนำแน่ น
ของเส้ นสนำมแม่ เหล็ก (B) ทีส่ ู ง เพือ่ ให้ แกนเหล็ก
เล็กลง เมื่อ B มีค่ำเพิม่ ขึน้ เป็ นผลทำให้ เส้ นแรง
แม่ เหล็กมีค่ำเพิม่ ขึน้ ด้ วย (B x A) ซึ่งจะทำให้ เส้ น
แรงแม่ เหล็กอิม่ ตัวเร็วขึน้ เป็ นผลทำให้ กระแสสร้ ำง
สนำม
แม่ เหล็กเพีย้ นไปจำกไซด์ มำกขึน้
จำกควำมสั มพันธ์ ระหว่ ำงแรงดันไฟฟ้ำและ
สนำมแม่ เหล็กในแกนเหล็กในหม้ อแปลงไฟฟ้ำ
V1  4.443 f .N .m
คือถ้ ำมีกำรป้ อนแรงดันไฟฟ้ำให้ กบั หม้ อแปลง
มำกขึน้ จะทำให้ ค่ำสนำมแม่ เหล็กมำกขึน้ และเป็ น
ผลทำให้ กระแสสร้ ำงสนำมแม่ เเหล็กเพีย้ นไปจำก
รูปไซด์ มำกขึน้ หลำยเท่ ำ
ผลกระทบจำกฮำร์ มอนิก
ผลกระทบจำกฮำร์ มอนิก
ทำให้ เกิดกำรขยำยของแรงดันและกระแสในระบบ
เนื่องจำกปัญหำฮำร์ มอนิกเรโซแนนซ์
 ทำให้ สำยนิวตรอลได้ รับกระแสเกินพิกด
ั
เนื่องจำกกระแสฮำร์ มอนิกลำดับที่ 3

ผลกระทบจำกฮำร์ มอนิก (ต่ อ)
หม้ อแปลงมีประสิ ทธิภำพกำรจ่ ำยโหลดน้ อยลง
เนื่องจำกกระแสฮำร์ มอนิก
 อุปกรณ์ ในระบบมีกำรทำงำนผิดพลำด
เนื่องจำกกระแสและแรงดันฮำร์ มอนิก

รูปแบบระบบทีเ่ กิดปัญหำฮำร์ มอนิกเรโซแนนซ์
เรโซแนนซ์ ขนาน
เรโซแนนซ์ อนุกรม
TR1
TR2
Capacitor
Harmonic
Source
Harmonic
Source
Capacitor
XL
Ih
XL
XC
Ih
XC
วงจรเรโซแนนซ์ ขนำน
Ih
Ic
Ih
IL
Xc
jX T
IC  (
)  Ih
jX T  jX C
XT
jX T  jX C
Z
jX T  jX C
jX C
IL  (
)  Ih
jX T  jX C
ควำมสั มพันธ์ ของค่ ำควำมถีฮ่ ำร์ มอนิก
กับค่ ำอิมพิแดนซ์ ของระบบ
1.50
Resonance
Point
Im p ed an ce, 
1.20
0.90
C ap acito rs
0.60
N o C a p ac ito rs
0.30
0.00
0
300
600
900
F req u en cy (H z)
1200
1500
ควำมถีเ่ รโซแนนซ์
fr 
1
2
LC
MVAsc
f r  50 
MVARcap
KVAt 100
f r  50 
KVAcap  X (%)
กำรคำนวณหำค่ ำ MVASc ด้ ำนหลังหม้ อแปลง
MVASC1
Utility
System
PCC
Customer
System
MVASC2
MVASC 2
MVAT

MVAT
ZT ( pu) 
MVASC1
EX
ตัวอย่ ำงกำรคำนวณ
TR= 1000 kVA, ZT =6.25, Cap=
300kVAR
KVAt 100
f r  50 
KVAcap  X (%)
1000100
f r  50
 365Hz
300 6.25
355
hr 
7
50
ควำมสั มพันธ์ ของค่ ำควำมถีฮ่ ำร์ มอนิกกับค่ ำKVAr
ตัวอย่ ำงวงจรกรณีศึกษำ
4160 V
480 V
30 MV A
X /R=12.0
1000 kV A
5.5% Imp.
1000 HP
DC Drive
S tep 1
S tep 2
50 kV A r 50 kV A r
S tep 14
50 kV A r
P lant Load
200 kV A
0.85 dP F
ควำมสั มพันธ์ ของค่ ำควำมถีฮ่ ำร์ มอนิกกับค่ ำKVAr
5TH
500
kVAr
700
7TH
11TH
250 kVAr
13TH
150 kVAr
kVAr
x
Base Line
0 kVAr
ตัวอย่ ำงกำรคำนวณตำม Std. IEC 1000-3-6
SUBSTATION 22KV MVASC = 300MVA
10 KM
XT = 6 %
RT = 0.25 %
BUS
Motor
Resistive
Load
RL22 = 1.757

XL22 = 3.304

TR. 2 MVA
22kV / 400v
400V
0.6MVAR
Equivalent circuit
Z2
RL22
Z3
XL22
RT
XT
ZPCC
Z1
XSC
Z4
RL
Z5
Z6
XC
XM
กราฟแสดงค่ า %Z/MVA ที่ฮาร์ มอนิกลาดับต่างๆ
%Z/MVA
200
150
100
50
0
ลาดับฮาร์ มอนิก
3
5
R=0W,L=0W
7
9
R = 0 W , L = 1 MW
11
13
15
R = 1 MW , L = 0 W
17
19
R = 0.5 MW,L = 0.5 MW
Rated Capacitor IEEE Std.18-1992
 Maximum
Operating Voltage 110% of Rated rms Voltage
 Maximum Peak Voltage 120% of Rated Peak Voltage
 Total rms Current 180 % of Rated rms Current
 Total kVAR 135% of Rated kVAR
ปั ญหาจากฮาร์ มอนิกลาดับที่ 3
Harmonic Order 3 (Zero Sequence)
 จะเกิดขึน
้ ในระบบ 3 เฟส 4
สาย
 จากการใช้โหลดประเภท Single
phase electronic load เช่น SMPS ของเครื่ อง
คอมพิวเตอร์

Harmonic Relationship to
Symmetrical Component
Harmonic Number Sequence Component
1
Positive
3
Zero
5
Negative
7
Positive
9
Zero
11
Negative
13
Positive
15
Zero
17
Negative
Phase A
IA 0
I3A 0
I5A 0
I7A 0
I9A 0
I11A 0
I13A 0
I15A 0
I17A 0
Phase B
Phase C
IB 120
I3B 0
I5B 240
I7B 120
I9B 0
I11B 240
I13B 120
I15B 0
I17B 240
IC 240
I3C 0
I5C 120
I7C 240
I9C 0
I11C 120
I13C 240
I15C 0
I17C 120
กระแสฮาร์ มอนิกที่ 3 จะไหลรวมอยู่ท่ สี ายนิวตรอล
ตัวอย่ างการคานวณ
The third harmonic for Single phase electronic load
typically in the rang 60-90 % of the fundamental
(P519A/D5Guide for Applying Harmonic Limits on Power System)
Calculation
I phase  I  I
2
1
2
3
 1  0.7  1.22
2
2
I neutral  ( I 3  I 3  I 3 )  (0.7  0.7  0.7)  2.1
I phase / I neutral
2.1

 1.72
1.22
กราฟแสดงความสัมพันธ์ ของการโหลด
ฮาร์ มอนิกกับกระแสในสายนิวตรอล
Ineutral rms
0.56 pnl2
3
Iphase rms
2
1  0.56 pnl
แนวทางการแก้ ปัญหาฮาร์ มอนิกลาดับที่3
เพิม
่ ขนาดสายนิวตรอล
 แยกสายนิวตรอลออกแตละ
่
เฟส


ฟิ ลเตอรก
กส์
์ าจัดฮารมอนิ
์
ลาดับที่ 3
IEEE Std.C57.110-1986
เป็ นมาตรฐานที่แนะนาวิธีการประเมิน
การใช้ งานลดพิกัดหม้ อแปลงที่มีใช้ อยู่
แล้ วในระบบ หรือสาหรับการออกแบบ
สเปคในการจัดซือ้ หม้ อแปลงที่จ่ายให้ กับ
ระบบที่มีโหลดไม่ เป็ นเชิงเส้ นอยู่ด้วย
เพื่อป้องกันหม้ อแปลงเกิดความร้ อน
เนื่องจากกระแสฮาร์ มอนิก
ค่ ำกำลังสูญเสี ยของหม้ อแปลง
ที่มีกำรจ่ ำยโหลดไม่ เป็ นเชิงเส้ น
2
Load loss (PLL) = I R + PEC (Stay Loss)
PEC : eddy current loss
ค่ ำควำมสู ญเสี ยเนื่องจำกกระแสไหลวนในขดลวด
เมือ่ จ่ ำยโหลดใดๆ จะแปรตำมกำลังสองของกระแสแต่
ละฮำร์ มอนิก และควำมถี่ลำดับฮำร์ มอนิก
PEC

2
Ih  2
 PEC  R    h
h 1 I R 
PEC-R :. eddy current loss
factor
ค่ ำควำมสู ญเสี ยเนื่องจำกกระแสไหลวนในขดลวด เมือ่
จ่ ำยโหลดเต็มพิกดั
PEC  R  P( LoadLoss R )  I R R
2
เมื่อพิจำรณำทั้งขดลวดแรงสู งและแรงตำ่
PEC  R  P( LoadLoss R )  N ( I H RH  I L RL )
2
2
N = 1 สำหรับหม้ อแปลงเฟสเดียว
N = 1.5 สำหรับหม้ อแปลงสำมเฟส
ถ้ ำขอลวดต่ อแบบวำย RH หรือ RL = 2 / 9
ถ้ ำขอลวดต่ อแบบเดลต้ ำ RH หรือ RL = 2 / 3
ตัวอย่ ำง
Tr 2000 kVA ,11kV/400V ที่ 75 C กำลัง
สู ญเสี ยตำมโหลด 15750 W กำลังสู ญเสี ยในแกน
เหล็ก 2890 W RH = 1.083 โอห์ ม RL =
0.000845 โอห์ ม Tr ต่ อแบบ DY11 จ่ ำยกระแสให้
ศูนย์ คอมพิวเตอร์ วัดค่ ำกระแส RMS ได้ 2000A
Sol
กระแสที่พกิ ดั IH-R = 150 A, IL-R = 2887 A
กระแสที่โหลด 2000 A IH = 72.7 A, IL-R =
2000 A
RH =1.24 , RL = 0.000563 โอห์ ม
PEC-R=15750 - 1.5 (1502 x 0.24 +28872+0.000563)
= 4742 W
PEC

2
Ih  2
 PEC  R    h
h 1 I R 
= 4742 x 6.123 = 29034 W
PEC  R  P( LoadLoss R )  1.5( I H RH  I L RL )
2
2
= 29034 + 1.5(72.72 x 0.24
2
+2000 x 0.000561)
= 34314 W
กระแสโหลดของหม้ อแปลงที่
ลดพิกดั ลงเนื่องจำกฮำร์ มอนิก
1  PEC  R
I rm s(derated) 
( pu.)
2
2
Ih  h
1 
 PEC  R
2
I
 h
PEC-R :Eddy Current Loss
Factor
สำหรับหม้ อแปลงไฟฟ้ำจ่ ำยโหลดคอมพิวเตอร์
ทัว่ ๆไปทีม่ ีพกิ ดั อยู่ระหว่ ำง 150 VA - 225
KVA จะมีค่ำ Pec-rอยู่ในช่ วง 5 - 10 %
มำตรฐำน UL 1561(Underwriter Laboratorier)
ได้ กำหนดค่ ำสั มประสิ ทธ์ K เป็ นตัวบอกถึงควำมสำมำรถ
ของหม้ อแปลงแบบแห้ งในกำรจ่ ำยโหลดไม่ เป็ นเชิงเส้ น
K-factor
2
2
Ih  h
K 
2
 Ih
1  PEC  R
I rm s(derated) 
( pu.)
1  K  PEC  R
ตัวอย่ ำงกำรคำนวณกำรลดพิกดั หม้ อแปลงที่
มีกำรใช้ โหลดคอนเวอร์ เตอร์ 6-P

Transformer Dry type 1000 kVA , 400 V, PECR=0.08
Ih  h
K 
2
 Ih
2
2
Harmonic
number
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
Frequency Current
Ih (pu.)
50
1.000
150
0.016
250
0.261
350
0.050
270
0.003
550
0.089
650
0.031
750
0.020
850
0.048
950
0.026
1050
0.001
1150
0.003
1250
0.021
Totals :
Ih2
Ih2. h2
1.000
0.000
0.068
0.003
0.000
0.008
0.001
0.000
0.002
0.001
0.000
0.000
0.000
1.084
1.000
0.002
1.703
0.123
0.001
0.958
0.162
0.090
0.666
0.244
0.000
0.005
0.276
5.230
K-Factor
Ih  h
K 
2
 Ih
2
2
5.23

10.84
Transformer derating
I rm s( derated)
I rm s( derated)
1  PEC R

( pu.)
1  K  PEC R
1  0.08

 0.882 pu.
1  (4.828  0.08)
ควำมสั มพันธ์ กำรใช้ โหลด SMPS
ที่มีผลต่ อกำรลดขนำดหม้ อแปลง
Misoperation of equipment
Circuit Breaker
 Fuses
 Protective Relay
 Meter

Circuit Breaker
ผลของกระแสฮารมอนิ
ก
จะมี
์
ผลกระทบต่อความสามารถในการตัดกระแสของ
เซอร์กิตเบรกเกอร์ ด้วยผลของกระแสฮาร์มอนิกที่
ลาดับต่างๆทาให้เกิดความร้อนเพิ่มขึ้นภายในตัวเบรก
เกอร์ ด้วยผลของความร้อนนี้ จะทาให้
อุปกรณ์ตดั วงจรด้วยความร้อนสูงขึ้นจะทาให้จุดตัด
วงจร(Trip Point) ของเซอร์กิตเบรกเกอร์มีค่าลดลง
Fuse
กระแสฮาร์มอนิกทาให้ปรากฏการณ์ทางผิว
(Skin effect) ขึ้นที่ไส้ฟิวส์ จึงทาให้เกิด
ความร้อนที่ไส้ฟิวส์มาก เป็ นผลทาให้
คุณลักษณะการทางานของกราฟกระแส-เวลา
ของฟิ วส์เปลี่ยนไป กรณี ที่มีกระแสลัดวงจร
ต่าเกิดขึ้นฟิ วส์จะขาดก่อนในเวลาที่กาหนด
Protective Relay
ผลของฮาร์มอนิกทาให้การทางานของรี เลย์
ผิดพลาด ซึ่งขึ้นอยูก่ บั คุณสมบัติการทางาน
ของชนิดรี เลย์
- การทางานชนิด Electromagnetic ขึ้นอยู่
กับค่ากระแสและแรงดัน RMS
Protective Relay (ต่ อ)
- การทางานของรี เลย์ชนิด Digital ขึ้นอยู่
กับค่าแรงดันยอดคลื่น (Crest Voltage) จาก
การ Sampling และตรวจค่า Zero Crossing
ค่ากระแสหรื อแรงดันที่ศนู ย์
ซึง่ ถามี
นฮาร ์
้ คาแรงดั
่
มอนิกมากกว่า 20 %จะทาให้รีเลย์ทางาน
ผิดพลาดได้
Meter
ผลของฮารมอนิ
กทาให้
์
ทาให้มิเตอร์ประเภทจานเหนี่ยวนาผิดพลาด
ได้ ซึ่งโดยปกติการปรับแต่งมิเตอร์น้ นั จะทา
การปรับแต่งที่ความถี่ใช้งาน 50 Hz
กำรประเมินฮำร์ มอนิกตำมมำตรฐำน
- IEC-1000-3-6 , P519A/D5
Stage1
Stage2
Si
100%  0.1%
S SC
S
i
DI
S SC
 Wi
1000.1%
กรณีไม่ มีโหลดฮาร์ มอนิกในตาราง
IEC-1000-3-6 กาหนด Wi = 2.5
P519A/D5 กาหนด Wi = 1
Harmonic Assessment
EX ผู้ใช้ ไฟฟ้า ของ กฟภ.รายหนึง่ ใช้ ไฟฟ้าที่ระดับแรงดัน 400/230 V
, MVASC = 10 MVA ใช้ โหลดชนิด6 Pulse Converter with large
inductor for current smoothing 12 kW และมีการใช้ โหลดเชิงเส้ น
เท่ากับ 8 kW
Stage1
Si
0.02
100 % 
 0.2  0.1%
S SC
10
Type of Load
6 Pluse
converter
with large
inductor
for current
smooting
Stage2
Typical Wave form
Weight Factor
0.8
S SC
10
100 % 
100 %  0.096 %
DI
i
i
 S W
0.012  0.8
Harmonic Assessment IEEE 141-1993
MVASC
SCR 
MVAH
MVASC ; Short-circuit capacity
 MVAH ; Power rating for load harmonic

ถ้ ำระดับแรงดันฮำร์ มอนิกส์ ไม่ เกินตำมค่ ำ
มำตรฐำนจะไม่ เกิดผลกระทบในระบบไฟฟ้ำ
12
% T HD
10
8
6-P
6
12-P
4
2
SCR
0
20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60
%THDv = 5, Converter 6-P ค่ ำ SCR < 45
%THDv = 5, Converter 12-P ค่ ำ SCR < 29
Harmonic Assessment
Rated capacitor & Harmonic
MVASC =350MVA
12kV
1000 kVA,ZT =6%
12kV/415-240V
MVASC1
Converter
100 kW
Capacitor
100 kVA
Single line System
Equivalent Circuit
Ich
Ih
I Ch
Ih

kVASC1
1 2
h .kVAC
-jXC/h
Ish
jhX SC
VCh 
Ih 2 .V 2
kVASC
1000 h.kVAC 
h
Calculation Rated capacitor
I C (rms )  I C1  h2 I 2Ch
VC (rms )  VC1  h2V
V peak  h1VCh
KVARC  h1Vch .I ch
2
Ch
Rated Capacitor IEEE Std.18-1992




Maximum Operating Voltage 110% of Rated rms Voltage
Maximum Peak Voltage 120% of Rated Peak Voltage
Total rms Current 180% of Rated rms Current
Total kVAR 135% of Rated kVAR
Calculation Rated capacitor 100 KVAR
h
1
5
7
11
13




VC pu.
1.00
0.011
0.013
0.037
0.030
IC pu.
1.00
0.053
0.088
0.408
1.69
kVARC pu.
1.00
0.001
0.001
0.015
0.22
Maximum Operating Voltage 100.9% (110%)
Maximum Peak Voltage 119.1% (120%)
Total rms Voltage 201% (180%)
Total kVAR 124% (135 %)
Calculation Rated capacitor 200 KVAR




h VC pu. IC pu.
kVARC pu.
1 1.00
1.00
1.00
5 0.013
0.065
0.001
7 0.023
0.160
0.004
11 0.017
0.184
0.003
13 0.007
0.094
0.001
Maximum Operating Voltage 100.1% (110%)
Maximum Peak Voltage 106% (120%)
Total rms Current 103.6% (180%)
Total kVAR 100.9% (135 %)
กำรประเมินฮำร์ มอนิกเรโซแนนซ์ ในระบบแรงต่ำ (ZT=56%) ถ้ ำเป็ นไปตำมข้ อกำหนดข้ ำงล่ ำง
จะไม่ เกิดปัญหำฮำร์ มอนิกเรโซแนนซ์ ในระบบ
 ขนาดโหลดฮาร์ มอนิก <10% ของขนาดหม้ อแปลง
 ขนาดโหลดฮาร์ มอนิก<30% ของขนาดหม้ อแปลง
และพิกัดกาลังของคาปาซิเตอร์ < 20% ของขนาดหม้ อแปลง
 ขนาดโหลดฮาร์ มอนิก >30% ของขนาดหม้ อแปลง
ต้ องมีการติดตัง้ ฟิ ลเตอร์
Assessment Harmonic Resonance
เครื่องมือวัดฮำร์ มอนิก
และกำรวัดฮำร์ มอนิก
คุณลักษณะของเครื่องวัดฮำร์ มอนิก
และกำรวัดจะต้ องพิจำรณำตำมIEC 1000-4-7
General guide on harmonic end interharmonics
measurement and instrumentation, For power supply
systems and equipment connected thereto
เครื่องมือวัดฮำร์ มอนิก
 Power
Quality Analyzer
“ Dranetz 658 ”
เครื่องมือวัดฮำร์ มอนิก
 Reliable
Power
Recorder (RPM)
เครื่องมือวัดฮำร์ มอนิก
 Fluke
413 Power
Harmonic Analyzer
ข้ อพิจำรณำในกำรตรวจวัดฮำร์ มอนิก
- จุดทีท่ ำกำรวัด
- คุณลักษณะของ CT และ PT ในกรณี
ทีต่ ้ องวัดผ่ ำนอุปกรณ์ ดงั กล่ ำว
- ช่ วงเวลำในกำรตรวจวัด
จุดทีท่ ำกำรตรวจวัดฮำร์ มอนิก (PCC) ด้ ำนแรงสู ง
Utility
System
PCC
Other Utility
Customers
IL
Customers
Under Study
จุดทีท่ ำกำรตรวจวัดฮำร์ มอนิก (PCC) ด้ ำนแรงต่ำ
Utility
System
IL
PCC
Other Utility
Customers
Customers
Under Study
ในกรณีจุดทีต่ รวจสอบอยู่ด้ำนแรงสู งแต่ มำวัดด้ ำนแรงตำ่ ต้ อง
พิจำรณำถึงกระแสฮำร์ มอนิกลำดับทีเ่ ป็ น Zero Sequence

wye transformer connection

delta transformer connection
กำรวัดค่ ำฮำร์ มอนิกโดยผ่ ำน CT และ PT อุปกรณ์
ดังกล่ ำวต้ องมีกำรตอบสนองในช่ วงควำมถี่กว้ ำง
อย่ ำงถูกต้ อง
- PT ควรตอบสนองควำมถี่ได้ มำกกว่ ำ 3 KHz
และค่ ำ Accuracy ควรอยู่ในช่ วงไม่ เกิน 3 % ที่
ควำมถี่มำกกว่ ำ 5 kHz และไม่ ควรวัดฮำร์ มอนิกผ
ผ่ ำน CVT เพรำะทีค่ วำมถีส่ ู งๆ CVT อำจเกิด
ปัญหำเรโซแนนซ์ ที่ตัวมันเอง ไม่ สำมำรถวัดได้ ค่ำที่
ถูกต้ องได้
- ไม่ ควรวัดแรงฮำร์ มอนิกผ่ ำน CVT เพรำะที่
ควำมถีส่ ู งๆ CVT อำจเกิดปัญหำเรโซแนนซ์ ที่ตัวมัน
เอง ไม่ สำมำรถวัดได้ ค่ำทีถ่ ูกต้ องได้
- CT ควรตอบสนองควำมถี่ได้ มำกกว่ ำ 5 KHz
และค่ ำ Accuracy ควรอยู่ในช่ วงไม่ เกิน 3 % ที่
ควำมถี่มำกกว่ ำ 10 kHz
ช่ วงเวลำกำรวัดฮำร์ มอนิก
กำรวัดฮำร์ มอนิกเพือ่ กำรนำค่ ำไปวิเครำะห์ หรือ
นำไปตรวจสอบ จะต้ องคำนึงถึงช่ วงเวลำในกำรวัด
เนื่องจำกค่ ำกระแสฮำร์ มอนิก จะขึน้ อยู่ขนำดกำรใช้
โหลดฮำร์ มอนิก นั่นคือในช่ วงรอบกระบวนกำร
ทำงำนจะมีกำรเปลีย่ นแปลงกำรทำงำนของโหลด
ตลอดเวลำ
เวลำกำรตรวจวัดฮำร์ มอนิกตำมมำตรฐำน PRCPQG-1998
กำรทำงำนของโหลดในระบบ
ค่อนข้างคงที่ตลอดเวลา
ไม่คงที่
ช่ วงเวลำกำรวัดอย่ำงน้ อย
24 ชัว่ โมง
7 วัน
เวลำในกำรวัด
10 วินาที
10 วินาที
กำรนำแสดงผลกำรวัด

Snapshots
กำรนำแสดงผลกำรวัด

Time Trends
กำรนำแสดงผลกำรวัด

Probability histogram
กรณีศึกษำ
กรณีศึกษำที่ 1
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ำไม่ สำมำรถเดินเข้ ำระบบได้
เนื่องจำกกระแสฮำร์ มอนิกลำดับที่ 3 ไหลอยู่ใน
ระบบสู งมำก เป็ นผลทำให้ สำยนิวตรอลร้ อน
เนื่องจำกรับกระแสเกินพิกดั และทำให้ เซอร์ กติ
เบรคเกอร์ ตัดวงจรออกจำกระบบไฟฟ้ำ
Case1
Problem Generator System
22kV/400V
Capacitor
(Automation)
PF.=0.95
TR1=2000kVA
ASD
G
1280 kW
Case1
Problem Generator System
22kV/400V
TR1=2000kVA
V
=
0.2%
h3
PCC1
Ih3 = 0.2%
Capacitor
(Automation)
PF.=0.95
PCC2
ASD
G
Case1
Problem Generator System
22kV/400V
TR1=2000kVA
PCC1Vh3 = 0.2%
Ih3 = 1.4%
Capacitor
(Automation)
PF.=0.95
PCC2
ASD
320 kW
G
Case1
Problem Generator System
22kV/400V
TR1=2000kVA
V = 1.2%
PCC1 h3
Ih3 = 22.9%
Capacitor
(Automation)
PF.=0.95
PCC2
Vh3 = 2.2%
Ih3 = 70.3% G
ASD
100 kW
330 kW
ข้ อสรุป
เนื่องจำกกระแสฮำร์ มอนิกทีม่ อี ยู่ในระบบจำก
กำรโหลด ASD และเมื่อได้ ต่อเครื่องกำเนิด
ไฟฟ้ำเข้ ำไปในระบบ เป็ นผลทำให้ กระแส
ฮำร์ มอนิกที่3 ในระบบมีค่ำเพิม่ มำกขึน้
เนื่องจำกเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำจะต้ องสร้ ำง
แรงดันไฟฟ้ำเพิม่ ขึน้ เพือ่ ชดเชยแรงดัน
ตกคร่ อมอิมพิแดนซ์ ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำ
เอง จึงจะจ่ ำยโหลดออกมำได้ เพิม่ ขึน้
ข้ อสรุป(ต่ อ)
เนื่องจำกซึ่งกำรสร้ ำงแรงดันไฟฟ้ำเพิม่ ขึน้
จะต้ องใช้ กระแสสร้ ำงสนำมแม่ เหล็กเพิม่ ขึน้ จึง
อำจทำให้ แกนเหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำ
ทำงำนในลักษณะที่อมิ่ ตัวมำกขึน้ จึงทำให้
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ำจ่ ำยกระแสฮำร์ มอนิกลำดับที่
3 เพิม่ มำกขึน้ หลำยเท่ ำ ซึ่งจะมีผลกระทบต่ อ
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ำโดยตรง คือเกิดควำมร้ อน
มำกขึน้ ไม่ สำมำรถทำงำนเต็มพิกดั ได้
ข้ อเสนอแนะกำรแก้ ปัญหำ
1. ใช้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ำรุ่นทีอ่ อกแบบที่
ให้ ค่ำกระแสฮำร์ มอนิกลำดับทีศ่ ูนย์
โดยเฉพำะฮำร์ มอนิกที่ 3 มีค่ำต่ำๆ
2. กรณีติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำไปแล้ ว
ให้ แก้ปัญหำโดยใช้ ฟิลเตอร์ ลำดับที่ 3
มำตรฐำนฮำร์ มอนิก
ข้ อกำหนดกฎเกณฑ์ ฮำร์ มอนิก
เกีย่ วกับไฟฟ้ำประเภทธุรกิจ
และอุตสำหกรรม
PRC-PQG-01-1998
PRC-PQG-01-1998
คณะกรรมกำรปรับปรุงควำมเชื่อถือได้
ของระบบไฟฟ้ ำ
Power system Reliability Committee : PRC
คณะทำงำนศึกษำและกำหนดค่ ำ
ทีเ่ หมำะสมของคุณภำพไฟฟ้ำ
Power Quality working Group : PQG
เอกสำรอ้ำงอิง
Engineering Recommendation G.5/3
September 1976 The Electricity Council
Chief Engineer Conference “Limits for
Harmonics in The United Kingdom Electricity
Supply System”
ขอบเขต
1. เพือ่ เป็ นข้ อกำหนดกฏเกณ์ สำหรับ
ขีดจำกัดและวิธีกำรตรวจสอบฮำร์ มอนิก
สำหรับลูกค้ ำผู้ใช้ ไฟประเภทธุรกิจและ
อุตสำหกรรม
ขอบเขต
2. เพือ่ กำหนดมำตรกำรให้ ผู้ใช้ ไฟแก้ไขและ
ปรับปรุงระบบทีท่ ำให้ เกิดฮำร์ มอนิก
ที่ไม่ เป็ นไปตำมข้ อกำหนด
มีวธิ ีกำรประเมิน 3 ขั้นตอน
ขั้นตอนที่1
จะพิจำรณำถึงชนิดและขนำดของตัว
อุปกรณ์ ทเี่ ป็ นแหล่งจ่ ำยฮำร์ มอนิกเท่ ำนั้น
- อุปกรณ์ 1 เฟส
- อุปกรณ์ 3 เฟส
อุปกรณ์ 1 เฟส
- ไม่ สร้ ำงกระแสฮำร์ มอนิกอันดับคู่
และมีขนำดไม่ เกิน 5 kVA
- ผลิตตำมมำตรฐำน IEC -1000-3-2
อุปกรณ์ 3 เฟส
ระดับแรง
Converter
ดันไฟฟ้าที่
3 phase
จุอต่ อร่ วม 3612(PCC) Pulse Pulse Pulse
(kVA) (kVA) (kVA)
(kV)
0.400
8
12
11 and 12
85
130
250
AC. Regulator
3 phase
63Thyristor Thyristor /
(kVA) Diode (kVA)
14
10
150
100
ขั้นตอนที่ 2
จะพิจำรณำในส่ วนของขีดจำกัด
กระแสฮำร์ มอนิก (A) แต่ ละลำดับที่
จุดต่ อร่ วม (PCC) หรือจุดซื้อขำยไฟ
ระหว่ ำงกำรไฟฟ้ำส่ วนภูมภิ ำคกับผู้ใช้ ไฟ
ขีดจำกัดกระแสฮำร์ มอนิกสำหรับผู้ใช้ ไฟฟ้ำ
รำยใดๆทีจ่ ุดต่ อร่ วม
Voltage at
PCC (kV)
MVAsc
Base
0.400
10
Harmonic current distortion limits (Ih )(A rms)
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
48 34 22 56 11 40 9 8 7 19 6 16 5 5 5 6 4 6
11 and 12
100
13 8
6 10 4
8
3
3
3
7
2
6
2
2
2
2
1
1
22 , 24 and 33
500
11 7
5
6
3
2
2
6
2
5
2
1
1
2
1
1
69
500
8.8 5.9 4.3 7.3 3.3 4.9 2.3 1.6 1.6 4.9 1.6 4.3 1.6 1
1 1.6 1
1
115 and above
1,000
1
1
5
4
3
9
4
4
2
3
1
1
1
3
1
3
1
1
1
1
หำกค่ ำ MVAsc ณ จุดต่ อร่ วมมีค่ำ
แตกต่ ำงจำกค่ ำ MVAsc Base ทีร่ ะบุใน
ตำรำงต้ องปรับค่ ำกระแสฮำร์ มอนิกที่ยอมให้
ไหลเข้ ำสู่ ระบบด้ วยสมกำร
MVAsc
I h  Ihp 
MVAsc( Base)
ตัวอย่ ำง1 โรงงำนหนึ่งใช้ ระดับแรงดัน
22 kV มีค่ำ MVAsc = 250 MVA ทีจ่ ุด
ต่ อร่ วม (PCC) ค่ ำขีดจำกัดกระแสฮำร์ มอนิก
ลำดับที่ 5 มีค่ำเท่ ำไร
250
I 5( 22kV )  9 
 4. 5
500
ตัวอย่ ำง2 โรงงำนหนึ่งใช้ ระดับแรงดัน
22 kV มีค่ำ MVAsc = 750 MVA ทีจ่ ุด
ต่ อร่ วม (PCC) ค่ ำขีดจำกัดกระแสฮำร์ มอนิก
ลำดับที่ 5 มีค่ำเท่ ำไร
750
I 5( 22kV )  9 
 13.5
500
ขั้นตอนที่ 3
จะเป็ นกำรพิจำรณำในระบบโดย
ละเอียดโดยที่ค่ำแรงดันฮำร์ มอนิก (%THDV)
ต้ องไม่ เกินตำมค่ ำขีดจำกัด
ของมำตรฐำน
ขีดจำกัดควำมเพีย้ นฮำร์ มอนิกของแรงดันสำหรับ
ผู้ใช้ ไฟฟ้ ำรำยใดๆทีจ่ ุดต่ อร่ วม
Voltage at PCC
(kV)
Total Voltage Distortion
THD V(%)
0.400
11 , 12 , 22 and 24
33
69
115 and above
5
4
3
2.45
1.5
Individual Harmonic
Voltage Distortion (%)
odd
even
4
2
3
1.75
2
1
1.63
0.82
1
0.5
ตัวอย่ ำงกำรใช้ มำตรฐำนฯกับผู้ใช้ ไฟของ กฟภ. 4 รำย
1. รำยที1
่ รับไฟ 22 kV มีค่ำพิกดั กำลังลัดวงจรทีจ่ ุดต่ อร่ วม (PPC)
200 MVA ใช้ โหลด Converter 6-P ขนำด 500 kVA
2. รำยที2
่ รับไฟ 22 kV มีค่ำพิกดั กำลังลัดวงจรทีจ่ ุดต่ อร่ วม (PPC)
200 MVA ใช้ โหลด Converter 6-P ขนำด 600 kVA
3. รำยที3
่ รับไฟ 22 kV มีค่ำพิกดั กำลังลัดวงจรทีจ่ ุดต่ อร่ วม (PPC)
200 MVA ใช้ โหลด Converter 6-P ขนำด 750 kVA
4. รำยที4่ รับไฟ 400 V มีค่ำพิกดั กำลังลัดวงจรทีจ่ ุดต่ อร่ วม (PPC)
4.3 MVA ใช้ โหลด Converter 6-P ขนำด 100 kVA
ขั้นตอนที1
่
ผู้ใช้ ไฟฟ้ำรำยที่ 1 ,2 และ 3 รับไฟพิกดั
แรงดัน
22 kV ให้ ไปพิจำรณำในขั้นตอนที่ 2
ผู้ใช้ ไฟฟ้ำรำยที่ 4 รับไฟ 400 V แต่
อุปกรณ์ Converter 6-P มีขนำด kVA เกินค่ ำที่กำหนด ตำม
ตำรำงที่ 1 ให้ ไปพิจำรณำในขั้นตอนที่ 2
ขั้นตอนที2
่
จำกกำรตรวจวัดทีจ่ ุดต่ อร่ วม และผลกำรปรับ
กระแสฮำร์ มอนิกตำมข้ อ 2.1.2 ได้ ผลตำมตำรำงดังนี้
ตำรำงที1
่ ผู้ใช้ ไฟรำยที1
่
ลาดับฮาร์มอนิก
5
7 11 13
ขีดจากัดกระแสฮาร์มอนิกตามตารางที่2I hp (A) 9
6
6
5
ขีดจากัดกระแสฮาร์มอนิกที่ปรับใหม่ I h (A) 3.6 2.4 2.4 2
กระแสฮาร์มอนิกจากการตรวจวัด ที่จุดต่อร่ วม (A) 2.52 1.73 0.96 0.75
ขีดจากัดแรงดันฮาร์มอนิก ตามตารางที่3 %Vh 3
3
3
3
แรงดันฮาร์มอนิกจากการตรวจวัดที่จุดต่อร่ วม
0.24 0.23 0.2 0.18
%V h
ขีดจากัดผลรวมแรงดันฮาร์มอนิก ตามตารางที่3
%THDv
4
ผลรวมแรงดันฮาร์มอนิกจาก
การวัดที่จุดต่อร่ วม %THDv
0.56
17
2
0.8
0.46
3
0.15
19
1
0.4
0.35
3
0.13
ตำรำงที2
่ ผู้ใช้ ไฟรำยที2
่
ลาดับฮาร์มอนิก
5
7
11 13
ขีดจากัดกระแสฮาร์มอนิกตามตารางที่2I hp (A) 9
6
6
5
ขีดจากัดกระแสฮาร์มอนิกที่ปรับใหม่ I h (A) 3.6 2.4 2.4 2
กระแสฮาร์มอนิกจากการตรวจวัด ที่จุดต่อร่ วม (A) 3.02 2.07 1.15 0.9
ขีดจากัดแรงดันฮาร์มอนิก ตามตารางที่3 %Vh 3
3
3
3
แรงดันฮาร์มอนิกจากการตรวจวัดที่จุดต่อร่ วม
0.29 0.27 0.24 0.22
%V h
ขีดจากัดผลรวมแรงดันฮาร์มอนิก ตามตารางที่3
%THDv
4
ผลรวมแรงดันฮาร์มอนิกจาก
การวัดที่จุดต่อร่ วม %THDv
0.67
17
2
0.8
0.55
3
0.18
19
1
0.4
0.42
3
0.15
ตำรำงที3
่ ผู้ใช้ ไฟรำยที3
่
ลาดับฮาร์มอนิก
ขีดจากัดกระแสฮาร์มอนิกตามตารางที่2I hp (A)
ขีดจากัดกระแสฮาร์มอนิกที่ปรับใหม่ I h (A)
กระแสฮาร์มอนิกจากการตรวจวัด ที่จุดต่อร่ วม (A)
ขีดจากัดแรงดันฮาร์มอนิก ตามตารางที่3 %Vh
แรงดันฮาร์มอนิกจากการตรวจวัดที่จุดต่อร่ วม
5
7 11 13
9
6
6
5
3.6 2.4 2.4
2
3.78 2.6 1.43 1.12
3
3
3
3
0.36 0.35 0.3 0.28
%Vh
ขีดจากัดผลรวมแรงดันฮาร์มอนิก ตามตารางที่3
%THDv
4
ผลรวมแรงดันฮาร์มอนิกจาก
การวัดที่จุดต่อร่ วม %THDv
0.84
17
2
0.8
0.69
3
0.22
19
1
0.4
0.53
3
0.20
ตำรำงที4
่ ผู้ใช้ ไฟรำยที4
่
ลาดับฮาร์มอนิก
5
7
11
ขีดจากัดกระแสฮาร์มอนิกตามตารางที่2I hp (A) 56 40 19
ขีดจากัดกระแสฮาร์มอนิกที่ปรับใหม่ I h (A) 24.08 17.2 8.17
กระแสฮาร์มอนิกจากการตรวจวัด ที่จุดต่อร่ วม (A) 27.71 19.05 10.53
ขีดจากัดแรงดันฮาร์มอนิก ตามตารางที่3 %Vh
3
3
3
แรงดันฮาร์มอนิกจากการตรวจวัดที่จุดต่อร่ วม
2.23 21.5 1.86
13 17
13
6
5.59 2.58
8.22 5.05
3
3
1.72 1.38
%Vh
ขีดจากัดผลรวมแรงดันฮาร์มอนิก ตามตารางที่3
%THDv
5
ผลรวมแรงดันฮาร์มอนิกจาก
การวัดที่จุดต่อร่ วม %THDv
5.23
19
6
2.58
3.9
3
1.19
ข้ อสรุ ป ค่ ำกระแสและแรงดันฮำร์ มอนิกของตัวอย่ ำงผู้ใช้ ไฟ 4รำยจำก
ประเมินในขั้นตอนที่ 2 ด้ วยกำร ตรวจวัด กับค่ ำขีดจำกัดฮำร์ มอนิกตำมมำตร
ฐำนที่ กฟภ.กำหนด ทีจ่ ุดต่ อร่ วม
ผู้ใช้ ไฟรำยที1
่ .
มีค่ำกระแสฮำร์ มอนิกทีจ่ ุดต่ อร่ วมไม่
เกินขีดจำกัดกระแส ฮำร์ มอนิกตำมมำตรฐำนฯ
ผู้ใช้ ไฟไม่ ต้องทำกำรแก้ ไขในส่ วนของฮำร์ มอนิก
ผู้ใช้ ไฟรำยที2
่ . มีค่ำกระแสฮำร์ มอนิกทีจ่ ุดต่ อร่ วมเกิน
ขีดจำกัดกระแส ฮำร์ มอนิกตำมมำตรฐำนฯ 1อันดับ ซึ่งตำม
ข้ อกำหนดใน 2.1.3
ผู้ใช้ ไฟไม่ ต้องทำกำรแก้ ไขในส่ วนของฮำร์ มอนิก
ผู้ใช้ ไฟรำยที3
่ . มีค่ำกระแสฮำร์ มอนิกทีจ่ ุดต่ อร่ วมเกิน
ขีดจำกัดกระแส ฮำร์ มอนิกตำมมำตรฐำนฯ มำกกว่ ำ 2
อันดับ
ต้ องไปทำกำรประเมินในขั้นตอนที่ 3 หรือผู้ใช้ ไฟต้ องทำ
กำรแก้ ไขในส่ วนของค่ ำกระแสฮำร์ มอนิกเอง
ผู้ใช้ ไฟรำยที4
่ . มีค่ำกระแสและแรงดันฮำร์ มอนิกที่จุดต่ อ
ร่ วมเกินขีดจำกัดฮำร์ มอนิกตำมมำตรฐำนฯมำกกว่ ำ 2
อันดับ และมีค่ำผลรวมแรงดันฮำร์ มอนิกเกินขีดจำกัดตำม
ตำรำงที่ 3
ผู้ใช้ ไฟต้ องทำกำรแก้ ไขในส่ วนของฮำร์ มอนิกเอง
แนวทำงกำรแก้ ไขปัญหำฮำร์ มอนิก
Evaluate of Solution to Harmonic Problems
 Use AC or DC Reactor
 Use Multiple-pulsing
 Use Passive Harmonic Filter
 Use Active Harmonic Filter
Use AC or DC Reactor
T Y P E 1 W a v efo rm
100 H P PW M A SD - N o C hoke
T Y P E 2 W a v efo rm
100 H P PW M A SD - 3% C hoke
A m ps
A m ps
100%
100%
90%
90%
IT H D = 8 0 .6 %
IT H D = 3 7 .7 %
80%
80%
70%
I R M S = 1 4 8 .2 A m p s
70%
I R M S = 1 1 7 .6 A m p s
60%
I F u n d = 1 1 5 .4 A m p s
60%
I F u n d = 1 1 0 .1 A m p s
50%
40%
40%
30%
30%
20%
20%
10%
10%
0%
1
3
5
7
9
11
13
15
H a r m o n ic N u m b e r
17
19
21
23
25
H a r m o n ic Ma g n it u d e ( % o f F u n d a m e n t a l)
Ha r m o n ic Ma g n it u d e ( % o f F u n d a m e n t a l)
50%
0%
1
3
5
7
9
11
13
15
H a r m o n ic N u m b e r
17
19
21
23
25
Use AC or DC Reactor
Reactance of Choke Inductor
4
% X L  V 10
L
m H / phase
  kVA
2
Converter 50 kVA,380V use 3%XL
2
3 380
XL 

 86.64m / phase
100 50
L  0.2758mH / phase
Effect of input choke on
ASD current distortion
Multiple - pulsing
12-P
480 Volt Bus
6 -P
ASD
ASD
6 -P
Multiple - pulsing
24 -P
480 Volt Bus
12 -P
ASD
ASD
12 -P
Phase
shift
for
multi-pulsing
Phase shift (Deg.)
360
 Deg.
P
Pulses
12
30
24
15
Multiple - pulsing
Passive Harmonic Filter
L
C
L
R
C
C
L
R
L
R
C
C
Detune Filter
หรื อ Tune Filter Second Order Third Order
C
C-Type
Detune Filter
L
C
- Mitigation Harmonic Resonance
- Reduce Harmonic current 1030%
Detune Filter
X L  % Re actor X C
XC
XL  2
h
X L  0.06X C
XC
XL 
4.082 2
f r  4.082 50  204Hz
Detune Filter
hr
2.5
3.0
3.5
3.779
4.082
5
% reactor
16.0
11.1
8.16
7.00
6.00
4.00
Tune Filter
L
C
Eliminate Harmonic
current 70-90%
Tune Filter 150 Hz
Basic Tune Filter Design
- Harmonic Current
-Reactive Filter
-Limitation
-Voltage and Current Capacitor
-Interaction System
Tolerance
Component
Capacitor
Reactor
Resistor
Prescribed Tolerance
0% to 15% of rated farads
-3% to 7% of rated henrys
-10% to 10% of rated ohms
Expected Tolerance
0% to 5%
-3% to 3%
-5% to 5%
Ref. Standard
IEEE 518
ANSI C57.16
ANSI RS-229
Input
h
Harmonic
Filter
Design
5
kvar(rated)
500
V(rated)
380
V(Actual)
380
KVA(HL)
500
KVA(T)
1500
ZT(%)
6
Vh(%)
1
Ih(%)
30
Output
I(rated)
Kvar(actual)
I(actual)
Xc
c
759.694
500
759.6937
0.2888
IFL(rated)
795.7152
KVAR(Fil)
523.7079
Ih
227.9081
Ih(ut)
68.5191
Ih
296.4272
IF(rms)
849.1359
10142.3664
Vhc
29.6547
Hr
4.7
Vfc
398.0180
XL
0.0131
Vc(rms)
399.1212
L
0.0383
Vcp
427.6727
795.7152
Icp
1092.1424
IFL(actual)
Rated Capacitor IEEE Std.18-1992
Vcp(%)
Ic(%)
KAVRc(%)
Vc,rms(%)
112.5
120
111.8
180
117.4
135
105.0
110
Interaction System
Impedance
Magnitude
XC
f r1  f 1.
XL  XS
fr1
fr
Frequency
XC
f r  f 1.
XL
Interaction System
MAGNIFICATION OF HARMONIC CURRE NT FROM
AS DS
3.50
500 kVAr Tuned Cap Bank
3.00
2.50
2.00
1.50
No Capacitor Bank
1.00
0.50
0.00
1
3
5
7
9
11
13
15
HARMONIC NUMBER
17
19
21
23
25
Active Harmonic Filter
I
I
s
L
M
I
f
NONLINEAR
LOAD
Main Customer
Bus
Interface Filter
IGBT
PWM
In v e rte r
Controls
and
Gating Signal
Generators
กองวิจัย
ฝ่ ำยพัฒนำระบบไฟฟ้ำ
- แผนกวิเครำะห์ ระบบไฟฟ้ำ
590-
5574
- แผนกวิเครำะห์ อตุ สำหกรรม 5905576
- แผนกวิจัย 590-5577
Fax 590-5810
ศักดิ์ชัย นรสิ งห์
แผนกวิจัย กองวิจัย
ฝ่ ำยพัฒนำระบบไฟฟ้ำ
Tel 590- 5577 Fax 590-5810
E-mail [email protected]
[email protected]