IEC 61642:1997

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1997-09
Réseaux industriels à courant alternatif
affectés par les harmoniques –
Emploi de filtres et de condensateurs shunt
Industrial a.c. networks affected
by harmonics –
Application of filters and shunt capacitors
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61642:1997
Numéros des publications Numbering
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sont numérotées à partir de 60000. issued with a designation in the 60000 series.
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indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication
publication de base incorporant l’amendement 1, et la incorporating amendment 1 and the base publication
publication de base incorporant les amendements 1 incorporating amendments 1 and 2.
et 2.
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Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept under
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état constant review by the IEC, thus ensuring that the
actuel de la technique. content reflects current technology.
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reconfirmation de la publication sont disponibles dans the publication is available in the IEC catalogue.
le Catalogue de la CEI.
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sement des éditions révisées et aux amendements editions and amendments may be obtained from
peuvent être obtenus auprès des Comités nationaux de IEC National Committees and from the following
la CEI et dans les documents ci-dessous: IEC sources:
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
• Annuaire de la CEI • IEC Yearbook
Accès en ligne* On-line access*
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates
(Accès en ligne)* (On-line access)*
Terminologie, symboles graphiques Terminology, graphical and letter
et littéraux symbols
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur For general terminology, readers are referred to
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro- IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary
technique International (VEI). (IEV).
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux For graphical symbols, and letter symbols and signs
et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le approved by the IEC for general use, readers are
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
symbols for use on equipment. Index, survey and
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et
compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617: compilation of the single sheets and IEC 60617:
Symboles graphiques pour schémas. Graphical symbols for diagrams.
Publications de la CEI établies par IEC publications prepared by the same
le même comité d'études technical committee
L'attention du lecteur est attirée sur les listes figurant The attention of readers is drawn to the end pages of
à la fin de cette publication, qui énumèrent les this publication which list the IEC publications issued
publications de la CEI préparées par le comité by the technical committee which has prepared the
d'études qui a établi la présente publication. present publication.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre. * See web site address on title page.

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1997-09
Réseaux industriels à courant alternatif
affectés par les harmoniques –
Emploi de filtres et de condensateurs shunt
Industrial a.c. networks affected
by harmonics –
Application of filters and shunt capacitors
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– 2 – 61642 © CEI:1997
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 4
Articles
1 Généralités . 6
1.1 Domaine d'application et objet . 6
1.2 Références normatives . 6
1.3 Définitions . 8
1.4 Généralités. 10
1.4.1 Harmoniques en courant alternatif. . 10
1.4.2 Puissance réactive . 10
2 Problèmes et solutions concernant la résonance. 12
2.1 Introduction . 12
2.2 Impédance vue de l'amont du réseau d'alimentation, impédance vue du jeu
de barres aval. 14
2.3 Exemple de résonance série . 16
2.4 Exemple de résonance parallèle . 20
2.5 Solutions pour éviter les résonances . 26
2.5.1 Raccordement condensateur-inductance: résonance série. . 28
2.5.2 Raccordement condensateur-inductance: résonance parallèle. . 32
3 Condensateurs shunt et filtres pour les réseaux de tension inférieure ou égale
à 1 000 V . 34
3.1 Introduction . 34
3.2 Condensateurs shunt . 36
3.3 Condensateurs avec inductance anti-harmonique. 36
3.4 Filtre accordé . 36
3.5 Choix des composants. 38
3.5.1 Condensateurs . 38
3.5.2 Inductances. 40
3.5.3 Contacteurs et/ou disjoncteurs . 40
3.5.4 Protection contre les courts-circuits (fusibles) . 49
3.6 Perturbations de la télécommande centralisée, provoquées par les
condensateurs shunt et les filtres. 42
3.6.1 Condensateurs shunt. 42
3.6.2 Condensateurs avec inductance anti-harmonique . 42
3.6.3 Filtre accordé . 44
4 Condensateurs shunt et filtres pour les réseaux de tension supérieure à 1 000 V . 46
4.1 Introduction . 46
4.2 Prescriptions spécifiques . 48
4.3 Choix de l'équipement de compensation . 48
4.4 Types de filtres . 48
4.5 Choix des composants des filtres. 50
4.5.1 Disjoncteur. 50
4.5.2 Condensateurs . 50
4.5.3 Inductances. 52
4.5.4 Résistances . 52
4.5.5 Protection par relais . 52
4.6 Perturbations de la télécommande centralisée, provoquées par les
condensateurs shunt et les filtres. 52
Annexe A – Bibliographie. 56

61642 © IEC:1997 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 5
Clause
1 General . 7
1.1 Scope and object . 7
1.2 Normative references. 7
1.3 Definitions . 9
1.4 General considerations . 11
1.4.1 AC harmonics. 11
1.4.2 Reactive power. 11
2 Resonance problems and solutions. 13
2.1 Introduction . 13
2.2 Supply impedance view, load-busbar impedance view . 15
2.3 Example of series resonance . 17
2.4 Example of parallel resonance . 21
2.5 Solutions to avoid resonances. 27
2.5.1 Capacitor-reactor connection: series resonance. 29
2.5.2 Capacitor-reactor connection: parallel resonance. 33
3 Shunt capacitors and filters for networks having a voltage up to and including 1 000 V 35
3.1 Introduction . 35
3.2 Shunt capacitors. 37
3.3 Detuned filter. 37
3.4 Tuned filter . 37
3.5 Components selection. 39
3.5.1 Capacitors. 39
3.5.2 Reactors . 41
3.5.3 Contactors and/or circuit-breakers . 41
3.5.4 Short-circuit protection (fuses). 41
3.6 Disturbance of ripple control installations by shunt capacitors and filters. 43
3.6.1 Shunt capacitors . 43
3.6.2 Detuned filter. 43
3.6.3 Tuned filter. 45
4 Shunt capacitors and filters for networks having a voltage above 1 000 V. 47
4.1 Introduction . 47
4.2 Specific requirements . 49
4.3 Choice of power factor correction installation . 49
4.4 Type of filters. 49
4.5 Filter components selection . 51
4.5.1 Circuit-breaker . 51
4.5.2 Capacitors. 51
4.5.3 Reactors . 53
4.5.4 Resistors. 53
4.5.5 Relay protection . 53
4.6 Disturbance of ripple control installations by shunt capacitors and filters. 53
Annex A – Bibliography. 57

– 4 – 61642 © CEI:1997
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
___________
RÉSEAUX INDUSTRIELS À COURANT ALTERNATIF
AFFECTÉS PAR LES HARMONIQUES –
EMPLOI DE FILTRES ET DE CONDENSATEURS SHUNT
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61642 a été établie par le comité d'études 33 de la CEI:
Condensateurs de puissance.
Le texte de la présente norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
33/255/FDIS 33/274/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l’approbation de cette norme.
L'annexe A est donnée uniquement à titre d'information.

61642 © IEC:1997 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
___________
INDUSTRIAL AC NETWORKS AFFECTED BY HARMONICS –
APPLICATION OF FILTERS AND SHUNT CAPACITORS
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61642 has been prepared by IEC technical committee 33: Power
capacitors.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
33/255/FDIS 33/274/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
Annex A is for information only.

– 6 – 61642 © CEI:1997
RÉSEAUX INDUSTRIELS À COURANT ALTERNATIF
AFFECTÉS PAR LES HARMONIQUES –
EMPLOI DE FILTRES ET DE CONDENSATEURS SHUNT
1 Généralités
1.1 Domaine d'application et objet
La présente Norme internationale donne des indications pour l'utilisation des filtres passifs à
courant alternatif et des condensateurs shunt destinés à la limitation des harmoniques et à la
correction du facteur de puissance dans les installations industrielles à basse et haute tension.
Les dispositions prévues dans cette norme sont applicables aux harmoniques dont le rang est
supérieur à 1 et inférieur ou égal à 25.
Les condensateurs suivants sont exclus de cette norme:
– les condensateurs pour les installations de génération de chaleur par induction soumis à
*
des fréquences comprises entre 40 Hz et 24 000 Hz (voir la CEI 60110 [1] );
– les condensateurs série destinés à être installés sur des réseaux (voir la CEI 60143 [2]);
– les condensateurs de couplage et les diviseurs capacitifs (voir la CEI 60358 [3]);
– les condensateurs pour l'électronique de puissance (voir la CEI 61071 [4]);
– les condensateurs des moteurs à courant alternatif (voir la CEI 60252 [5]);
– les condensateurs destinés à être utilisés dans les circuits de lampes tubulaires à
fluorescence et autres lampes à décharge (voir la CEI 61048 [6] et la CEI 61049 [7]);
– les condensateurs d'antiparasitage radioélectrique;
– les condensateurs destinés à être utilisés dans différents types d'équipements
électriques et considérés de ce fait comme des composants;
– les condensateurs destinés à être utilisés sous tension continue superposée à la tension
alternative;
– les condensateurs destinés à être utilisés dans les fours à arc.
L'objet de la présente norme est d'identifier les problèmes et de donner des recommandations
pour les applications générales des condensateurs et des filtres d'harmoniques à courant
alternatif dans les réseaux d'énergie à courant alternatif affectés par la présence de tensions
et de courants harmoniques.
1.2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au
moment de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur. Tout document normatif
est sujet à révision et les parties prenantes aux accords fondés sur la présente Norme
internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes
des documents normatifs indiqués ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le
registre des Normes internationales en vigueur.
CEI 60050(131):1978, Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) – Chapitre 131: Circuits
électriques et magnétiques
___________
*
Les chiffres entre crochets renvoient à la bibliographie donnée en annexe A.

61642 © IEC:1997 – 7 –
INDUSTRIAL AC NETWORKS AFFECTED BY HARMONICS –
APPLICATION OF FILTERS AND SHUNT CAPACITORS
1 General
1.1 Scope and object
This International Standard gives guidance for the use of passive a.c. harmonic filters and
shunt capacitors for the limitation of harmonics and power factor correction intended to be
used in industrial applications, at low and high voltages. The measures proposed in this
standard are applicable to harmonic orders greater than 1 and up to and including 25.
The following capacitors are excluded from this standard:
– capacitors for inductive heat generating plants, operating at frequencies between 40 Hz
*
and 24 000 Hz (see IEC 60110 [1] );
– series capacitors for power systems (see IEC 60143 [2]);
– coupling capacitors and capacitor dividers (see IEC 60358 [3]);
– power electronic capacitors (see IEC 61071 [4]);
– AC motor capacitors (see IEC 60252 [5]);
– capacitors for use in tubular fluorescent and other discharge lamp circuits (see
IEC 61048 [6] and IEC 61049 [7]);
– capacitors for the suppression of radio interference;
– capacitors intended to be used in various types of electric equipment and thus
considered as components;
– capacitors intended for use with d.c. voltage superimposed on a.c. voltage;
– capacitors intended for use with arc furnaces.
The object of this standard is to identify problems and give recommendations for general
applications of capacitors and a.c. harmonic filters in a.c. power systems affected by the
presence of harmonic voltages and currents.
1.2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this International Standard. At the time of publication, the editions
indicated were valid. All normative documents are subjected to revision, and parties to
agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the possibility
of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. Members of
IEC and ISO maintain registers of currently valid International Standards.
IEC 60050(131):1978, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Chapter 131: Electric
and magnetic circuits
___________
*
Figures in square brackets refer to the bibliography given in annex A.

– 8 – 61642 © CEI:1997
CEI 60050(161):1990, Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) – Chapitre 161:
Compatibilité électromagnétique
1.3 Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les définitions suivantes s'appliquent.
1.3.1 harmonique: Un des éléments qui résultent de la décomposition en série de Fourier de
l'onde périodique d'un courant ou d'une tension. [VEI 161-02-18 modifiée]
1.3.2 rang harmonique, h: Rapport de la fréquence d'un harmonique (f ) à la fréquence
h
fondamentale (nominale) du réseau (f ). [VEI 161-02-19 modifiée]
1.3.3 harmoniques caractéristiques: Harmoniques produits par les convertisseurs statiques
au cours de leur fonctionnement théoriquement idéal. Le rang des harmoniques
caractéristiques des convertisseurs statiques c.a./c.c. est donné par h = mp ± 1, où p est
l'indice de pulsation du convertisseur et m tout nombre entier. Par exemple, un convertisseur à
six pulsations génère les rangs harmoniques h = 5, 7, 11, 13, 17, 19 .
1.3.4 harmoniques non caractéristiques: Harmoniques résultant d'un déséquilibre dans le
réseau d'alimentation c.a. ou d'un retard asymétrique de l'angle d'allumage du convertisseur.
Ils peuvent aussi être produits par d'autres dispositifs non linéaires ou variables dans le temps,
par exemple par des variateurs de fréquence, des lampes fluorescentes, des fours à arc, des
machines à souder électriques, etc.
1.3.5 facteur de puissance: Rapport de la puissance active à la puissance apparente.
[VEI 131-03-20]
1.3.6 facteur de déphasage: Rapport de la puissance active à la fréquence fondamentale à
la puissance apparente à la fréquence fondamentale. [VEI 131-03-21 modifiée]
1.3.7 taux de distorsion: Rapport de la valeur efficace du contenu harmonique à la valeur
efficace du fondamental, exprimé en pourcentage de cette dernière. [VEI 131-03-04 modifiée]
1/2
(somme des carrés des valeurs efficaces des harmoniques)
____________________________________________________________
DF =  100 %
valeur efficace du fondamental
1.3.8 filtre: Equipement généralement composé d'inductances, de condensateurs et de
résistances si nécessaire, accordé de façon à présenter une impédance connue dans une
bande de fréquences donnée.
1.3.9 fréquence d'accord: Fréquence pour laquelle l'impédance du filtre, calculée à partir
des valeurs assignées, présente une valeur minimale ou maximale.
1.3.10 filtre accordé: Filtre dont la fréquence d'accord ne diffère pas de plus de 10 % de la
fréquence à filtrer.
1.3.11 filtre non accordé: Filtre dont la fréquence d'accord est inférieure d'au moins 10 % à
la première fréquence harmonique présentant une amplitude importante en courant/tension.
NOTE – En français, ou emploie couramment le terme «condensateur avec inductance anti-harmonique».
1.3.12 filtre amorti: Filtre présentant une faible impédance, à prédominance résistive, dans
une large bande de fréquences.

61642 © IEC:1997 – 9 –
IEC 60050(161):1990, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Chapter 161: Electro-
magnetic compatibility
1.3 Definitions
For the purpose of this International Standard, the following definitions apply.
1.3.1 harmonic: The component of the Fourier-series decomposition of a voltage or current
periodic wave. [IEV 161-02-18 modified]
1.3.2 harmonic order, h: The ratio of the frequency of a harmonic (f ) to the fundamental
h
(rated) network frequency (f ). [IEV 161-02-19 modified]
1.3.3 characteristic harmonics: Those harmonics produced by static converters in the
course of theoretically ideal operation. The characteristic-harmonic order of static a.c./d.c.
converters is given by h = mp ± 1, where p is the pulse number of the converter and m is any
integer. For example, the six-pulse converter circuit has characteristic harmonics with order
numbers h = 5, 7, 11, 13, 17, 19.
1.3.4 non-characteristic harmonics: Those harmonics which are produced as a result of
imbalance in the a.c. power system or asymmetrical delay of firing angle of the converter. They
are also produced by other non-linear, time-varying devices, for example frequency changers,
fluorescent lamps, arc furnaces, electric welding machines, etc.
1.3.5 power factor: The ratio of the active power to the apparent power. [IEV 131-03-20]
1.3.6 displacement factor: The ratio of the active power of the fundamental wave to the
apparent power of the fundamental wave. [IEV 131-03-21 modified]
1.3.7 distortion factor: The ratio of the root-mean-square value of the harmonic content to
the root-mean-square value of the fundamental quantity, expressed as a percentage of the
fundamental. [IEV 131-03-04 modified]
1/2
(sum of the squares of r.m.s values of the harmonics)
________________________________________________
DF =   100 %
r.m.s. value of the fundamental
1.3.8 filter: An equipment generally constituted of reactors, capacitors and resistors if
required, tuned to present a known impedance over a given frequency range.
1.3.9 tuning frequency: The frequency for which the filter impedance, calculated from the
rated values, has a minimum or maximum value.
1.3.10 tuned filter: A filter with a tuning frequency which differs by no more than 10 % from
the frequency which is to be filtered.
1.3.11 detuned filter: A filter with a tuning frequency more than 10% below the lowest
harmonic frequency with considerable current/voltage amplitude.
1.3.12 damped filter: A filter with low, predominantly resistive, impedance over a wide band
of frequencies.
– 10 – 61642 © CEI:1997
1.3.13 installation de télécommande centralisée: Installation destinée à injecter des
signaux à fréquence musicale sur le réseau à haute tension (HT) afin de commander des
récepteurs sur le réseau à basse tension (BT).
1.3.14 tension de référence: Tension à laquelle se réfèrent les calculs d'impédance.
1.4 Généralités
1.4.1 Harmoniques en courant alternatif
En général, les courants harmoniques sont produits dans les réseaux d'énergie lorsque les
charges sont non linéaires ou variables en fonction du temps. Les convertisseurs statiques
constituent l'une des sources principales d'harmoniques dans les réseaux industriels.
Il existe deux types de courants harmoniques générés par des convertisseurs: les harmoniques
caractéristiques et les harmoniques non caractéristiques. Les harmoniques caractéristiques
dépendent fortement du circuit du convertisseur et ont un spectre de fréquence constant. Leur
amplitude est approximativement inversement proportionnelle au rang harmonique.
Les sources principales d’harmoniques non caractéristiques sont les variateurs de fréquence,
bien que de faibles pourcentages d'harmoniques non caractéristiques puissent résulter d'un
déséquilibre du réseau (tension et impédance) et d'un décalage de l'angle d'allumage du
convertisseur.
Les redresseurs pour les variateurs à courant continu constituent, le plus souvent, des sources
d'harmoniques caractéristiques.
L'effet des charges non linéaires ou variables en fonction du temps peut être amplifié sous
certaines conditions liées à la configuration du réseau d'alimentation, par exemple par des
résonances. En fonction de l'état du réseau et de l'effet amplificateur des résonances, la
tension d'alimentation peut être soumise à des distorsions, même dans les installations
électriques où des charges non linéaires et des charges variables en fonction du temps sont
absentes ou ne représentent qu'une faible partie de la puissance totale.
Les harmoniques augmentent les pertes dans les réseaux d’énergie et peuvent affecter le bon
fonctionnement des divers équipements, en particulier les circuits électroniques.
En vue de maintenir les perturbations dues aux harmoniques à un niveau acceptable, des
règlements locaux, ainsi que des normes nationales et internationales peuvent spécifier les
limites admissibles de la distorsion harmonique. On peut utiliser des filtres pour réduire la
distorsion harmonique.
1.4.2 Puissance réactive
En général, la puissance réactive absorbée par les installations est due à des charges
inductives et à des convertisseurs statiques.
Dans un réseau, le facteur de puissance global est défini pour obtenir le fonctionnement le plus
économique possible de l'installation, ou est imposé par le distributeur d'énergie. La tarification
de l'énergie peut donner lieu à des pénalités lorsque le facteur de puissance est trop faible. Il
est par conséquent recommandé de compenser la puissance réactive absorbée en insérant
des équipements de compensation appropriés.
Des condensateurs shunt sont normalement utilisés pour améliorer le facteur de puissance. S'il
y a des harmoniques sur le réseau, des surtensions et/ou des surintensités indésirables
peuvent survenir. De plus, l'installation de télécommande centralisée peut être perturbée. Dans
ces cas là, on peut utiliser des filtres au lieu des seuls condensateurs shunt.

61642 © IEC:1997 – 11 –
1.3.13 ripple control installation: An installation to inject audio-frequency signals into the
high voltage (HV) network in order to control receivers on the low voltage (LV) network.
1.3.14 reference voltage: The voltage to which the impedance calculations are referred.
1.4 General considerations
1.4.1 AC harmonics
Harmonic currents in power networks are produced, in general, when the loads are non-linear
or time-varying. One of the main sources of harmonics in industrial networks are static
converters.
There are two groups of converter a.c. current harmonics: characteristic and non-
characteristic. The characteristic harmonics correlate strongly with the converter circuit and
have a constant frequency spectrum. Their magnitude is approximately in inverse proportion to
the harmonic number.
The main sources of non-characteristic harmonics are frequency changers, although small
amounts of non-characteristic harmonics can result from system imbalances (voltage and
impedance) and imbalance in the converter firing angle.
The rectifiers for d.c. drives produce mostly characteristic harmonics.
The effect of non-linear and time-varying loads can be amplified under certain conditions of the
electrical supply-network, for example by resonances. Depending on the network conditions
and on the amplification effect of the resonances, the supply voltage can be distorted even in
electrical installations where non-linear and time-varying loads are absent or represent a small
part of the total utility power.
Harmonics increase the losses in power networks and may affect the correct operation of
various equipments, in particular electronic circuits.
To keep the harmonic disturbances to an acceptable level, local requirements and national and
international standards may specify limits for the harmonic distortion. For the reduction of
harmonic distortion, filters can be used.
1.4.2 Reactive power
In general, the reactive power flowing in networks is caused by inductive loads and static
converters.
In a network the power factor is determined by the most economical use of the distribution
system or is imposed by the utility. Penalties may be imposed through the tariff structure for
poor power factor. It is therefore advisable to compensate the inductive reactive power by
fitting suitable compensating equipments.
For power factor correction shunt capacitors are normally used. If there are harmonics in the
network, unwanted overvoltages and/or overcurrents can appear. In addition, ripple control
installations may be disturbed. In these cases, filters can be used in place of shunt capacitors
alone.
– 12 – 61642 © CEI:1997
2 Problèmes et solutions concernant la résonance
2.1 Introduction
Les réseaux électriques comportent différents composants raccordés entre eux, par exemple,
générateurs, lignes, câbles, transformateurs, condensateurs et charges.
L'impédance du réseau en un point dépend de la fréquence, des éléments du réseau et de sa
configuration.
Le montage en série d'une inductance et d'une capacité conduit à une impédance très faible
dans une certaine gamme de fréquences, proche de la fréquence de résonance. Cet effet est
appelé résonance série.
Le montage en parallèle d'une inductance et d'une capacité conduit à une impédance très
élevée dans une certaine gamme de fréquences, proche de la fréquence de résonance. Cet
effet est appelé résonance parallèle.
Une résonance série et une résonance parallèle peuvent apparaître sur le même réseau, dans
une plage de fréquences étendue.
Si de tels circuits résonants sont excités par des sources harmoniques de courant ou de
tension, une amplification des tensions et courants peut alors se produire et perturber,
surcharger, voire détruire des éléments du réseau.
La figure 1 donne l'exemple d'un réseau simplifié et son schéma unifilaire équivalent.
Réseau
d'alimentation R
N
X
N
Jeu de barres
amont
U
U
A A
R
T
Transformateur
X
T
I I
Jeu de barres
aval
U
U
B B
Condensateur X
C
IEC  1 198/97 IEC  1 199/97
Figure 1 – Réseau simplifié et schéma unifilaire

61642 © IEC:1997 – 13 –
2 Resonance problems and solutions
2.1 Introduction
In electrical networks, different components are connected together, for example generators,
power lines, cables, transformers, capacitors and loads.
The impedance at any point of the network is dependent on the frequency, on the components
and on the configuration.
The series connection of an inductance and a capacitance will result in a very low impedance
in a certain frequency range, close to the resonance frequency. This effect is called series
resonance.
The parallel connection of an inductance and a capacitance will result in a very high impedance
in a certain frequency range, close to the resonance frequency. This effect is called parallel
resonance.
Series resonance and parallel resonance may occur in the same network over a wide range of
frequencies.
If harmonic voltage- or current-sources excite such resonance circuits, an amplification of
voltages and currents may occur which can disturb, overload or even destroy network
components.
An example of a simplified network and its one-line diagram is shown in figure 1.
Supply
network R
N
X
N
Supply -
busbar
U
U
A A
R
T
Transformer
X
T
I I
Load -
busbar
U
U
B B
Capacitor X
C
IEC  1 198/97 IEC  1 199/97
Figure 1 – Simplified network and one-line diagram

– 14 – 61642 © CEI:1997
Cet exemple se compose du réseau d'alimentation, d'un jeu de barres amont (côté haute
tension), d'un transformateur, d'un jeu de barres aval (côté basse tension) et d'un
condensateur. La source des courants harmoniques peut être un variateur commandé par un
pont à six pulsations. De plus, il peut y avoir des tensions harmoniques sur le réseau lui-
même, dues à d'autres sources harmoniques de courant.
2.2 Impédance vue de l'amont du réseau d'alimentation, impédance vue du jeu de barres aval
Pour analyser le comportement d'un réseau vis-à-vis des harmoniques, il est utile de
considérer au moins deux impédances:
– l’impédance vue depuis l'amont du réseau d'alimentation (voir figure 1).
Cet aspect est utile pour analyser les charges capacitive et inductive en présence des
tensions et des courants harmoniques sur le jeu de barres amont, pour calculer l'impédance
aux fréquences utilisées par la télécommande centralisée et pour évaluer les tensions
harmoniques (qualité de la tension) qui apparaissent sur le jeu de barres aval;
– l'impédance vue depuis le jeu de barres aval (voir figure 1).
Cet aspect est utile pour analyser les charges capacitive et inductive en présence des
sources de courants harmoniques sur le jeu de barres aval et pour calculer les tensions
harmoniques (qualité de la tension) qui en résultent sur ce jeu de barres.
Impédance Impédance
vue de vue de
l'amont l'amont
du réseau du réseau
R
T
X
T
X
C
IEC  1 200/97 IEC  1 201/97
Figure 2a – Impédance vue de l'amont du réseau et schéma unifilaire

61642 © IEC:1997 – 15 –
This example consists of the supply network, a supply-busbar (on the high-voltage side), a
transformer, a load-busbar (on the low-voltage side) and a capacitor. The source of harmonic
currents may be a drive which is controlled by a six-pulse rectifier. Harmonic voltages may be
present in the network itself due to other harmonic current sources.
2.2 Supply impedance view, load-busbar impedance view
To analyze the behaviour of a network with respect to harmonics, it is useful to look, at least, at
two impedances:
– the supply impedance takes the view from the supply network (see figure 1).
This view is useful for the analysis of the capacitor and reactor load in the presence of
harmonic voltages and currents on the supply-busbar, for the calculation of the branch
impedance at ripple control-frequencies and for the evaluation of the resulting harmonic
voltages (quality of the voltage) on the load-busbar;
– the load-busbar impedance takes the view from the load-busbar (see figure 1).
This view is useful for the analysis of the capacitor and reactor load in the presence of
harmonic current sources on the load-busbar and for the calculation of the resulting
harmonic voltages (quality of the voltage) on the load-busbar.
Supply Supply
impedance impedance
view view
R
T
X
T
X
C
IEC  1 200/97 IEC  1 201/97
Figure 2a – Supply impedance view of a network and one-line diagram

– 16 – 61642 © CEI:1997
Impédance vue du
Impédance jeu de barres aval
vue du jeu
de barres aval
X
T
X R
C T
IEC  1 202/97 IEC  1 203/97
Figure 2b – Impédance vue du jeu de barres aval et schéma unifilaire
2.3 Exemple de résonance série
Dans l'exemple de calcul présenté ci-après, on analyse le montage en série d'un
transformateur (inductance et résistance ) et d'un condensateur. La figure 3a montre le
X R
T T
schéma unifilaire et la figure 3b l'impédance en fonction du rang harmonique. Cela met en
évidence une résonance série proche de l'harmonique 11. Le tableau 1 regroupe des valeurs
typiques des impédances, tensions et courants à des fréquences harmoniques caractéristiques
pour l'installation représentée sur la
...