电能质量3035349539

电能质量的概念什么是电能质量？电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称且互差120°。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称，负荷性质多变，加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想的状态并不存在，因此产生了电网运行、电力设备和供用电环节中的各种问题，也就产生了电能质量的概念。围绕电能质量含义，从不同角度理解通常包括：（1）电压质量：是以实际电压与理想电压的偏差，反映供电企业向用户供应的电能是否合格的概念。这个定义能包括大多数电能质量问题，但不能包括频率造成的电能质量问题，也不包括用电设备对电网电能质量的影响和污染。（2）电流质量：反映了与电压质量有密切关系的电流的变化，是电力用户除对交流电源有恒定频率、正弦波形的要求外，还要求电流波形与供电电压同相位以保证高功率因素运行。这个定义有助于电网电能质量的改善和降低线损，但不能概括大多数因电压原因造成的电能质量问题。（3）供电质量：其技术含义是指电压质量和供电可靠性，非技术含义是指服务质量。包括供电企业对用户投诉的反映速度以及电价组成的合理性、透明度等。（4）用电质量：包括电流质量与反映供用电双方相互作用和影响中的用电方的权利、责任和义务，也包括电力用户是否按期、如数交纳电费等。目前针对电能质量问题研究的主要内容有哪些？目前，研究和解决电能质量问题已成为电力发展的当务之急。主要研究课题包括：（1）研究谐波对电网电能质量污染的影响并采取相应的对策。由于钢铁等金属熔炼企业的发展，化工行业整流设备的增加，大功率晶闸管整流装置及电力电子器件的开发应用，使公用电网的谐波影响日趋严重，电源的波形产生了严重的畸变，影响了电网安全可靠运行。（2）研究谐波对电力计量装置的影响并采取相应的措施。由于波形畸变，使电力计量的准确度与精确度到影响，致使计量误差，产生附加的功率损耗，造成不必要的经济损失。（3）研究电能质量污染对高新技术企业的影响并采取相应的技术手段。由于计算机系统和基于微电子技术控制的自动化生产流水线以及新兴的IT产业、微电子芯片制造企业等，对电能质量的要求和敏感程度比一般电力设备要高得多，任何暂态和瞬态的电能质量问题都可能造成设备的损坏或运行异常，影响正常的生产，给电力用户造成经济损失。（4）加强电能质量控装置的研制。电能质量控制装置的基本功能即使要在任何条件，甚至是极为恶劣的供电条件下改善电能质量，保证供电电压、电流的稳定、可靠，在谐波干扰产生的瞬间能立即将其抑制或消除。我国对电网的电能质量制定了哪些国家标准？（1）GB12325－1990《供电电压允许偏差》。（2）GB/T14549－1993《公用电网谐波》。（3）GT/T15543－1995《三相电压允许不平衡度》。（4）GB/T15945－1995《电力系统频率允许偏差》。（5）GB12326－2000《电压允许波动和闪变》。该标准是在GB12326－1990《电冶允许波动和闪变》的基础上，参考了国际电工委员会IEC电磁兼容IEC6100-3-7等文件和标准修订后重新颁布实施的。（6）GB/T18481－2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》。国际电工委员会IEC对电能质量是怎样分类的？5次7次国际电工委员会IEC从电磁兼容及相互干扰的角度考虑，对引起电磁干扰的基本现象进行了分类，见表1－1。表1－1IEC对电能质量根据电磁干扰现象的分类方式序号电磁干扰现象对应电能质量产生的影响因素1传导型低频现象谐波、间谐波；载波干扰；电压波动；电压跌落和间断；电压不对称；工频偏差；感应低频电压；交流电网中的直流分量2辐射型低频现象工频电磁场3传导型高频现象感应连续波电压或电流；单方向瞬变；振荡性瞬变4辐射性高频现象磁场；电场；电磁场；连续波；瞬变5静电放电现象6核电磁脉冲国际电力电子工程师协会IEEE对电能质量问题是怎样分类的？国际电力电子工程师协会IEEE根据电压扰动的频谱特征、持续时间、幅值变化等将其进行了细分，并对供电系统典型的电磁干扰现象进行了特征分类，为准确地区分电压暂态现象提供了依据，见表1－2。表1－2IEEE电力系统电磁现象的特性与分类种类频谱成分持续时间电压幅值电磁瞬态冲击上升沿5ns50ns－上升沿1μs50ns~1ms－上升沿0.1ms1ms－振荡低频5kHz0.3~50ms0~4p.u.中频5~500kHz20μs0~8p.u.高频0.5~5MHz5μs0~4p.u.短时电压变动瞬时中断－0.5~30周波0.1p.u.跌落－0.5~30周波0.1p.u.~0.9p.u.升高－0.5~30周波1.1p.u.~1.8p.u.暂时中断－30周波~3s0.1p.u.跌落－30周波~3s0.1p.u.~0.9p.u.升高－30周波~3s1.1p.u.~1.4p.u.短时中断－3s~1min0.1p.u.跌落－3s~1min0.1p.u.~0.9p.u.升高－3s~1min1.1p.u.~1.4p.u.长期电压变动持续中断－1ms0.0p.u.欠电压－1ms0.8p.u.~0.9p.u.过电压－1ms1.1p.u.~1.2p.u.电压不平衡－稳态0.5%~2%波形畸变直流偏移－稳态0%~0.1%谐波0~100th稳态0%~20%间谐波0~6kHz稳态0%~2%陷波－稳态－噪声宽带稳态0%~1%电压波动25Hz间歇0.1%~7%工频变化10s什么是电力系统频率？电力系统频率是指电力系统统一的一种允许参数，国家标准GB/T15945－1995《电力系统频率允许偏差》规定以50Hz正弦波作为我国电力系统的标准频率（工频），并规定电力系统正常的频率标准为50Hz±0.2Hz。当系统容量较小时，可放宽到50Hz±0.5Hz。但GB/T15945－1995《电力系统频率允许偏差》中并没有说明系统容量大小的界限，全国供用电规则中规定了供电局供电频率的允许偏差：电网容量在3000MW及以上者为0.2Hz；电网容量在3000MW以下者为0.5Hz。实际运行中，我国各跨省电力系统频率的允许偏差都保持在＋0.1~－0.1Hz。因此，电压频率目前在电能质量中最有保障。什么是供电电压允许偏差？供电电压允许偏差是指电力系统各处的电压偏离其额定值的百分比。目前，GB12325－1990《供电电压允许偏差》中规定：电压允许偏差是在正常运行条件下应保持电网各点电压在额定的水平上。其中：35kV及以上供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的＋5~－5％；10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的＋7%~－7％；低压照明用户为额定电压的＋5％~－10％。由于电网各点的电压调节不同于频率的调节，可由电网统一进行，又由于电网各点电压主要反映了该点无功功率的供需关系，因此电压调节一般采取了无功就地平衡的方式进行无功功率补偿，并及时调整无功功率补偿量，以从源头上解决问题。也有采取调整同步发电机励磁电流的方式，以产生超前或滞后的无功功率，从而达到改善网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。还有利用有载调压变压器，采取对电压偏差及时调整的方式。因为从总体上考虑，无功负荷只宜补偿到功率因数0.90～0.95，但仍然有一部分变化无功负荷要电网供给，从而产生电压偏差，这就需要分区采取一些有效的技术手段，而有载调压变压器就是有效而经济的措施之一。什么是三相电压不平衡度？三相电压不平衡度是指三相系统中三相电压的不平衡度程度，用电压或电流负序分量与正序分量的均方根百分比表示。三相电压不平衡（即存在负序分量）会引起继电保护误动、电机附加振动力矩和发热。额定转矩的电动机，如长期在负序电压含量4％的状态下运行，由于发热，电动机绝缘的寿命将会降低一半，若某相电压高于额定电压，其运行寿命的下降将更加严重。我国目前执行的GB/T15543－1995《三相电压允许不平衡度》规定了电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2％，同时规定了短时的不平衡度不得超过4％，其短时允许值的概念是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证继电保护和自动装置正确动作。对接入公共连接点的每个用户引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3％。什么是电压波动和闪变？电压波动和闪变是指电压幅值在一定范围内有规则变动时，电压最大值与最小值之差相对额定电压的百分比，或电压幅值不超过0.9p.u.~1.1p.u.（标幺值）的一系列随即变化。这种电压变化被称为闪变，以表达电压波动对照明灯的视觉影响。因此，闪变是说明对不同频率电压波动引起灯闪的敏感度及引起闪变刺激性程度的电压波动值，是人眼对灯闪的一种主观感觉。对用户负荷引起的闪变限制，是根据用户负荷的大小、协议用电容量占供电容量的比例及系统电压等级规定的。电力系统公共供电点由冲击负荷产生的电压波动允许值的百分数，分三级作不同的规范和限制。（1）10kV及以下为2.5（2）35～110kV为2.0（3）220kV及以上为1.6GB12326－2000《电压允许波动和闪变》特别规定了各级电压下的闪变限制值，它适用于由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能造成人对灯闪明显感觉的场合。什么是电压谐波？电压谐波是指电力系统各公共连接点的电压谐波含有率允许值。国际电工委员会文件IEC61000－3－6《中、高压电力系统畸变负荷发射限制的评估》提出了决定畸变负荷接入电网时所作评估的一些基本原则和评估程序。其目的是将电网的谐波电压限制到对所有用电设备不致造成有害影响的水平（兼容水平），保证对接入电网的用户都有合适的供电质量，并提出了电网谐波的兼容水平、规划水平和发射水平三个方面的标准。我国目前执行的电压谐波标志是GB/T14549－1993《公用电网谐波》，标准中对电网0.38，6，10，35，66，110kV电压等级公共连接点的电压谐波含有率允许值做了明确的规定。什么是间谐波？间谐波是指不是工频频率整数倍的谐波。间谐波往往由较大的电压波动或冲击性非线性负荷所引起，所有非线性的波动负荷如电弧炉、电焊机，各种变频调速装置，同步串级调速装置及感应电动机等均为间谐波源，电力载波信号也认为是一种间谐波。间谐波源的特点是放大电压闪变和对音频干扰，影响电视机画面及增大收音机的噪声，造成感应电动机振动及异常。对于采用电容、电感和电阻构成的无源滤波器电路，间谐波可能会被放大，严重时会使滤波器因谐波过载而不能投运，甚至造成损坏。间谐波的影响和危害等同整数次谐波电压的影响和危害已成共识，IEC61000－3－6对间谐波的发射水平作出了明确的说明，如间谐波电压水平应低于邻近谐波水平，并规定为（0.5%~1%）UN。我国目前还没有制定相应的国家标准给出限制规定。什么是暂时过电压和瞬时过电压？（1）暂时过电压是指在给定安装点上持续时间较长的不衰减和弱衰减的（以工频或其一定的倍数、分数）振荡的过电压。（2）瞬态过电压是指持续时间数毫秒或更短，通常带有强阻尼的振荡或非振荡的一种过电压。它可以叠加于暂时过电压上。暂时过电压和瞬态过电压使由于电力系统运行操作，或遭受雷击，或发生故障等因素引起的，是供电特性之一。新颁布的国家标准GB/T18481－2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》，规定了作用于电气设备的暂时过电压和瞬态过电压要求、电气设备的绝缘水平及过电压保护方法，并对过电压的相关术语、定义做了比较详尽的论述。什么是电压暂降和电压上升？（1）电压暂降是指由于系统故障或干扰造成用户持续时间0.5周波至1min内下降到额定电压或电流的10％～90％。即幅值为0.1p.u.~0.9p.u.（标幺值）时系统频率仍为标称值，然后又恢复到正常水平。国际上普遍认为，电压幅值低于0.1p.u.（标幺值）或大于0.5个周波的供电中断对敏感用户和严格用户而言都属于断电故障。电压暂降可能造成某些用户的生产停顿或次品率增加，而供电恢复时间取决于自动重合闸或自动功能转换装置的动作时间，因此传统的机械式断路器已不能满足对敏感