电能质量的基本概念17449.docx
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1、电能质量的概念念什么是电能质量量?电能质量是指通通过公用电网网供给用户端端的交流电能能的品质。理理想状态的公公用电网应以以恒定的频率率、正弦波形形和标准电压压对用户供电电。同时,在在三相交流系系统中,各相相电压和电流流的幅值应大大小相等、相相位对称且互互差120。但由于系系统中的发电电机、变压器器和线路等设设备非线性或或不对称,负负荷性质多变变,加之调控控手段不完善善及运行操作作、外来干扰扰和各种故障障等原因,这这种理想的状状态并不存在在,因此产生生了电网运行行、电力设备备和供用电环环节中的各种种问题,也就就产生了电能能质量的概念念。围绕电能能质量含义,从从不同角度理理解通常包括括:(1)电压
2、质量量:是以实际际电压与理想想电压的偏差差,反映供电电企业向用户户供应的电能能是否合格的的概念。这个个定义能包括括大多数电能能质量问题,但但不能包括频频率造成的电电能质量问题题,也不包括括用电设备对对电网电能质质量的影响和和污染。(2)电流质量量:反映了与与电压质量有有密切关系的的电流的变化化,是电力用用户除对交流流电源有恒定定频率、正弦弦波形的要求求外,还要求求电流波形与与供电电压同同相位以保证证高功率因素素运行。这个个定义有助于于电网电能质质量的改善和和降低线损,但但不能概括大大多数因电压压原因造成的的电能质量问问题。(3)供电质量量:其技术含含义是指电压压质量和供电电可靠性,非非技术含义
3、是是指服务质量量。包括供电电企业对用户户投诉的反映映速度以及电电价组成的合合理性、透明明度等。(4)用电质量量:包括电流流质量与反映映供用电双方方相互作用和和影响中的用用电方的权利利、责任和义义务,也包括括电力用户是是否按期、如如数交纳电费费等。目前针对电能质质量问题研究究的主要内容容有哪些?目前,研究和解解决电能质量量问题已成为为电力发展的的当务之急。主主要研究课题题包括:(1)研究谐波波对电网电能能质量污染的的影响并采取取相应的对策策。由于钢铁铁等金属熔炼炼企业的发展展,化工行业业整流设备的的增加,大功功率晶闸管整整流装置及电电力电子器件件的开发应用用,使公用电电网的谐波影影响日趋严重重,
4、电源的波波形产生了严严重的畸变,影影响了电网安安全可靠运行行。(2)研究谐波波对电力计量量装置的影响响并采取相应应的措施。由由于波形畸变变,使电力计计量的准确度度与精确度到到影响,致使使计量误差,产产生附加的功功率损耗,造造成不必要的的经济损失。(3)研究电能能质量污染对对高新技术企企业的影响并并采取相应的的技术手段。由由于计算机系系统和基于微微电子技术控控制的自动化化生产流水线线以及新兴的的IT产业、微微电子芯片制制造企业等,对对电能质量的的要求和敏感感程度比一般般电力设备要要高得多,任任何暂态和瞬瞬态的电能质质量问题都可可能造成设备备的损坏或运运行异常,影影响正常的生生产,给电力力用户造成
5、经经济损失。(4)加强电能能质量控装置置的研制。电电能质量控制制装置的基本本功能即使要要在任何条件件,甚至是极极为恶劣的供供电条件下改改善电能质量量,保证供电电电压、电流流的稳定、可可靠,在谐波波干扰产生的的瞬间能立即即将其抑制或或消除。我国对电网的电电能质量制定定了哪些国家家标准?(1)GB 1123251990 供电电压压允许偏差。(2)GB/TT 14544919993 公用用电网谐波。(3)GT/TT 15544319995 三相相电压允许不不平衡度。(4)GB/TT 15944519995 电力力系统频率允允许偏差。(5)GB 1123262000 电压允许许波动和闪变变。该标准准是
6、在GB 12326619900 电冶允允许波动和闪闪变的基础础上,参考了了国际电工委委员会IECC电磁兼容IIEC61000-3-77等文件和标标准修订后重重新颁布实施施的。(6)GB/TT 18488120001 电能能质量 暂暂时过电压和和瞬态过电压压。国际电工委员会会IEC对电电能质量是怎怎样分类的?国际电工委员会会IEC从电电磁兼容及相相互干扰的角角度考虑,对对引起电磁干干扰的基本现现象进行了分分类,见表111。表11 IEEC对电能质质量根据电磁磁干扰现象的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
7、;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 冲国际电力电子工工程师协会IIEEE对电电能质量问题题是怎样分类类的?国际电力电子工工程师协会IIEEE根据据电压扰动的的频谱特征、持持续时间、幅幅值变化等将将其进行了细细分,并对供供电系统典型型的电磁干扰扰现象进行了了特征分类,为为准确地区分分电压暂态现现象提供了依依据,见表112。表12 IEEEE电力系系统电磁现象象的特性与分分类种类频谱成分持续时间电压幅值电磁瞬态冲 击上升
8、沿5ns1ms振 荡低 频5kHz0.350ms04p.u.中 频5500kHz20s08p.u.高 频0.55MHz5s04p.u.短时电压变动瞬 时中 断0.530周波0.1p.u.跌 落0.530周波0.1p.u.0.9p.u.升 高0.530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3s1min1ms0.0p.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.
9、1%谐 波0100th稳 态0%20%间 谐 波06kHz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什么是电力系统统频率?电力系统频率是是指电力系统统统一的一种种允许参数,国国家标准GBB/T 15594511995 电电力系统频率率允许偏差规规定以50HHz正弦波作作为我国电力力系统的标准准频率(工频频),并规定定电力系统正正常的频率标标准为50HHz0.22Hz。当系系统容量较小小时,可放宽宽到50Hzz0.5HHz。但GBB/T 15594511995 电电力系统频率率允许偏差中中并没有说明明系统容量大大小的界限,全全
10、国供用电规规则中规定了了供电局供电电频率的允许许偏差:电网网容量在30000MW及及以上者为00.2Hz;电网容量在在3000MMW以下者为为0.5Hzz。实际运行行中,我国各各跨省电力系系统频率的允允许偏差都保保持在0.10.1Hz。因因此,电压频频率目前在电电能质量中最最有保障。什么是供电电压压允许偏差?供电电压允许偏偏差是指电力力系统各处的的电压偏离其其额定值的百百分比。目前前,GB12232511990 供供电电压允许许偏差中规规定:电压允允许偏差是在在正常运行条条件下应保持持电网各点电电压在额定的的水平上。其其中:35kkV及以上供供电和对电压压质量有特殊殊要求的用户户为额定电压压的
11、55;100kV及以下下高压供电和和低压电力用用户为额定电电压的7%7;低压照明用用户为额定电电压的510。由于电网各点的的电压调节不不同于频率的的调节,可由由电网统一进进行,又由于于电网各点电电压主要反映映了该点无功功功率的供需需关系,因此此电压调节一一般采取了无无功就地平衡衡的方式进行行无功功率补补偿,并及时时调整无功功功率补偿量,以以从源头上解解决问题。也也有采取调整整同步发电机机励磁电流的的方式,以产产生超前或滞滞后的无功功功率,从而达达到改善网络络负荷的功率率因数和调整整电压偏差的的目的。还有有利用有载调调压变压器,采采取对电压偏偏差及时调整整的方式。因因为从总体上上考虑,无功功负荷
12、只宜补补偿到功率因因数0.9000.955,但仍然有有一部分变化化无功负荷要要电网供给,从从而产生电压压偏差,这就就需要分区采采取一些有效效的技术手段段,而有载调调压变压器就就是有效而经经济的措施之之一。什么是三相电压压不平衡度?三相电压不平衡衡度是指三相相系统中三相相电压的不平平衡度程度,用用电压或电流流负序分量与与正序分量的的均方根百分分比表示。三三相电压不平平衡(即存在在负序分量)会会引起继电保保护误动、电电机附加振动动力矩和发热热。额定转矩矩的电动机,如如长期在负序序电压含量44的状态下下运行,由于于发热,电动动机绝缘的寿寿命将会降低低一半,若某某相电压高于于额定电压,其其运行寿命的的
13、下降将更加加严重。我国目前执行的的GB/T 15543319955 三相电电压允许不平平衡度规定定了电力系统统公共连接点点正常电压不不平衡度允许许值为2,同同时规定了短短时的不平衡衡度不得超过过4,其短短时允许值的的概念是指任任何时刻均不不能超过的限限制值,以保保证继电保护护和自动装置置正确动作。对对接入公共连连接点的每个个用户引起该该点正常电压压不平衡度允允许值一般为为1.3。什么是电压波动动和闪变?电压波动和闪变变是指电压幅幅值在一定范范围内有规则则变动时,电电压最大值与与最小值之差差相对额定电电压的百分比比,或电压幅幅值不超过00.9p.uu.1.11p.u.(标标幺值)的一一系列随即变
14、变化。这种电电压变化被称称为闪变,以以表达电压波波动对照明灯灯的视觉影响响。因此,闪闪变是说明对对不同频率电电压波动引起起灯闪的敏感感度及引起闪闪变刺激性程程度的电压波波动值,是人人眼对灯闪的的一种主观感感觉。对用户负荷引起起的闪变限制制,是根据用用户负荷的大大小、协议用用电容量占供供电容量的比比例及系统电电压等级规定定的。电力系系统公共供电电点由冲击负负荷产生的电电压波动允许许值的百分数数,分三级作作不同的规范范和限制。(1)10kVV及以下为22.5(2)351110kV为为2.0(3)220kkV及以上为为1.6GB 12322620000电压允允许波动和闪闪变特别规规定了各级电电压下的
15、闪变变限制值,它它适用于由波波动负荷引起起的公共连接接点电压的快快速变动及由由此可能造成成人对灯闪明明显感觉的场场合。什么是电压谐波波?电压谐波是指电电力系统各公公共连接点的的电压谐波含含有率允许值值。国际电工工委员会文件件IEC611000336 中中、高压电力力系统畸变负负荷发射限制制的评估提提出了决定畸畸变负荷接入入电网时所作作评估的一些些基本原则和和评估程序。其其目的是将电电网的谐波电电压限制到对对所有用电设设备不致造成成有害影响的的水平(兼容容水平),保保证对接入电电网的用户都都有合适的供供电质量,并并提出了电网网谐波的兼容容水平、规划划水平和发射射水平三个方方面的标准。我我国目前执
16、行行的电压谐波波标志是GBB/T 14454911993 公公用电网谐波波,标准中中对电网0.38,6,110,35,666,1100kV电压等等级公共连接接点的电压谐谐波含有率允允许值做了明明确的规定。什么是间谐波?间谐波是指不是是工频频率整整数倍的谐波波。间谐波往往往由较大的的电压波动或或冲击性非线线性负荷所引引起,所有非非线性的波动动负荷如电弧弧炉、电焊机机,各种变频频调速装置,同同步串级调速速装置及感应应电动机等均均为间谐波源源,电力载波波信号也认为为是一种间谐谐波。间谐波源的特点点是放大电压压闪变和对音音频干扰,影影响电视机画画面及增大收收音机的噪声声,造成感应应电动机振动动及异常。
17、对对于采用电容容、电感和电电阻构成的无无源滤波器电电路,间谐波波可能会被放放大,严重时时会使滤波器器因谐波过载载而不能投运运,甚至造成成损坏。间谐谐波的影响和和危害等同整整数次谐波电电压的影响和和危害已成共共识,IECC 610000366对间谐波的的发射水平作作出了明确的的说明,如间间谐波电压水水平应低于邻邻近谐波水平平,并规定为为(0.5%1%)UUN。我国目前前还没有制定定相应的国家家标准给出限限制规定。什么是暂时过电电压和瞬时过过电压?(1)暂时过电电压是指在给给定安装点上上持续时间较较长的不衰减减和弱衰减的的(以工频或或其一定的倍倍数、分数)振振荡的过电压压。(2)瞬态过电电压是指持
18、续续时间数毫秒秒或更短,通通常带有强阻阻尼的振荡或或非振荡的一一种过电压。它它可以叠加于于暂时过电压压上。暂时过电压和瞬瞬态过电压使使由于电力系系统运行操作作,或遭受雷雷击,或发生生故障等因素素引起的,是是供电特性之之一。新颁布布的国家标准准GB/T 18481120011 电能质质量 暂时时过电压和瞬瞬态过电压,规规定了作用于于电气设备的的暂时过电压压和瞬态过电电压要求、电电气设备的绝绝缘水平及过过电压保护方方法,并对过过电压的相关关术语、定义义做了比较详详尽的论述。什么是电压暂降降和电压上升升?(1)电压暂降降是指由于系系统故障或干干扰造成用户户持续时间00.5周波至至1min内内下降到额
19、定定电压或电流流的1090。即即幅值为0.1p.u.0.9pp.u.(标标幺值)时系系统频率仍为为标称值,然然后又恢复到到正常水平。国国际上普遍认认为,电压幅幅值低于0.1p.u.(标幺值)或或大于0.55个周波的供供电中断对敏敏感用户和严严格用户而言言都属于断电电故障。电压压暂降可能造造成某些用户户的生产停顿顿或次品率增增加,而供电电恢复时间取取决于自动重重合闸或自动动功能转换装装置的动作时时间,因此传传统的机械式式断路器已不不能满足对敏敏感和严格用用电负荷的要要求,目前主主要采取的方方案是利用高高速固态切换换开关SSTTS、动态电电压恢复器DDVR或利用用不间断电源源UPS作后后备电源并配
20、配合固态电子子开关等措施施。(2)电压上升升是指电压的的有效值升至至额定值的1110以上上,典型值为为额定值的11101180称为为电压上升,即即暂时性超过过标称值100以上,系系统频率仍为为标称值,持持续时间为00.5周波1min,幅幅值为1.11p.u.1.8p.u.(标幺幺值)。什么是断电和电电压中断?(1)断电是指指由于系统发发生故障,造造成用户在一一定时间内一一相或多相失失去电压,低低于0.1pp.u.称为为断电。断电电按持续时间间分为三类:其一,0.53s称称为瞬态断电电;其二,3360s称称为暂时断电电;其三,大大于60s称称为持续断电电。(2)电压中断断是指断电的的持续时间大大
21、于3minn。断电和电压中断断往往是由于于电力系统故故障引起的,如如供电线路遭遭受雷击、对对地闪络,或或是系统线路路发生外力破破坏致使保护护动作等。由由于短时失电电后又重合闸闸,致使电压压突然跌到零零或接近零。电电压中断将致致使一些用户户生产停顿,造造成重大的经经济损失或产产生严重的后后果。什么是电压瞬变变?电压瞬变又称为为瞬时脉冲,是是指在一定时时间间隔内,两两个连续稳态态之间的一种种在极短时间间内发生的现现象或数量变变化。这种瞬时脉冲可可以是任一极极性的单方向向脉冲,也可可以是第一个个峰值为任意意极性的衰减减振荡波,即即发生在任一一极性阻尼振振荡波的第一一个尖峰。什么是过电压和和欠电压?(
22、1)过电压是是指电压幅值值超过了标称称电压,且持持续时间大于于1min。过过电压的幅值值为1.1pp.u.11.2p.uu.(标幺值值)。(2)欠电压是是指电压幅值值小于标称电电压,且持续续时间大于11min。欠欠电压的幅值值为0.8pp.u.00.9p.uu.(标幺值值)。什么是电压切痕痕?电压切痕(也称称为电压缺口口)是指一种种持续时间小小于0.5周周波的周期性性电压扰动。电电压切痕主要要是由于电力力电子装置在在有关两相间间发生瞬态短短路时,电流流从一相转换换到另一相而而产生的。电电压切痕的频频率会非常高高。用常规的的谐波分析仪仪器很难测量量出电压切痕痕,这就是过过去从未有过过的此项电压压
23、扰动的内容容,直到最近近才被国际电电力电子工程程师协会IEEEE列入的的主要原因。什么是稳态电压压扰动?稳态电压扰动是是指以电源电电压波形畸变变为特征而引引起电能质量量污染的各种种稳态电能质质量问题。稳稳态电压扰动动主要包括:(1)谐波。其其特征指标是是出现谐波频频谱电压和谐谐波频谱电流流的波形。(2)陷波。其其特征指标是是陷波的持续续时间及幅值值大小。(3)电压闪变变。其特征指指标是波动幅幅值、调制频频率等。(4)三相电压压不对称。其其特征指标是是不平衡因子子,产生的主主要原因是三三相负载不平平衡。什么是暂态(瞬瞬态)电压扰扰动?暂态(瞬态)电电压扰动是指指电源电压的的正弦波形受受到暂态(瞬
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