现代电能质量的基本问题47533.docx





《现代电能质量的基本问题47533.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代电能质量的基本问题47533.docx(17页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、现代电能质量的基本问题北极星电力网技术频道 作者:电力论文3 2007-12-24 18:44:06(阅831次) 所属频道: 电网 关键词: 变压器电能质量电能摘要:随着科学学技术和国民民经济的快速速发展,电能能的需求量也也极大增长,同同时电能质量量越来越显示示其重要性,电电力部门和用用户对电能质质量的关注也也日益增加。文文章概述了现现代电能质量量的基本问题题,首先论述述电能质量的的各种概念,然然后综述电能能质量受到关关注的主要原原因,最后总总括了相关的的几个问题,包包括电能质量量指标、电能能质量恶化的的危害、电能能质量的检测测、分析计算算和改善的方方法,以及标标准和管理等等。关键词:电能质
2、质量电力供应应电力系统现代社会中,电电能是一种最最为广泛使用用的能源,其其应用程度成成为一个国家家发展水平的的主要标志之之一。随着科科学技术和国国民经济的发发展,对电能能的需求量日日益增加,同同时对电能质质量的要求也也越来越高。本本文对现代电电能质量的一一些基本问题题作一全面概概要的介绍,以以期引起更为为普遍的关注注和深入探讨讨。1电能质量的概概念一个理想的电力力系统应以恒恒定的频率(50Hz)和正弦波形形,按规定的的电压水平(标称电压)对用户供电电。在三相交交流电力系统统中,各相的的电压和电流流应处于幅值值大小相等,相相位互差1220的对称状态态。由于系统统各元件(发发电机、变压压器、线路等
3、等等)参数并并不是理想线线性或对称的的,负荷性质质各异且随机机变化,加之之调控手段的的不完善以及及运行操作、外外来干扰和各各种故障等原原因,这种理理想状态在实实际当中并不不存在,而由由此产生了电电网运行、电电气设备和用用电中的各种种各样的问题题,也就产生生了电能质量量(PoweerQuallity)的的概念。从普遍意义上讲讲,电能质量量是指优质供供电。但迄今今为止,对电电能质量的技技术含义还存存在着不同的的认识,这一一方面是由于于人们看问题题的角度不同同,如电力企企业可能把电电能质量简单单地看成是电电压(偏差)与频率(偏偏差)的合格格率,并且用用统计数字来来说明电力系系统电能999是符合质量量
4、要求的;电电力用户则可可能把电能质质量笼统地看看成是否向负负荷正常供电电;而设备制制造厂家则认认为合格的电电能质量就是是指电源特性性完全满足电电气设备正常常设计工况的的需要,但实实际上不同厂厂家和不同设设备对电源特特性的要求可可能相去甚远远。另一方面面,对电能质质量的认识也也受电力系统统发展水平的的制约,特别别是用电负荷荷的性能和结结构,这方面面将在下一节节中重点论述述。什么是电能质量量?这一研究究领域的许多多文献和报告告中使用过的的相关术语如如下1:电压质量(voltaagequaality)即用实际电电压与理想电电压间的偏差差(应理解为为广义偏差,即即包含幅值,波波形、相位等等等),反映映
5、供电企业向向用户供给的的电力是否合合格。此定义义虽然能包括括大多数电能质量量问题,但不不能(或不宜宜)将频率造造成的质量问问题包含在内内,同时不含含用电(电流流)对质量的的影响。电流质量(curreentquaality)即对用户取取用电流提出出恒定频率、正正弦波形要求求,并使电流流波形与供电电电压同相位位,以保证系系统以高功率率因数运行。这这个定义有助助于电网电能能质量的改善善,并降低线线损,但不能能概括大多数数因电压原因因造成的质量量问题,而后后者往往并不不总是由用电电造成的。供电质量(qualiityofssupplyy)应包含技技术含义和非非技术含义两两部分:技术术含义有电压压质量和供
6、电电可靠性;非非技术含义是是指服务质量量(quallityoffserviice),包包括供电企业业对用户投诉诉与抱怨的反反应速度和电电力价格(合理性、透透明度)等。用电质量(qualityofcomsumption)应包括电流质量和非技术含义,如用户是否按时、如数缴纳电费等,它反映供用双方相互作用与影响中用电方的责任和义务。须指出,在电工工学中“Powerr”(电力、电电功率等)的的含义是指能能量传输的速速率,它与电电压和电流的的乘积成正比比,因此不可可能定义这一一物理量的质质量概念33。实际上上,供电系统统只能控制电电压,而不能能控制某一负负载汲取电流流。当然,系系统在实际运运行时,电压压
7、与电流之间间总是存在着着紧密联系,尽尽管发电机提提供了几乎正正弦的电压,但但通过系统阻阻抗的电流可可能造成对公公共连接点(PCC)电电压的扰动。此此外系统的运运行操作、故故障和雷击等等也是电压扰扰动的原因。从从这方面讲,“Powerquality”不宜使用“电力质量”译名,宜译为“电能质量”。IEEE技术协协调委员会已已正式采用“Powerrqualiity”这一术语,并并且给出了相相应的技术定定义:“合格电能质质量的概念是是指给敏感设设备提供的电电力和设置的的接地系统是是均适合于该该设备正常工工作的”。这个定义义的缺点是不不够直接和简简明。文献2采用的的电能质量定定义为:“导致用户设设备故障
8、或不不能正常工作作的电压、电电流或频率偏偏差”。这个定义义较简明,也也概括了电能能质量问题的的成因和后果果,但似乎将将“用户设备”改为“用电设备”更全面一些些。当然这里里的“偏差”应广义理解解,甚至应包包括供电可靠靠性。2问题的由来改善电能质量对对于电网和电电气设备的安安全、经济运运行,保障产产品质量和科科学实验以及及人民生活和和生产的正常常等均有重要要意义。电能能质量直接关关系到国民经经济的总体效效益。因此人人们对电能质质量问题的重重视并非近几几年的事,只只不过早期对对此认识比较较简单,主要要局限在保持持电网频率和和电压水平(即静态或平平均偏差不过过大)上。自自20世纪880年代以来来,随着
9、新型型电力负荷迅迅速发展以及它们对对电能质量的的要求不断提提高,电能质质量才逐渐成成为电力企业业和用户共同同关心的问题题。目前电能能质量中某些些问题已成为为电工领域的的前沿性课题题,吸引了许许多高等院校校、科研院所所和一大批电电力科技工作作者投入其中中从事开拓性性或开发性工工作。归纳起起来,电能质质量成为热门门课题的主要要原因有以下下几方面:(1)为了提高高劳动生产率率和自动化水水平,大量基基于计算机系系统的控制设设备和电子装装置投入使用用,这些装置置对电能质量量非常敏感。一一个计算中心心失去电压22s就可能破破坏几十个小小时的数据处处理结果或者者损失几十万万美元的产值值。当今自动动化设备的连
10、连续精加工生生产,不论是是变速拖动还还是机器人,工工作母机还是是自动化生产产线,例如柔柔性制造系统统(FMS)或计算机综综合制造系统统(CIMSS),它们对对配电系统中中的干扰和异异常非常敏感感,甚至几分分之一秒的不不正常就可能能在工厂内部部造成混乱,这这些用户对不不合格电力的的容许度可严严格到122个周波。(2)现代电力力系统中用电电负荷结构发发生了重大变变化,诸如半半导体整流器器、晶闸管调调压及变频调调整装置、炼炼钢电弧炉、电电气化铁路和和家用电器等等负荷迅速发发展,由于其其非线性、冲冲击性以及不不平衡的用电电特性,使电电网的电压波波形发生畸变变或引起电压压波动和闪变变以及三相不不平衡,甚
11、至至引起系统频频率波动等,对对供电电能质质量造成严重重的干扰或“污染”。FS:PPAGE(3)电能作为为商品在电力力市场运行机机制下不同的的发电公司包包括独立电能能生产者在发发电侧实行竞竞争,输配电电系统(即电电力公司)与与发电分离独独立经营管理理,为发电公公司和用户提提供转送电能能服务,用户户侧也可以作作为独立实体体参加价格控控制。这样一一个开放和鼓鼓励竞争的运运行环境必然然对电能质量量提出越来越越高的要求,并并促使电能质质量标准化的的发展和不断断完善。3几个基本问题题3.1电能质量量指标电能质量指标是是电能质量各各个方面的具具体描述,不不同的指标有有不同的定义义。参考国际际电工委员会会标准
12、,从电电磁现象及相相互作用和影影响角度考虑虑给出的引起起干扰的基本本现象分类如如下9。(1)低频频传导现象:谐波、间谐谐波、信号电电压、电压波波动、电压暂暂降与短时断断电、电压不不平衡、电网网频率变化、低低频感应电压压、交流网络络中的直流;(2)低频辐射射现象:磁场场、电场;(3)高频传导导现象:感应应连续波(CCW)电压与与电流、单向向瞬态、振荡荡瞬态;(4)高频辐射射现象:磁场场、电场、电电磁场(连续续波、瞬态);(5)静电放电电(ESD)现象表1给出了美国国电子电气工工程师协会(IEEE)关于电力系系统电磁现象象的种类和特特征,对表中中列出的各种种现象可进一一步用数字特特征加以描述述:对
13、于稳态态现象可利用用幅值、频率率、频谱、调调制、缺口深深度和面积描描述;对于非非稳态现象可可利用上升率率、幅值、相相位移、持续续时间、频谱谱、频率、发发生率、能量量强度等描述述。根据电磁磁干扰现象的的不同特点可可以确定电能能质量指标,指指标的确定应应有其确切的的含义和物理理特性,这是是一个有待专专门研究和完完善的课题。表1电力系统电电磁现象的种种类和特征须指出,电能是是一种特殊产产品,同样具具有产品的若若干特征,如如可被测量、其其质量可以用用各种指标加加以描述等。电电能质量与一一般产品质量量不同,有如如下特点55:不完全取决决于电力生产产企业,甚至至有的质量指指标(例如谐谐波、电压波波动和闪变
14、,三三相电压不平平衡度)往往往由用户的干干扰决定;还还有一部分是是由难以预测测的事故和外外力破坏(如如雷击)引起起的;对于不同的的供(或用)电点和不同同的供(或用用)电时刻,电电能质量指标标往往是不同同的。也就是是说,电能质质量在空间和和时间上均处处于动态变化化之中。特点说明,全全面保障电能能质量既是电电力企业的责责任,也是用用户(干扰性性负荷)应尽尽的义务。我我国“电力法”第二十八条条规定:“供电企业应应当保证供给给用户的供电电质量符合国国家标准。对对公用供电设设施引起的供供电质量问题题,应当及时时处理”。第三十二二条规定:“用户用电不不得危害供电电、用电安全全和扰乱供电电、用电秩序序”。特
15、点说明电能能质量指标宜宜用概率统计计结果来衡量量,并且需指指明监测点。国国内外大多取取95概率值值作为衡量依依据。这样一一个指标特点点也对用电设设备性能提出出了相应的要要求,即电气气设备不仅应应能在规定的的标准值之内内正常运行,而而且应具备承承受短时超标标运行的能力力。3.2电能质量量恶化的危害害关于电能质量指指标的恶化对对电力系统(包括用户)的危害研究究已有大量的的成果,有的的研究是针对对某个指标(如谐波电压压)对具体设设备(如电机机、变压器等等)造成损失失的估算,如如文献111提出的谐谐波造成的功功率附加损耗耗及电气设备备绝缘寿命的的缩短带来的的每年等值电电量损失(kkWh)可由由下式计算
16、:式中T为年运行行时间,khh;PN为设备的额额定损耗,kkW;K为设设备的费用,元(RMBB);Uh*为h次谐波波电压标幺值值;A、B为为电气设备谐谐波等值损失失常数,按不不同设备和容容量给出(略略)。文献12引引用了法国学学者(埃列和和卡恩)关于于频率和电压压对额定值偏偏差引起的经经济损失估算算方法,认为为在任意时间间段T内因参参数n(这里里指频率或电电压值)对额额定值差n所引起的的国民经济损损失YT为式中N为参参数平均值对对额定值偏差差的方均根值值;为参数对平平均值偏差的的方均根值或或标准偏差。由式(3)可见见,参数对额额定值差可以以分解为两个个部分,即平平均偏差Np和标准准偏差。显然,
17、减减小Np可以用稳态态补偿办法,而而减小则应该用动动态补偿措施施。同时从式式(2)可以以看出,提高高供电质量的的实质就是减减小有关电能能质量指标对对其额定值的的偏差。当然,要利用式式(2)计算算实际经济损损失YT必须先确定定系数K,这这是相当困难难的,而且KK是一个变化化范围相当大大的数值。电能质量造成的的损失不仅取取决于指标偏偏差大小及其其持续时间,还还取决于电网网结构、地理理条件、运行行维护管理水水平以及用电电负荷性质,要要评估这方面面的危害宜使使用实测和统统计方法。文文献4收收集了国外关关于电压暂降降对一些设备备,其中包括括对可编程控控制器(PLLC)、精密密机械工具、调调速电机、计计算
18、机等的影影响以及若干干次电压暂降降对大型敏感感工业用户造造成危害的资资料。文献7从法国国输配电系统统获得的数据据(超过200000个事事件)说明由由于电压暂降降造成高压和和中压系统各各种保护动作作的统计分布布情况。文献1引用用了美国电力力科学研究院院JaneCClemmeensen的的粗略估计,认认为当今和电电能质量相关关的问题在美美国每年造成成的损失高达达260亿美美元。尽管这这个数据十分分粗略,仍有有很多文章加加以引用。搞清电能质量指指标恶化造成成的危害对于于制定相关标标准、开发和和采用相应的的技术措施是是很重要的,有有大量的工作作要做。FS:PPAGE3.3电能质量量的检测对电能质量进行
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代 电能 质量 基本 问题 47533

限制150内