电能质量背景知识课件.ppt

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1、什么是电能质量定义：定义：描述电力系统或供电系统性能的测量方法的总称。描述电力系统或供电系统性能的测量方法的总称。由于电压、电流或频率偏差引起的，用户设备工作异常或由于电压、电流或频率偏差引起的，用户设备工作异常或损坏的任何电力问题，都属于电能质量问题。损坏的任何电力问题，都属于电能质量问题。电能质量主要参数（指标）：电能质量主要参数（指标）：电压偏差；电压偏差；频率偏差；频率偏差；功率因数低功率因数低 三相电压不平衡度；三相电压不平衡度；谐波（波形畸变）；谐波（波形畸变）；电压波动与闪变；电压波动与闪变；暂时过电压与瞬态过电压。暂时过电压与瞬态过电压。电能质量问题的危害电能质量问题的危害uu

2、设备过热、烧毁（中性线、电机、变频器、变压器）设备过热、烧毁（中性线、电机、变频器、变压器）设备过热、烧毁（中性线、电机、变频器、变压器）设备过热、烧毁（中性线、电机、变频器、变压器）uu电容器击穿电容器击穿电容器击穿电容器击穿uu计算机复位、保护装置误动作或设备工作异常计算机复位、保护装置误动作或设备工作异常计算机复位、保护装置误动作或设备工作异常计算机复位、保护装置误动作或设备工作异常uu功率因数下降，无功功率增加，付出更多的电费功率因数下降，无功功率增加，付出更多的电费功率因数下降，无功功率增加，付出更多的电费功率因数下降，无功功率增加，付出更多的电费基本概念 与 术语瞬态：半个周波（瞬

3、态：半个周波（1010ms)ms)以内以内暂态：从暂态：从1010msms 到到1 1minmin稳态：稳态：1 1minmin以上以上瞬变瞬变 -瞬态概念瞬态概念骤升，骤降骤升，骤降 -暂态概念暂态概念过电压，低电压，电压中断过电压，低电压，电压中断-稳态概念稳态概念电压波动电压波动闪变闪变谐波谐波类别类别频谱条件频谱条件持续时间持续时间电压大小电压大小脉冲脉冲纳秒纳秒5ns rise5ns rise50ns1ms1ms振荡振荡低频低频5KHZ5KHZ0.350ms0.350ms04pu04pu中频中频5500KHZ5500KHZ20s20s08pu08pu高频高频0.55MHZ0.55MH

4、Z5 s5 s04pu04pu电压的短暂变化类别类别持续时间持续时间电压大小电压大小瞬时瞬时下陷下陷0.5 0.5 3030周周0.1 0.1 0.9pu0.9pu上升上升0.5 0.5 3030周周1.1 1.1 1.8pu1.8pu暂时暂时中断中断0.5 0.5 周周3s3s0.1pu0.1pu下陷下陷30 30 周周3s3s0.1 0.1 0.9pu0.9pu上升上升3030周周3s3s1.1 1.1 1.8pu1.8pu短时短时中断中断3s 3s 1min1min0.1pu1min1min0.0pu0.0pu欠电压欠电压1min1min0.8 to 0.9pu0.8 to 0.9pu过

5、电压过电压1min1min1.1 to 1.2pu1.1 to 1.2pu电压的长期变化计算机商用设备制造协会CBEMA曲线商用设备所能承受的交流电压波动范围商用设备所能承受的交流电压波动范围瞬变130骤升：106130骤降：0 90%过压+106欠压-90%中断-60电压波动造成的危害uIT设备当电压波动超过40，持续时间超过12个周波（0.24s）时，导致数据丢失。uPLC（可编程控制器）：早期的产品，电压低于10时，可工作15个周波（0.3s）；电压低于(5060)时，停止工作；u数控设备：为保证产品质量和安全，工作电压波动范围一般为10，当电压低于此值、持续时间超过23个周波（0.04

6、0.06s）时，保护性停机。u变频调速当低于额定电压70，持续时间超过6个周波(0.12s)时停机。精细加工业中的电机，电压波动10、持续时间超过3个周波时，停机。u电机当电压波动超过（5030）、持续时间超过1个周波，控制开关就会跳闸。谐波uu非线性负载产生谐波；非线性负载产生谐波；uu频率是频率是50Hz50Hz的整数倍；的整数倍；uu除绝对的正弦除绝对的正弦/余弦波外，任何其他波形均含谐波余弦波外，任何其他波形均含谐波典型谐波产生源电子开关型电子开关型:各种交直流换流装置、变频装置铁磁饱和型铁磁饱和型:各种铁芯设备,如变压器、电抗器等，其铁磁饱 和特性呈现非线性电弧型电弧型:各种炼钢电弧

7、炉、交流电弧焊机非正弦（余弦）波形的分析uu非正弦波信号非正弦波信号通过傅立叶分析，可分解为多个不同频率的正弦波叠加通过傅立叶分析，可分解为多个不同频率的正弦波叠加3次谐波叠加29次谐波叠加uu非正弦波信号非正弦波信号通过傅立叶分析，可分解为多个不同频率的正弦波叠加通过傅立叶分析，可分解为多个不同频率的正弦波叠加非正弦（余弦）波形的分析谐波种类u偶次谐波:2nd,4th,6th,8th u奇次谐波:3rd,5th,7th,11th u正序谐波:(3n+1)4th,7th,10thu负序谐波:(3n-1)2nd,5th,8thu零序谐波:(3n)3rd,6th,9thu电压谐波总畸变率(失真率)

8、:V(THD)谐波的危害uu设备过热、中性线电流大、断路器动作；uu功率因数下降，电费增加；uu供电波形产生畸变，精密设备工作异常；uu测试计量器具显示不准；uu干扰通信系统功率因数u相移功率因数（DPF）:不考虑谐波的影响，不考虑谐波的影响，电流与电压相位差的余弦值（电流与电压相位差的余弦值（cos）jIUUIu功率因数（功率因数（PF）：）：有功功率与视在功率的比值。有功功率与视在功率的比值。与相移和与相移和谐波谐波相关。相关。功率因数低，意味着付出更多电费。谐波造成PF降低的数学原理u三角函数的正交特性两个不同不同三角函数乘积，在周期内的积分等于等于0；两个相同相同三角函数乘积，在周期内

9、的积分不等于不等于0；结论：结论：只有同频（同相）只有同频（同相）的电压、电流相乘，的电压、电流相乘，才产生有功功率。才产生有功功率。谐波降低PF实例u负载电流中含有3次、5次等谐波成分，负载的输入电压为标准正弦波，根据三角函数的正交特性，当计算负载上的功率时，即：高次谐波的有功功率为0。u谐波含量越高，功率因数越低。谐波造成波形畸变基波与2次谐波无相差叠加基波与2次谐波有相差叠加基波与3次谐波无相差叠加基波与3次谐波有相差叠加GB/T1594595 GB/T1594595 电能质量电能质量 电力系统频率允许偏差；电力系统频率允许偏差；GB1232590 GB1232590 电能质量电能质量

10、供电电压允许偏差；供电电压允许偏差；GB/T1454993 GB/T1454993 电能质量电能质量 公用电网谐波；公用电网谐波；GB123262000 GB123262000 电能质量电能质量 电压允许波动和闪变；电压允许波动和闪变；GB/T1554395 GB/T1554395 电能质量电能质量 三相电压允许不平衡度；三相电压允许不平衡度；GB/T184812001 GB/T184812001 电能质量电能质量 暂时过电压和瞬态过电压；暂时过电压和瞬态过电压；GB17625.11998 GB17625.11998 低压电气及电子设备谐波电流限值低压电气及电子设备谐波电流限值；IEEEIEE

11、E标准标准1159199511591995EN50160EN50160电能质量标准电能质量标准电能质量国标摘要1GB/T1594595 GB/T1594595 电能质量电能质量 电力系统频率允许偏差电力系统频率允许偏差uu一般不得超过一般不得超过0.2Hz0.2Hz，最大可放宽至，最大可放宽至0.5Hz0.5HzGB1232590 GB1232590 电能质量电能质量 供电电压允许偏差供电电压允许偏差uu10KV10KV以下三相电压允许偏差为以下三相电压允许偏差为77 uu220V220V单相电压允许偏差为单相电压允许偏差为7 7 1010 GB/T1454993 GB/T1454993 电能

12、质量电能质量 公用电网谐波公用电网谐波uu380V380V系统电压总谐波畸变率小于系统电压总谐波畸变率小于5.05.0，奇次谐波电，奇次谐波电压含有率小于压含有率小于4.04.0，偶次谐波电压含有率小于，偶次谐波电压含有率小于2.0%2.0%GB/T1554395 GB/T1554395 电能质量电能质量 三相电压允许不平衡度三相电压允许不平衡度uu公共连接点正常电压不平衡度允许值为公共连接点正常电压不平衡度允许值为2 2，短时不超，短时不超过过4 4，接于公共接点的每个用户所引起的不平衡度允，接于公共接点的每个用户所引起的不平衡度允许值为许值为1.31.3电能质量国标摘要2电能质量 公用电网

13、谐波GB/T 14549-93电网标称电网标称电压电压KVKV电压总谐波电压总谐波畸变率畸变率%各次谐波电压含有率：各次谐波电压含有率：%奇次（奇次（3 3、5 5、7 7、9 9、11.)11.)偶次偶次(2(2、4 4、6 6、8 8、10.)10.)0.380.385.05.04.04.02.02.06 64.04.03.23.21.61.6101035353.03.02.42.41.21.266661101102.02.01.61.60.80.8电能质量国标摘要3电压变动和闪变的限值电压变动和闪变的限值电压变动和闪变的限值电压变动和闪变的限值GB123262000GB123262000

14、电压等级电压等级LVLVMVMVHVHVP PStSt1.01.00.9(1.0)0.9(1.0)0.80.8P PLtLt0.80.80.7(0.8)0.7(0.8)0.60.6注:PSt测量周期为10min,PLt测量周期为2h;MV括号中值仅适用于pcc连接的所有用户为同电压等级的用户场合。n 电压变动限值(%)r,hr,h-1-1LVLV、MVMVHVHVr1r14 43 31 1 r 10r 103 32.52.510 10 r 100r 1002 21.51.5100 100 r 1000r 10001.251.251 1谁会在意电能质量uu供电局供电局供电局供电局uu制造业制造业

15、制造业制造业 动力部门动力部门动力部门动力部门uu过程工业（冶金，石化）过程工业（冶金，石化）过程工业（冶金，石化）过程工业（冶金，石化）uu数据中心，运维部门数据中心，运维部门数据中心，运维部门数据中心，运维部门uu军队工业军队工业军队工业军队工业&政府事业政府事业政府事业政府事业uu集成商集成商集成商集成商uu电能治理公司电能治理公司电能治理公司电能治理公司客户行业：客户行业：电力客户名称客户名称：朔州供电局部门部门：生计科面临问题：面临问题：生计科总体负责电能质量问题，承担着下属二十多所变电站电能质量的巡检任务。购买电能质量分析仪用于变电站PT(100V),CT(5A)输出端的电能质量定

16、期巡检。案例案例1：朔州供电局朔州供电局客户行业：客户行业：电力客户名称客户名称：包头供电局部门部门：营销用电监察科面临问题面临问题1.变电站PT(100V),CT(5A)输出端电能质量需要定期巡检。2.由于电能质量问题，与部分大客户端产生纠纷，需判定责任。案例案例2：包头供电局包头供电局客户行业：客户行业：制造业客户名称客户名称：和舰科技（苏州）有限公司部门部门：厂务部 面临问题面临问题晶圆生产厂商，有两条电力进线，其中一条的功率因数0.93，工程师希望能查找出原因。由于经常有设备发生改变，工程师希望通过定时地进行监测谐波等参数的变化趋势，及时督促相关部门整改。原有的台式电能质量分析仪现场使

17、用不便，也不直观。案例案例3：和舰科技和舰科技客户行业：客户行业：制造业客户名称客户名称：北京巴可利亚德电子科技有限公司部门部门：售后工程部 面临问题面临问题生产的全彩LED显示器，在工厂检测无缺陷，但在个别用户侧实际使用中频繁出现故障。用户投诉，影响到销售。设备安装前，用分析仪对电能质量进行监测分析。如有电能质量问题，先建议用户采取措施改善电能质量，杜绝了由于用户电能质量问题所产生的产品投诉，提高了该公司产品的认知度，为后续销售打下基础。案例案例4：北京巴可利亚德电子科技公司北京巴可利亚德电子科技公司客户行业：客户行业：制造业 子行业：电气设备、电源制造企业客户名称客户名称：中科院北京科诺伟

18、业科技有限公司部门部门：质检部面临问题面临问题生产220V UPS，客户抱怨一些控制系统因UPS输出信号中的谐波及电压不稳导致设备损坏，还有客户反映产品的功率达不到要求。通过电能分析，及时得到产品的全面电能质量数据，消除客户对产品技术和质量的怀疑。案例案例5：中科院科诺伟业公司中科院科诺伟业公司客户行业：客户行业：制造业 子行业：烟草制造企业客户名称客户名称：上海烟草（集团）公司部门部门：设备科面临问题面临问题生产线大量使用变频调速设备和电机，造成对企业内部的谐波污染和电能质量危害。用户希望掌握全厂的动力系统的电能质量参数，从而为谐波治理及监控供电状况提供有力的数据支持。为企业节省大量的费用，避免生产安全隐患。案例案例6：上海烟草集团上海烟草集团客户行业：客户行业：集成商客户名称客户名称：天津电建实业公司部门部门：系统集成部 面临问题面临问题从事电力机柜及变频器的配套集成，在系统招标中，招标方要求提供系统电能质量详细指标。通过使用分析仪生成电能质量分析报告提供给招标方，使其对系统有一个全面客观的评估，极大提高了项目中标率。同时通过对用户端电能质量问题的分析，避免了因为电能质量问题所产生的产品质量纠纷。案例案例7：天津电建实业公司天津电建实业公司