电能质量基础培训.pdf

2010-5-251电能质量基础电能质量基础粟时平2010-5-252主要内容主要内容主要内容主要内容?1 1 电能质量的内涵电能质量的内涵电能质量的内涵电能质量的内涵?2 2 电能质量监测分析的相关标准和法规电能质量监测分析的相关标准和法规电能质量监测分析的相关标准和法规电能质量监测分析的相关标准和法规?3 3 电能质量监测分析的实现技术电能质量监测分析的实现技术电能质量监测分析的实现技术电能质量监测分析的实现技术?4 4 电能质量监测分析仪表的现状电能质量监测分析仪表的现状电能质量监测分析仪表的现状电能质量监测分析仪表的现状?5 5 电能质量监测分析技术的发展趋势电能质量监测分析技术的发展趋势电能质量监测分析技术的发展趋势电能质量监测分析技术的发展趋势?6 6 电能计量与电能质量监测分析的关联电能计量与电能质量监测分析的关联电能计量与电能质量监测分析的关联电能计量与电能质量监测分析的关联?7 7 电能质量问题的解决方法电能质量问题的解决方法电能质量问题的解决方法电能质量问题的解决方法?8 8 8 8 现有工作基础现有工作基础现有工作基础现有工作基础2010-5-2531 1 电能质量的内涵电能质量的内涵电能质量的内涵电能质量的内涵?1.11.11.11.1 电能质量定义电能质量定义电能质量定义电能质量定义?1.21.21.21.2 现代电能质量评价指标现代电能质量评价指标现代电能质量评价指标现代电能质量评价指标?1.3 1.3 1.3 电能质量指标超限的危害1.3 电能质量指标超限的危害2010-5-2541.11.1电能质量的定义电能质量的定义电能质量的定义电能质量的定义?由于出发点不同，电能质量存在很多不同的定义。由于出发点不同，电能质量存在很多不同的定义。?电力公司常将电能质量定义为供电可靠性并用统计数字来表示；电力公司常将电能质量定义为供电可靠性并用统计数字来表示；?设备制造商则将电能质量定义为能使设备正常运行的供电特征，因此不同的设备制造商往往采用不同的电能质量指标；设备制造商则将电能质量定义为能使设备正常运行的供电特征，因此不同的设备制造商往往采用不同的电能质量指标；?从用户方面考虑，电能质量定义为：导致用户设备失效或不能正常工作的电压、电流或频率偏移。从用户方面考虑，电能质量定义为：导致用户设备失效或不能正常工作的电压、电流或频率偏移。?电能质量是众多单一类型的电力系统干扰问题的总称，实质是电压质量，主要描述供电电压偏离其理想状态的程度。电能质量是众多单一类型的电力系统干扰问题的总称，实质是电压质量，主要描述供电电压偏离其理想状态的程度。?对于供配电系统来说，电能质量主要是指电压、频率和波形的质量。对于供配电系统来说，电能质量主要是指电压、频率和波形的质量。2010-5-255（1）国际标准的定义）国际标准的定义目前，电能质量的定义还没有完全统一起来。根据出发点不同，国内外给出了电能质量很多不同的定义。目前，电能质量的定义还没有完全统一起来。根据出发点不同，国内外给出了电能质量很多不同的定义。?IEEE标准化委员会的电能质量定义标准化委员会的电能质量定义对对Power Quality（电能质量）相应的技术定义为：合格电能质量的概念是指，给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是均适合于该设备正常工作的（在许多情况下，接地系统对电能质量有很大的影响，以往对其认识不足）。（电能质量）相应的技术定义为：合格电能质量的概念是指，给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是均适合于该设备正常工作的（在许多情况下，接地系统对电能质量有很大的影响，以往对其认识不足）。?IEC标准化委员会的电能质量定义标准化委员会的电能质量定义对电能质量的定义是：电能质量是指供电装置在正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性。对电能质量的定义是：电能质量是指供电装置在正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性。2010-5-256（2）其他的电能质量定义（2）其他的电能质量定义?定义定义1 电网电能质量定义：电网电能质量定义：电能质量是指公用电网供到用户受电端的交流电能质量。电能质量是指公用电网供到用户受电端的交流电能质量。?定义定义2供电电能质量定义：供电电能质量定义：从供电角度看，电能质量是指供应电力的参数符合标准和供电可靠性的程度从供电角度看，电能质量是指供应电力的参数符合标准和供电可靠性的程度?定义定义3 生产企业电能质量定义：生产企业电能质量定义：从用电设备生产商的角度看，电能质量是指对设备所要求的电气特性；从用电设备生产商的角度看，电能质量是指对设备所要求的电气特性；?定义定义4 用户电能质量定义：用户电能质量定义：从用户角度看，电能质量是指一切会引起用电设备异常运行、故障或停电的供电电压、电流及频率的异常扰动。从用户角度看，电能质量是指一切会引起用电设备异常运行、故障或停电的供电电压、电流及频率的异常扰动。?定义定义5广义电能质量定义：广义电能质量定义：从广义上来说，电能质量是指电力设备和系统的电气特性偏离其理想状态的程度。从广义上来说，电能质量是指电力设备和系统的电气特性偏离其理想状态的程度。?电气特性包括电压、频率、电流、功率、可靠性等。电气特性包括电压、频率、电流、功率、可靠性等。2010-5-2571.2现代电能质量评价指标现代电能质量评价指标现代电能质量评价指标现代电能质量评价指标1.2.1 I E C 标准委员会的电能质量评价指标1.2.1 I E C 标准委员会的电能质量评价指标?目前，IEC主要把传导型低频现象和传导型高频现象纳入到电力系统电能质量考核指标，并进一步把电力系统电能质量问题分为7大类，每一类又分为若干方面：目前，IEC主要把传导型低频现象和传导型高频现象纳入到电力系统电能质量考核指标，并进一步把电力系统电能质量问题分为7大类，每一类又分为若干方面：?（1）长时间电能质量问题：长时过电压、欠电压、持续失去电压（1）长时间电能质量问题：长时过电压、欠电压、持续失去电压?（2）短时间电能质量问题：短时电压下降、短时电压升高、瞬时电压下降、瞬时电压升高、电压凹陷、短时断电、瞬时断电（2）短时间电能质量问题：短时电压下降、短时电压升高、瞬时电压下降、瞬时电压升高、电压凹陷、短时断电、瞬时断电?（3）暂态电能质量问题：冲击暂态、振荡暂态（3）暂态电能质量问题：冲击暂态、振荡暂态?（4）频率变化：长时频率变化、短时频率变化、瞬时频率变化（4）频率变化：长时频率变化、短时频率变化、瞬时频率变化?（5）三相不平衡：不平衡度、负序分量、零序分量（5）三相不平衡：不平衡度、负序分量、零序分量?（6）电压波动和闪变：电压闪变包括电压长期闪变值、短期闪变值、瞬时闪变值（6）电压波动和闪变：电压闪变包括电压长期闪变值、短期闪变值、瞬时闪变值?（7）波形畸变：直流偏移、谐波、间谐波、陷波、噪声（7）波形畸变：直流偏移、谐波、间谐波、陷波、噪声?欧盟标准的电能质量评价指标与欧盟标准的电能质量评价指标与IEC基本相同基本相同2010-5-2581.2.2IEEEIEEE标准委员会的电能质量评价指标标准委员会的电能质量评价指标?IEEE根据引起干扰因素的不同，给出的电能质量评价指标如下表IEEE根据引起干扰因素的不同，给出的电能质量评价指标如下表种类典型频谱成分典型持续时间典型电压幅值电磁瞬态冲击纳秒级5ns上升1ms振荡低频5 kHz0.350ms04p.u.中频5500kHz20s08p.u.高频0.55MHz5s04p.u.2010-5-2591.2.2IEEEIEEE标准委员会的电能质量评价指标标准委员会的电能质量评价指标?续上表短时电压变动短时电压变动即时即时中断（间断）中断（间断）0.530周波0.530周波0.1p.u.0.1p.u.跌落（骤降、凹陷）跌落（骤降、凹陷）0.530周波0.530周波0.10.9p.u.0.10.9p.u.升高（突起、骤升）升高（突起、骤升）0.530周波0.530周波1.11.8p.u.1.11.8p.u.瞬时瞬时中断（间断）中断（间断）30周波3s30周波3s0.1p.u.0.1p.u.跌落（骤降、凹陷）跌落（骤降、凹陷）30周波3s30周波3s0.10.9p.u.0.10.9p.u.升高（突起、骤升）升高（突起、骤升）30周波3s30周波3s1.11.4p.u.1.11.4p.u.暂时暂时中断（间断）中断（间断）3s1min3s1min0.1p.u.1min1min0.0p.u.0.0p.u.欠电压欠电压1min1min0.80.9p.u.0.80.9p.u.过电压过电压1min1min1.11.2p.u.1.11.2p.u.电压不平衡电压不平衡稳态稳态0.520.52波形失真（畸变）波形失真（畸变）直流偏移直流偏移稳态稳态00.100.1谐波谐波0100th0100th稳态稳态020020间谐波间谐波06kHz06kHz稳态稳态0202缺口缺口稳态(0.5周波)稳态(0.5周波)噪音噪音宽带宽带稳态稳态0101电压波动电压波动25Hz25Hz断续（间歇）断续（间歇）0.170.17频率偏差频率偏差10s10s2010-5-25111.2.3 中国电能质量评价指标中国电能质量评价指标中国电能质量评价指标中国电能质量评价指标?（1）电压偏差（1）电压偏差?（2）频率偏差（2）频率偏差?（3）三相不平衡度（3）三相不平衡度?（4）电压波动和闪变（4）电压波动和闪变?（5）谐波（和间谐波）（5）谐波（和间谐波）?（6）暂时过电压和瞬态过电压（6）暂时过电压和瞬态过电压2010-5-2512（1 1）电压偏差）电压偏差）电压偏差）电压偏差供配电系统改变运行方式和负荷缓慢地变化会使供配电系统各点的电压也随之变化，这时各点的实际电压与系统标称电压之差凸U称为电压偏差。电压偏差凸U也常用与系统标称电压的百分比表示。即：式中电压偏差百分比；实际电压；电网标称电压。100%NNUUUU=UNUU2010-5-2513电压偏差对系统和用电设备的影响?电压偏差过大会对供配电系统的正常运行产生不利影响，主要表现在：?1电压偏差对感应电动机的影响电动机转矩与瑞电压的平方成正比，即：。当电压出现正偏差时，电动机机端电压升高，其激磁电流和温升也增加，绝缘受到过电压和过热的威胁，影响其使用寿命，同时还会产生有害的谐波电流；当电压出现负偏差时，其实转矩下降较多，转速降低，引起产品质量和数量的降低，同时负荷电流却会增加，影响电动机的使用寿命。?2电压偏差对照明设备的影响照明设备的发光效率与电压的关系极大，因此，电压降低会引起照明设备的效率降低，造成照度不足，影响照明效果；当电压过低时，会导致气体放电光源的照明器不能正常点燃；另一方面，电光源的工作寿命也受电压的影响很大，当电压偏高时，光源寿命缩短很多。?3电压偏差对电子设备的影响随着计算机系统的大规模应用和自动控制系统的不断精细化，对于一个计算中心来说，电压偏差会造成计算机系统的工作紊乱，数据损坏；对于精密机床、机器人等，电压偏差可能造成无法保持对由其驱动过程的精确控制。?4电压偏差对无功补偿的影响电压过低会引起补偿电容器组输出无功减少，不能满足补偿要求。（1 1）电压偏差（续）电压偏差（续）电压偏差（续）电压偏差（续）2010-5-25141）电压波动一系列的电压变动或电压包络线的周期性变动，当其变化速度等于或大于每秒02时称为电压波动。2）电压闪变负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时电压升降，则照明设施的照度随之急剧变化，使人眼对灯光的闪烁感到不适，这种现象称为电压闪变。3）电压变动频度单位时间内电压变动的次数。电压由大到小或由小到大各算一次变动，同一方向的若干次变动，如间隔时间小于30ms，则算一次变动。电压变动频度广的计算公式为：式中m某一规定时间内电压变化的次数。T冲击负荷的周期，单位为h。4）短时间闪变值和长时间闪变值短时间闪变值是衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计量，长时间闪变值是由短时间闪变量推算出，反映长时间（若干小时）闪变强