電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電能質(zhì)量治理 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電能質(zhì)量治理 

1、什么是電能質(zhì)量

電能質(zhì)量可以理解為：導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、三相不平衡、暫時(shí)或瞬態(tài)過(guò)電壓、波形畸變（諧波）、電壓暫降、中斷、暫升，以及供電連續(xù)性等，
      其中：
（1）供電質(zhì)量：其技術(shù)含義是指電壓質(zhì)量和供電可靠性，非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量。包活供電企業(yè)對(duì)用戶投訴的反映速度以及電價(jià)組成的合理性、透明度等；
（2）用電質(zhì)量：包活電流質(zhì)量與反映供用電雙方相互作用和影響中的用電方的權(quán)利、責(zé)任和義務(wù)，也包括電力用戶是否按期、如數(shù)交納電費(fèi)等；
（3）電壓質(zhì)量：是以實(shí)際電壓與理想電壓的偏差，反映供電企業(yè)向用戶供應(yīng)的電能是否合格的概念。這個(gè)定義能包括大多數(shù)電能質(zhì)量問(wèn)題，但不能包括頻率造成的電能質(zhì)量問(wèn)題，也不包括用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)呈的影響和污染。
（4）電流質(zhì)量：反映了與電壓質(zhì)量有密切關(guān)系的電流的變化，是電力用戶除對(duì)交流電源有恒定頻率、正弦波形的要求外，還要求電流波形與供電電壓同相位以保證高功率因素運(yùn)行。這個(gè)定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善和降低線損，但不能概活大多數(shù)因電壓原因造成的電能質(zhì)是問(wèn)題。

 

2、什么是頻率偏差？

        頻率偏差是指電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，系統(tǒng)頻率的實(shí)際值與標(biāo)稱值之差。

        頻率偏差表達(dá)式為：

頻率偏差=實(shí)際頻率-標(biāo)稱頻率（我國(guó)系統(tǒng)標(biāo)稱領(lǐng)率為50HZ,國(guó)外有60HZ的】

        我國(guó)規(guī)定50Hz正弦波為系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率，正常領(lǐng)率標(biāo)準(zhǔn)為50Hz±0.2Hz,系統(tǒng)容量較小時(shí)，可放寬到50Hz±0.5Hz.標(biāo)準(zhǔn)GB/T15945-1995《電力系統(tǒng)頻率允許偏差》中并沒(méi)有說(shuō)明系統(tǒng)容星大小的界線，全國(guó)供用電規(guī)則中規(guī)定了供電局供電煩率的允許偏差：電網(wǎng)容星在3000MW及以上者為02Hz，電網(wǎng)容量在3000MW以下者為0.5Hz。實(shí)際運(yùn)行中，我國(guó)各跨省電力系統(tǒng)頻率的允許偏差都保持在+0.1~-0.1Hz的范圍內(nèi)。

 

3、什么是電壓偏差？

供配電系統(tǒng)改變運(yùn)行方式和負(fù)荷緩慢地變化會(huì)使供配電系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓也隨之變化，這時(shí)各點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓之差?U稱為電壓偏差，電壓偏差?U也常用與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的百分表示。即：

 

?U=	U-Un	*100%
	Un

 

式中：?U--電壓偏差百分比；U--實(shí)際電壓；Un--電網(wǎng)標(biāo)稱電壓；

 

電壓偏差的改善措施：

  產(chǎn)生電壓偏差的根本原因是電流通過(guò)系統(tǒng)元件時(shí)造成的電壓損失。對(duì)于供配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)。如果系統(tǒng)中用電負(fù)荷不變，區(qū)域變電站提供的母線電壓也不變，則系統(tǒng)沿線的電壓損失小變，這時(shí)沿線各點(diǎn)電壓偏差就不會(huì)改變。但事實(shí)上系統(tǒng)中的實(shí)際負(fù)荷是在*大負(fù)荷和*小負(fù)荷之間不斷變化的，因此沿線某點(diǎn)電壓偏差也就在電壓偏差*大值和電壓偏差*小值之間變動(dòng)：
 

(一)供配電系統(tǒng)供電端的高壓方式：
       供配電系統(tǒng)要將電壓限制在規(guī)定的范圍內(nèi).須進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)采取合適的調(diào)壓方式保證向用戶供應(yīng)電壓合格的電能。

常用的調(diào)壓方式有：
（1）逆調(diào)壓。

逆調(diào)壓就是負(fù)荷大時(shí)電網(wǎng)電壓向高調(diào)，負(fù)荷小時(shí)電網(wǎng)電壓向低調(diào)。以恰當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償純網(wǎng)的損失。110/35/10kV變壓器為調(diào)壓變壓器，變壓器二次側(cè)母線電壓，利用變壓器的有載調(diào)壓分接頭，隨著負(fù)荷的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)負(fù)荷大時(shí)，線路電壓損失大，為保證用戶端的電壓偏差不超過(guò)規(guī)定值，將母線電壓調(diào)高；當(dāng)負(fù)荷小時(shí)，線路電壓損失小，為保證用戶端的電壓不超過(guò)規(guī)定值。將母線電壓調(diào)低。

（2）穩(wěn)壓（常調(diào)壓）。

       無(wú)論負(fù)荷如何變化，均保持調(diào)壓的樞紐點(diǎn)的電壓不變。這種方法既很因難，也不經(jīng)濟(jì)，只有在線路長(zhǎng)度、負(fù)荷配置到比較理想的情況下，才易達(dá)到。
（3）不調(diào)壓。

       不作有載調(diào)壓處理，這時(shí)，對(duì)于相同的系統(tǒng)。負(fù)荷大時(shí)，由于線路上電壓損失大，電壓負(fù)偏差就大；負(fù)荷小時(shí)，由于線路上電壓損失小，電壓正偏差就大。因此電壓偏差不易滿足要求。

 

（二）中低壓系統(tǒng)電壓偏差的改善措施
       中低壓系統(tǒng)限制和減少電壓偏差的系統(tǒng)措施有：正確選擇變壓器的電壓分接頭；降低系統(tǒng)阻抗；采用無(wú)功功率補(bǔ)償措施：平衡三相負(fù)荷等。

（1）正確選擇變壓器的電壓分接頭，系統(tǒng)中各點(diǎn)電壓水平高低不一，合理選擇變壓的分接頭，可對(duì)電壓水平進(jìn)行調(diào)整，將實(shí)際電壓與額定電壓的偏差限制在一定的范圍。
（2）降低系統(tǒng)阻抗。電壓偏差與電壓損失有極大的相關(guān)性，電壓損失越大，電壓偏差的限制越困難。而供電元件的電壓損失又與阻抗大小成正比，因此，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理時(shí)，采用如下措施，可減少
壓損失。
①減少變壓級(jí)數(shù)，可降低變壓器產(chǎn)生的電壓損失
②增勖加線路截面，可減小線路阻抗，減少線路電壓損失。
③因?yàn)殡娎|線路的電抗值比相同截面的架空線路和普通絕緣導(dǎo)線小得多，用電纜線路替代架空線路或普通絕緣導(dǎo)線，可有效減少電壓損失。
（3）采取無(wú)功功率補(bǔ)償措施。從電壓損失的計(jì)算公式可知，電壓損失的大小取決于元件阻抗和有功功率、無(wú)功功率的大小。有功功率大小不能做變，而無(wú)功功率可以通過(guò)補(bǔ)償措施減小。因此，合理
用無(wú)功功率補(bǔ)償措施，使用以高壓為主要目的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，相應(yīng)調(diào)整電容器的接入容量，可有效降低系統(tǒng)電壓損失，從而在一定程度上縮小電壓偏差的范圍」
（4）平衡三相負(fù)荷。在三相四線制時(shí)，如三相負(fù)荷分布不均，將產(chǎn)生零序電壓，使零點(diǎn)移位，一相電壓降低，另一相電壓升高，增大了電壓偏差。同樣，線間負(fù)荷不平衡，則明引起線間電壓不平衡，增
大電壓偏差。所以，在分配單相負(fù)荷時(shí)，應(yīng)盡量做到三相平衡。

 

4、什么是三相不平衡？
       是指在電力系統(tǒng)中三相電流〔或電壓)幅值不一致，且幅值差超過(guò)規(guī)定范圍。電力系統(tǒng)三相不平衡是由于三相負(fù)載不平衡以及系統(tǒng)元件三相參數(shù)不對(duì)稱所致。電力系統(tǒng)三相電壓平衡的狀況是電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。三相不平衡將導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)電機(jī)附加發(fā)熱和振動(dòng)，變壓器漏磁增加和局部過(guò)熱，電網(wǎng)線損增大以及多種保護(hù)和自動(dòng)裝晉誤動(dòng)等等。

 

由不對(duì)稱負(fù)荷引起的電網(wǎng)三相不平衡可以采取的解決辦法：
（1）將不對(duì)稱負(fù)荷分散接在不同的供電點(diǎn)，以減少集中連接造成不平衡度嚴(yán)重超標(biāo)的問(wèn)題；
（2）使用交叉換相等辦法使不對(duì)稱負(fù)荷合理分配到各相，盡量使其平衡化；
（3）加大負(fù)荷接入點(diǎn)的短路容量，如改變網(wǎng)絡(luò)或提高供電電壓級(jí)別提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力；
（4）裝設(shè)平衡裝置。簡(jiǎn)要列出以上幾種解決三相電匠或電流不平衡對(duì)電網(wǎng)及電能質(zhì)量危害的技術(shù)指施。

 

5、什么是電壓暫降、中斷、暫升？

電壓暫升：電力系統(tǒng)中某點(diǎn)工頻電壓方均根值暫時(shí)升高至1.1~1.8p.u.，并在短暫持續(xù) 10ms~1min 后恢復(fù)正常的現(xiàn)象。
電壓暫降：電力系統(tǒng)中某點(diǎn)工頻電壓方均根值暫時(shí)降低至0.01-0.9p.u.，并在短暫特續(xù) 10ms~1min 后恢復(fù)正常的現(xiàn)象。
短時(shí)中斷：一相或多相電壓瞬時(shí)降低到0.01p.u.以下，且持續(xù)時(shí)間為 10ms-1min。

 

6、什么是電壓波動(dòng)與閃變?

電壓波動(dòng)和閃變是指一系列電壓隨機(jī)變動(dòng)或工頻電壓方均根值的周期性變化，以及由此引起的照明閃變，它是電能質(zhì)置的一個(gè)至要技術(shù)指標(biāo)。電壓波動(dòng)和閃變的危害表現(xiàn)在：

①照明燈光閃爍，引起人的視覺(jué)不適和疲勞，彭響工效；

②電視機(jī)畫(huà)面亮度變化，垂直和水平幅度搖動(dòng)；

③電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻，形響產(chǎn)品質(zhì)量；

④使電子儀器、電子計(jì)真機(jī)、自動(dòng)控制設(shè)備等工作不正常；

⑤影響對(duì)電壓波動(dòng)較敏感的工藝或試驗(yàn)結(jié)果，電壓波動(dòng)值為電壓調(diào)幅波中相鄰兩個(gè)極值電壓Um.和U、,均方根之差?U,常以其額定電壓UN的百分?jǐn)?shù)表示其相對(duì)百分值中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12326-90《電能質(zhì)量電壓允許波動(dòng)和閃變》規(guī)定在公共供電點(diǎn)的電壓波動(dòng)允許值。

通常采取的技術(shù)措施有：

①改進(jìn)運(yùn)行操作和工藝。如電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)等技術(shù)指施，電弧爐電極升降的自動(dòng)調(diào)節(jié)和將爐料中大的廢鋼鐵塊加以破碎等。

②提高供電能力。架設(shè)專線將大容量沖擊性負(fù)荷用戶接至較高電壓等級(jí)的供電系統(tǒng)。

③安裝補(bǔ)償解。采用快速響應(yīng)的靜止無(wú)功補(bǔ)償器或靜止無(wú)功發(fā)生器對(duì)負(fù)荷波動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，是常用的技術(shù)指施。
在電力系統(tǒng)中具有沖擊性功華率的負(fù)荷（如軋機(jī)、電弧爐)時(shí)，電力網(wǎng)中的電壓降將發(fā)生相應(yīng)變化，導(dǎo)致電壓波動(dòng)。沖擊性負(fù)荷可分為周期性沖擊負(fù)荷和非同期性沖擊負(fù)荷兩類，其中周期性或近似周期性的沖擊性負(fù)荷的影響更為嚴(yán)重。電壓波動(dòng)使電能用戶不能正常工作，在人民生活中受影響的是白熾燈的閃變。頻率在5~12Hz范圍內(nèi)的電壓波動(dòng)值，即使只有額定電壓的1%，其引起的白熾燈照陰的閃變，已足以使人到不舒適，所以選白熾燈的工況作為判斷電壓波動(dòng)值，把電壓變動(dòng)而引起人對(duì)燈閃的主觀覺(jué)叫閃變”。廣義的閃變包括電壓波動(dòng)的全部有害作用，但不能以電壓波動(dòng)來(lái)代替閃變，因?yàn)殚W變是人對(duì)照度波動(dòng)的主觀視感。

 閃變的主要決定因素：

①供電電壓波動(dòng)的幅值、頻度和波形；

②照明裝，以對(duì)白熾燈的照度波動(dòng)形響較大，而且與白熾燈的功率和額定電壓等有關(guān)；

 

7、什么是諧波

       諧波是指對(duì)周期性非正弦交流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解所得到的大于基波須率整數(shù)倍的各次分量，通常稱為高次諧波，而基波是指其須率與工頻(50Hz)相同的分量。高次諧波的干擾是當(dāng)前電力系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的一大“公害”。

       從嚴(yán)格的意義來(lái)講，諧波是指電流中所含有的顏率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。從廣義上講，由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一須率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波，這時(shí)“諧波這個(gè)詞的意義已經(jīng)變得與原意有些不符。正是因?yàn)閺V義的諧波概念，才有了“分?jǐn)?shù)諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說(shuō)法。
       諧波產(chǎn)生的原因主要有：由于正弦電壓加壓于非線性負(fù)載，基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。主要非線性負(fù)載有UPS、開(kāi)關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。泛音是物理學(xué)上的諧波，但次數(shù)的定義稍許有些不同，基波頻率2倍的音頻稱之為一次泛音，基波頻率3倍的音頗稱之為二次泛音，以此類推。諧波的頻率必然也等于基波的頻率的整數(shù)倍，基波頻率3倍的波稱之為三次諧波，基波頻率5倍的波稱之為五次諧波，以此類推。不管幾次諧波，他們都是正弦波。

 

諧波治理措施

（1）諧波超標(biāo)治理措施
        對(duì)于電網(wǎng)的諧波用戶，供電部門要定期或不定期進(jìn)行諧波測(cè)量，凡超過(guò)規(guī)定允許值的用戶由客戶服務(wù)中心或鄉(xiāng)村電管部負(fù)責(zé)書(shū)面通知并督促限期進(jìn)行諧波治理，生產(chǎn)技術(shù)部負(fù)責(zé)協(xié)助用戶制定諧波治理方案，對(duì)拒不整改或經(jīng)治理諧波仍未達(dá)標(biāo)的用戶，供電部門按相關(guān)程序進(jìn)行限電或中止供電。因諧波引起對(duì)電網(wǎng)或用戶造成的損失，由諧波產(chǎn)生用戶全部負(fù)責(zé)；
（2）新建或增容諧波源的管理
       新建或增容的諧波源用戶在報(bào)裝接電的設(shè)計(jì)審核中須有諧波審查項(xiàng)目，對(duì)諧波值超標(biāo)的應(yīng)有治理措施。新建或增容的諧波源用戶在工程交接驗(yàn)收試驗(yàn)中，須有諧波測(cè)試報(bào)告。對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果超標(biāo)的，不允許并網(wǎng)運(yùn)行。

      設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)電容器組時(shí)，應(yīng)根據(jù)連接點(diǎn)的電網(wǎng)參數(shù)，核算諧波諧振和放大的可能性，必要時(shí)，通過(guò)實(shí)測(cè)背景諧波電壓和諧波阻抗，進(jìn)行詳細(xì)核算。在電網(wǎng)或用戶集中安裝的大型補(bǔ)償（或?yàn)V波）電容器組派工驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)有諧波測(cè)試項(xiàng)目，電容器投入時(shí)，實(shí)測(cè)諧波電壓放大率應(yīng)不大于1.5倍。否測(cè)，應(yīng)采取限制措施后，方可投入運(yùn)行。

 

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