電能質(zhì)量3035349539

1、 電能質(zhì)量的概念 什么是電能質(zhì)量？ 電能質(zhì)量是指通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、 正弦波形和標(biāo)準(zhǔn)電壓對(duì)用戶供電。同時(shí)，在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓和電流的幅值應(yīng)大小相等、 相位對(duì)稱且互差 120。 但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、 變壓器和線路等設(shè)備非線性或不對(duì)稱， 負(fù)荷性質(zhì) 多變，加之調(diào)控手段不完善及運(yùn)行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想的狀態(tài)并不存在， 因此產(chǎn)生了電網(wǎng)運(yùn)行、電力設(shè)備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問題，也就產(chǎn)生了電能質(zhì)量的概念。圍繞 電能質(zhì)量含義，從不同角度理解通常包括： （1）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

2、合格的概 念。這個(gè)定義能包括大多數(shù)電能質(zhì)量問題，但不能包括頻率造成的電能質(zhì)量問題，也不包括用電 設(shè)備對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響和污染。 （2）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，但不能概括大多數(shù)因電壓原因造成的電能質(zhì)量問題。 （3）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。包括供電企 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。 （4）用電質(zhì)量： 包括電流質(zhì)量與反映供用電雙方相互作用和影響中的用電方

3、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。 目前針對(duì)電能質(zhì)量問題研究的主要內(nèi)容有哪些？ 目前，研究和解決電能質(zhì)量問題已成為電力發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。主要研究課題包括： 57 次次 （1）研究諧波對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量污染的影響并采取相應(yīng)的對(duì)策。由于鋼鐵等金屬熔煉企業(yè)的發(fā)展， 化工行業(yè)整流設(shè)備的增加，大功率晶閘管整流裝置及電力電子器件的開發(fā)應(yīng)用，使公用電網(wǎng)的諧 波影響日趨嚴(yán)重，電源的波形產(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變，影響了電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。 （2）研究諧波對(duì)電力計(jì)量裝置的影響并采取相應(yīng)的措施。由于波形畸變，使電力計(jì)量的準(zhǔn)確度與 精確度到影響，致使計(jì)量誤差，產(chǎn)生附加的功率損耗，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。 （

4、3）研究電能質(zhì)量污染對(duì)高新技術(shù)企業(yè)的影響并采取相應(yīng)的技術(shù)手段。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和基于微 電子技術(shù)控制的自動(dòng)化生產(chǎn)流水線以及新興的 IT 產(chǎn)業(yè)、微電子芯片制造企業(yè)等，對(duì)電能質(zhì)量的要 求和敏感程度比一般電力設(shè)備要高得多，任何暫態(tài)和瞬態(tài)的電能質(zhì)量問題都可能造成設(shè)備的損壞 或運(yùn)行異常，影響正常的生產(chǎn)，給電力用戶造成經(jīng)濟(jì)損失。 （4）加強(qiáng)電能質(zhì)量控裝置的研制。電能質(zhì)量控制裝置的基本功能即使要在任何條件，甚至是極為 惡劣的供電條件下改善電能質(zhì)量，保證供電電壓、電流的穩(wěn)定、可靠，在諧波干擾產(chǎn)生的瞬間能 立即將其抑制或消除。 我國(guó)對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量制定了哪些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)？ （ 1 ） GB 12325 1990 供電

5、電壓允許偏差。 （2）GB/T 14549 1993 公用電網(wǎng)諧波。 （3）GT/T 15543 1995 三相電壓允許不平衡度。 （4）GB/T 15945 1995 電力系統(tǒng)頻率允許偏差。 （5）GB 12326 2000 電壓允許波動(dòng)和閃變。該標(biāo)準(zhǔn)是在GB 123261990 電冶允許波動(dòng)和 閃變的基礎(chǔ)上，參考了國(guó)際電工委員會(huì)IEC 電磁兼容 IEC6100-3-7 等文件和標(biāo)準(zhǔn)修訂后重新頒 布實(shí)施的。 （6）GB/T 18481 2001 電能質(zhì)量暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓。 國(guó)際電工委員會(huì) IEC 對(duì)電能質(zhì)量是怎樣分類的？ 國(guó)際電工委員會(huì) IEC 從電磁兼容及相互干擾的角度考慮，對(duì)引起電

6、磁干擾的基本現(xiàn)象進(jìn)行了分類， 見表 1 1。 表 1 1IEC 對(duì)電能質(zhì)量根據(jù)電磁干擾現(xiàn)象的分類 方式 序號(hào) 電磁干擾現(xiàn)象 對(duì)應(yīng)電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響因素 1 傳導(dǎo)型低頻現(xiàn)象 諧波、間諧波；載波干擾；電壓波動(dòng)；電壓跌落和間斷；電 壓不對(duì)稱；工頻偏差；感應(yīng)低頻電壓；交流電網(wǎng)中的直流分 量 2 輻射型低頻現(xiàn)象 工頻電磁場(chǎng) 3 傳導(dǎo)型高頻現(xiàn)象 感應(yīng)連續(xù)波電壓或電流；單方向瞬變；振蕩性瞬變 4 輻射性高頻現(xiàn)象 磁場(chǎng)；電場(chǎng)；電磁場(chǎng)；連續(xù)波；瞬變 5 靜 電放電現(xiàn) 象 6 核電磁脈沖 國(guó)際電力電子工程師協(xié)會(huì) IEEE 對(duì)電能質(zhì)量問題是怎樣分類的？ 國(guó)際電力電子工程師協(xié)會(huì) IEEE 根據(jù)電壓擾動(dòng)的頻譜特征、 持

7、續(xù)時(shí)間、 幅值變化等將其進(jìn)行了細(xì)分， 并對(duì)供電系統(tǒng)典型的電磁干擾現(xiàn)象進(jìn)行了特征分類，為準(zhǔn)確地區(qū)分電壓暫態(tài)現(xiàn)象提供了依據(jù)，見 表 1 2。 IEEE 電力系統(tǒng)電磁現(xiàn)象的特性與分類 表 1 2 升高 3s1min 1.1p.u.1.4p.u. 長(zhǎng)期電壓變 持續(xù)中斷 1ms 0.0p.u. 動(dòng) 欠電壓 1ms 0.8p.u.0.9p.u. 過電壓 1ms 1.1p.u.1.2p.u. 電壓不平衡 穩(wěn)態(tài) 0.5%2% 波形畸變 直流偏移 穩(wěn)態(tài) 0%0.1% 諧波 0100th 穩(wěn)態(tài) 0%20% 間諧波 06kHz 穩(wěn)態(tài) 0%2% 陷波 穩(wěn)態(tài) 噪聲 寬帶 穩(wěn)態(tài) 0%1% 電壓波動(dòng) 25Hz 間歇 0.1

8、%7% 工頻變化 0. 0. 0.2 諧波系數(shù) Kn 6 4 8 表 27 中， Kn為電能表反映諧波功率的轉(zhuǎn)速與反映基波功率的轉(zhuǎn)速之比。諧波次數(shù)越高，Kn越小，而且 Kn 總小于 1，這是因?yàn)橹C波功率產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩比等量基波功率產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要小。 2. 對(duì)電子型電能表呈寬帶響應(yīng)的特性，電子表帶寬主要受其互感器頻帶和乘法器時(shí)鐘頻率的限制。電子式 電能表的誤差主要源自其輸入模塊。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上， 由于電能表輸入模塊的信號(hào)變送僅考慮基波， 當(dāng)電壓、 電流波形發(fā)生畸變時(shí)， 磁通不能相應(yīng)地發(fā)生線性變化而產(chǎn)生誤差， 影響了電能表地整體計(jì)量精度。 如下式所示地系統(tǒng)供電電壓，其 3 次諧波電壓含有率為 3（基波有

9、效值已作歸一化處理）。 某用戶接在此供電系統(tǒng)上，其負(fù)載電流如下式所示： 負(fù)載諧波功率隨著諧波電壓、電流相位差 變化的關(guān)系及對(duì)負(fù)載電能計(jì)量的影響見表2 8（基波有功為 0.866 ；基波無(wú)功為 0.5 ）。 表 2 8負(fù)載諧波功率隨諧波電壓電流相位差 變化的關(guān)系及對(duì)負(fù)載電能計(jì)量的影響 從電能計(jì)量的角度來看，正弦波電源供非線性負(fù)荷，負(fù)荷污染電網(wǎng)、向系統(tǒng)注入諧波功率，少交電費(fèi)，電 力系統(tǒng)不公平；諧波電源供線性負(fù)荷，用戶設(shè)備性能變壞，吸收諧波功率，多交電費(fèi)、對(duì)電力用戶不公平。 而對(duì)于諧波電源供非線性負(fù)荷，則應(yīng)根據(jù)諧波電壓電流的相位差具體分析，以判斷用戶是吸收諧波功率還 是污染電網(wǎng)而向系統(tǒng)注入諧波功率。

10、 表 2 9 負(fù)荷側(cè)的諧波污染對(duì)電網(wǎng)有哪些影響？ 近年來，用戶端大量非線性負(fù)荷的應(yīng)用正成為電能質(zhì)量污染甚至惡化的重要因素。從低壓小容量家用電器 的集群應(yīng)用，到高壓大容量的工業(yè)交直流變換裝置中存在的各種靜止變流器等，都是電質(zhì)量的污染源。各 種靜止變流器是以開關(guān)方式工作的，會(huì)引起電網(wǎng)電流、電壓波形的畸變。大型電弧設(shè)備，如電弧熔爐，弧 焊設(shè)備等，也成為重要的沖擊源和諧波源。一個(gè)值得注意的問題是，為了減少重要設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量問題的 敏感度，設(shè)備制造商努力進(jìn)行設(shè)備的升級(jí)和改進(jìn)，用戶則采用各種保護(hù)性裝置，而這些改進(jìn)措施和保護(hù)裝 置常常顧此失彼， 對(duì)公用供電的電能質(zhì)量造成更大的危害。 一些信息設(shè)備和公用設(shè)備的

11、諧波含量見表 29 一些信息設(shè)備和公用設(shè)備的電流諧波含量 （） 諧波對(duì)電力用戶有哪些影響？ 用電設(shè)備對(duì)系統(tǒng)電源的污染會(huì)影響用電設(shè)備自身的可靠性。使用電能質(zhì)量污染的電源，用電設(shè)備又可能成 為新的污染源，而危害電力系統(tǒng)和其他用戶設(shè)備?？赡墚a(chǎn)生的影響包括：對(duì)用戶電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生影響；對(duì)用戶 補(bǔ)償電容器產(chǎn)生影響；對(duì)用戶自動(dòng)控制裝置產(chǎn)生影響；對(duì)居民生活用電產(chǎn)生影響；對(duì)用電安全造成威脅。 另外，還包括對(duì)電信通信造成影響，對(duì)廣播、電視及精密制造工業(yè)造成干擾和影響，這類干擾和影響有些 表現(xiàn)在差模干擾和共模干擾，差模干擾是工頻及長(zhǎng)線傳輸分布電容的相互干擾，共模干擾是引起回路對(duì)地 電位發(fā)生變化的干擾，是造成微機(jī)控制單元

12、工作不正常的主要原因。 諧波對(duì)用戶電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有哪些影響？ 諧波電流通過交流電動(dòng)機(jī)，使諧波附加損耗明顯增加，引起電動(dòng)機(jī)過熱，機(jī)械振動(dòng)和噪聲增大。當(dāng)三相電 壓不對(duì)稱時(shí)，定子繞組上產(chǎn)生負(fù)序電流，并勵(lì)磁產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該制動(dòng)磁場(chǎng)降低了電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和 過載能力，增加銅損，并且負(fù)序過電流可以將電機(jī)定子繞組燒毀。負(fù)序性的諧波分量（5此、11 此等）對(duì) 電機(jī)的影響與負(fù)序電壓的效果一樣。當(dāng)產(chǎn)生電壓波動(dòng)的主要低頻分量與電機(jī)機(jī)械振動(dòng)的固有頻率一致時(shí)， 誘發(fā)諧振，會(huì)使電動(dòng)機(jī)造成損壞。 諧波對(duì)用戶補(bǔ)償電容器有哪些影響？ 電網(wǎng)無(wú)功配置容量中電容器所占比例最大，其中用戶電容器約占全部電容器的 2/3 。這部分電容器的設(shè)

13、計(jì) 大多只考慮無(wú)功補(bǔ)償量，不考慮裝設(shè)點(diǎn)電能質(zhì)量的實(shí)際污染情況，因此，運(yùn)行點(diǎn)電能質(zhì)量指標(biāo)低時(shí)，常造 成一些事故，如補(bǔ)償裝置投不上、電容器使用壽命降低、電容器保護(hù)熔絲熔斷，甚至發(fā)生串并聯(lián)諧振，引 發(fā)電容器的諧波過電壓與過電流，導(dǎo)致電容器爆炸等。另外，用戶電容器的管理目前仍按平均功率因數(shù)進(jìn) 行考核， 電容器很少按電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況投切， 甚至只投不切， 無(wú)形中使電網(wǎng)電壓失去了應(yīng)有的調(diào)節(jié)裕度， 使電壓偏差等電能質(zhì)量指標(biāo)難以控制。 諧波對(duì)用戶自動(dòng)控制裝置有哪些影響？ 隨著數(shù)字控制技術(shù)的大規(guī)模使用，很多精密負(fù)載對(duì)受電電能質(zhì)量指標(biāo)提出了更高的要求。電能質(zhì)量污染對(duì) 這類設(shè)備的危害主要有三個(gè)方面，即在設(shè)備的檢測(cè)模

14、塊中引入畸變量、干擾正常的分析計(jì)算、導(dǎo)致錯(cuò)誤的 輸出結(jié)果。另外還會(huì)對(duì)設(shè)備的硬件，如精密電機(jī)、開關(guān)電源等造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。干擾負(fù)載的保護(hù)回路， 造成誤動(dòng)作等。 諧波對(duì)居民生活用電有哪些影響？ 諧波引起電壓波動(dòng)和閃變產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，使用電設(shè)備受到高能量沖擊。 （1）最直觀的感覺就是引起照明燈光和電視畫面忽明忽暗的閃爍，造成視覺疲勞。 （2）引起冰箱、空調(diào)的壓縮機(jī)承受沖擊力，產(chǎn)生振動(dòng)，降低使用壽命。 （3）影響有線電視、 廣播的信號(hào)正常傳輸， 可能通過電磁感應(yīng)和輻射造成干擾影響。 （4）引起電能計(jì)量誤差，造成不必要的電費(fèi)損失等。 諧波對(duì)用電安全有哪些影響和干擾？ 1. 火災(zāi)影響 一些建筑物突發(fā)性火災(zāi)

15、已被證明與電力諧波有關(guān)。目前，節(jié)能燈、調(diào)光器和電器設(shè)備中開關(guān)電源應(yīng)用得很 普遍，本意是節(jié)能，但這些終端設(shè)備作為諧波源，對(duì)電網(wǎng)得危害很大。經(jīng)有關(guān)部門測(cè)定，應(yīng)用電器設(shè)備較 多得酒店、商廈、網(wǎng)吧、計(jì)算機(jī)房、居民小區(qū)等，在沒有采取濾波等措施前，中性線電流都很大，有些甚 至超過相電流，導(dǎo)致過熱成為形成火災(zāi)事故得重大隱患。 2. 設(shè)備影響 電能質(zhì)量得污染對(duì)繼電保護(hù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和精密制造業(yè)的精密機(jī)械或儀器等，都可能影響正常的運(yùn)行、操 作，降低設(shè)備使用壽命，甚至引起繼電保護(hù)誤動(dòng)作而形成不必要的事故，造成不同程度的影響和損害。 3. 通信影響 諧波是電網(wǎng)干擾通信的重要因素，主要通過靜電感應(yīng)（電容耦合，電壓作用）

16、和電磁感應(yīng)（電流作用）， 在通信線路上產(chǎn)生聲頻干擾。諧波頻率高時(shí)，會(huì)發(fā)生雜音，在通信線路上引起音頻干擾，嚴(yán)重時(shí)還可能觸 發(fā)電話鈴響。采用屏蔽電纜通信，雖可消除靜電感應(yīng)的影響，但不能消除電磁感應(yīng)的干擾。同時(shí)，對(duì)于存 在多個(gè)中性點(diǎn)接地的配電網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)三相負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，零序電流將對(duì)利用大地作參考電位的通信系統(tǒng)，造 成參考電位漂移而產(chǎn)生干擾。 電能質(zhì)量對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有哪些影響？ 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的用電負(fù)荷一般只占整個(gè)建筑物用電負(fù)荷的一小部分。在大多情況下，民用建筑物內(nèi)動(dòng)力和照 明負(fù)荷都是共用同一變壓器低壓電源或同一段低壓配電線路，因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)受到電能質(zhì)量的影響和 干擾。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)受電源影響的因素包括： （

17、1）電壓波動(dòng)的影響。大容量設(shè)備啟動(dòng)或停止會(huì)引起母線電源電壓的波動(dòng)，產(chǎn)生瞬態(tài)的低電壓或高電壓。 （2）非線性負(fù)荷的影響。非線性的大功率晶閘管整流裝置，調(diào)壓、調(diào)速裝置，各種氣體放電光源，電子鎮(zhèn) 流器等都會(huì)產(chǎn)生諧波， 使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源電壓波形產(chǎn)生畸變， 影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常工作。 （3）操作過電壓和暫態(tài)過電壓的影響。同一配電網(wǎng)絡(luò)中的感性負(fù)荷，補(bǔ)償電容的投入和切除，斷路器的分 合等會(huì)產(chǎn)生操作過電壓；雷擊時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓，會(huì)引起瞬變脈沖。這些都可能損害計(jì)算機(jī)設(shè)備，影響 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全運(yùn)行。 據(jù)統(tǒng)計(jì)， 內(nèi)部過電壓約占 80，雷擊過電壓約占 15左右。 （4）瞬時(shí)失電的影響。低壓電網(wǎng)瞬間失電，將直接影響

18、計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。對(duì)于大多數(shù)計(jì)算機(jī)來說，中斷 供電超過 10ms 就有可能引起計(jì)算機(jī)內(nèi)部 5VP-G信號(hào)消失， 從而可能導(dǎo)致正在運(yùn)行的程序遭到破壞和數(shù)據(jù)丟 失。 電源線干擾電路有哪兩種型式？ 電源線是電磁干擾傳入和傳出設(shè)備的主要途徑。為了防止電磁干擾傳入設(shè)備而影響設(shè)備的正常工作，或傳 到電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)上的其他設(shè)備造成干擾。必須在設(shè)備的電源入口處裝設(shè)低通濾波器（這里也稱為電源線濾 波器），只容許設(shè)備的工作頻率（ 59Hz，60Hz，400Hz）通過，以抑制較高頻率的干擾和影響。電源線上的 干擾電路一般以差模干擾和共模干擾兩種形式出現(xiàn)。 （1）差模干擾。 這是在電源相線與零線回路中產(chǎn)生的干擾。通常頻

19、率在200Hz 以下時(shí)差模干擾成分占主要 部分。 （2）共模干擾。這是在相線、零線與地線和大地的回路中產(chǎn)生的干擾。通常頻率在1MHz以上時(shí)共模干擾 成分占主要部分。 電源濾波器對(duì)差模干擾和共模干擾都有抑制功能，但由于實(shí)際電路結(jié)構(gòu)的差異，對(duì)差模干擾和共模干擾的 抑制效果并不一樣，所以電源濾波器的技術(shù)指標(biāo)中有差模插入損耗和共模插入損耗的區(qū)別，這些都是應(yīng)該 在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中充分注意和考慮的問題。 電力系統(tǒng)中三相電壓不對(duì)稱有哪些影響？ 供電電壓三相不對(duì)稱的主要原因是三相負(fù)荷分布不均勻，如在配電系統(tǒng)中不能合理地調(diào)整單相用電負(fù)荷的 分配，加上各種不平衡負(fù)荷設(shè)備（如單相電焊機(jī)、單相電爐等）的應(yīng)用等，產(chǎn)生了負(fù)序分量，導(dǎo)致了三相 電壓不對(duì)稱。三相電壓不對(duì)稱的主要影響包括： （1）三相電壓不對(duì)稱會(huì)影響變換器及其控制系統(tǒng)的正常工作并改變其設(shè)計(jì)性能，從而產(chǎn)生某些附加的非特 性諧波分量。 （2）三相電壓不對(duì)稱會(huì)造成旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子受到反方向的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用，該磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子產(chǎn)生雙倍 頻率附加電流，引起電機(jī)發(fā)熱甚至燒毀。同時(shí)，雙倍頻率附加交變電磁力矩作用在轉(zhuǎn)子和定子上還會(huì)產(chǎn)生 雙倍頻率的附加振動(dòng)，造成電機(jī)的機(jī)械損傷。 （ 3 ）三相電壓不對(duì)稱產(chǎn)生的負(fù)序電流和負(fù)序電壓會(huì)引起繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)和拒動(dòng)，