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文檔簡介
1、1.1.電產品的特殊性電產品的特殊性 電能是一種特殊產品,雖然也具有其他產品的諸多特征(可被測量, 預估,改善,交易等), 但在其形態(tài)表現, 生產與消耗流程上以及質量的保證與認同等方面有許多特殊性, 概括有以下三點三點:產品形式單一,產品的生產、輸送、分配、消耗幾產品形式單一,產品的生產、輸送、分配、消耗幾乎同時完成乎同時完成產品的不可替換性,質量原因的不唯一性.電能質量的破壞者可能同時也是受害者. -電產品的特殊性電產品的特殊性優(yōu)質電能是由發(fā)、供、用三方共同保證的優(yōu)質電能是由發(fā)、供、用三方共同保證的 電能質量問題的起因和質量評價指標存在分歧 定義不清,改善質量的責任和義務不明 質量經濟責任較
2、難判定 劣質電能危害的傳播性和潛在性劣質電能危害的傳播性和潛在性 多干擾源的診斷、允許值的分配和監(jiān)測管理 自然干擾源和人為干擾源的影響域難以確定 質量問題的表現形式多樣,誘發(fā)條件復雜,影響域大 電能質量下降造成的電氣環(huán)境污染及危害有時是潛 在的-電產品的特殊性電產品的特殊性 2. 2. 現代電能質量概念的提出現代電能質量概念的提出電能質量不是新問題自從交流電力系統運行以來,就有電壓和頻率出現偏差的問題。 許多可觀察到的電能質量擾動現象一直在電力系統發(fā)生著,只是由于傳統的機電負荷(如照明、加熱、電動機等占大多數)對短時電壓變化基本沒有反映,況且工業(yè)生產還沒有實現自動過程,設備之間多是相互隔絕的。
3、因此,傳統負荷只在供電電壓中斷時才不能正常工作。但是,將電能質量問題放在突出和重要位置,并將各種質量現象看成一個體系加以研究卻是近十幾年來的新變化。-現代電能質量問題現代電能質量問題 -現代電能質量問題現代電能質量問題 強化電能質量概念是當代電力系統的需要由于經濟和環(huán)境的制約,原有的電力系統(電源模式與結構、輸配電線路、控制和補償設備等)已不能滿足工業(yè)生產的發(fā)展需要,當代的電網與負荷結構已經并正在發(fā)生著巨大變化(另見下2頁)。 符合生產及產品的多樣性和個性化趨勢與最大地滿足用戶對電能的需求已成為供電方必須遵守的準則。安全、穩(wěn)定、優(yōu)質、經濟原則。 符合實際運行需要的質量標準體系(供用雙方的共同利
4、益)。 -現代電能質量問題現代電能質量問題 電力工業(yè)體制的轉變 轉變觀念公益事業(yè)與市場經濟的統一。放松管制,電力市場與電商品概念,供給與消耗轉變?yōu)橘I賣關系,按質按量論價,引進競爭機制,高品質保證市場占有率等。 是工業(yè)生產發(fā)達、科技水平提高、社會文明程度進步的表現 在工業(yè)發(fā)達國家電能質量問題是十分重要的研究領域 通過法律和法規(guī)手段予以保證供電合同和質量協議。 3.電能質量問題受到極大關注的原因電能質量問題受到極大關注的原因電網與負荷構成出現新的變化! 現代電網的特點:網絡擴張、可靠性與合格率指標高、自然壟斷特性、廠網分開、電力市場化運營、環(huán)境保護、管理水平差異、信息(數字)電力系統、綜合自動化(
5、計算機技術和通信技術與電力系統的相互融合、滲透)、 提高輸電能力(TCSC、FACTS、HVDC)等. 當代用電設備的特點:高科技含量的器件、設備(如電力電子裝置)相對傳統的機電設備與負荷而言對電磁干擾的敏感性突出, 由其構成的數字自動化系統受到劣質電能的極大影響,并可能由此造成巨大的經濟損失(這些非線性用電設備同時又是最大的質量干擾源)。改善效率,以求最小成本,經濟驅動力是根本. (據國際會議報告介紹,目前在美國,由于電能質量下降,每年的財經損失達133億美元。高科技高性能帶來的高經濟效益與由此產生的劣質電能帶來的巨大經濟損失是矛盾的對立統一)。 -引起關注的原因引起關注的原因 -引起質量問
6、題的原因引起質量問題的原因n電力系統的一些典型擾動可能引起電能質量問題,如:電力系統的一些典型擾動可能引起電能質量問題,如:n雷電(風雨、冰霜)等自然現象對架空線路的損害;雷電(風雨、冰霜)等自然現象對架空線路的損害;n電容器組和變壓器投切;電容器組和變壓器投切;n大型負荷設備(如電機等)投入啟動;大型負荷設備(如電機等)投入啟動;n非線性和不平衡負荷運行;非線性和不平衡負荷運行;n設備(變壓器、電纜絕緣等)與電網故障;設備(變壓器、電纜絕緣等)與電網故障;n配電變電站或工廠電氣運行中的誤操作等。配電變電站或工廠電氣運行中的誤操作等。 質量問題起因調查統計圖表供電方調查認為:自然現象:66%用
7、戶事件:25%相鄰影響:8%自身原因:1%用電方調查認為:自然現象:60%供方事件:17%相鄰影響:8%系統故障:12% 4.4. 電能質量的定義電能質量的定義 定義定義1 1:合格電能質量是指,提供給敏感設備的電力和設:合格電能質量是指,提供給敏感設備的電力和設置的接地系統均適合于該設備正常工作。置的接地系統均適合于該設備正常工作。 定義定義2 2:表現為電壓、電流或頻率的偏差。造成用戶設備:表現為電壓、電流或頻率的偏差。造成用戶設備故障或錯誤動作的任何電力問題都是電能質量問題。故障或錯誤動作的任何電力問題都是電能質量問題。 定義定義3 3:電能質量就是電壓質量,合格的電能質量應當是:電能質
8、量就是電壓質量,合格的電能質量應當是恒定頻率和恒定幅值的正弦波形電壓。恒定頻率和恒定幅值的正弦波形電壓。概念糾正(如概念糾正(如POWERPOWER,FLICKERFLICKER等名詞的物理意義)與約定俗成。等名詞的物理意義)與約定俗成。-若干常見定義若干常見定義 -示意性關系框圖示意性關系框圖 電電 能能 質質 量量電電壓質壓質量量電流質量電流質量用電質量服務質量2服務質量1供電質量 - - 電能質量責任體系電能質量責任體系5.電能質量責任體系電能質量責任體系供電方責任和義務供電方責任和義務(保證電壓質量和供電的可靠性)(保證電壓質量和供電的可靠性)技術性:技術性:供電電壓與理想電壓之間的有
9、限偏差和有限電壓間斷。供電電壓與理想電壓之間的有限偏差和有限電壓間斷。非技術性:非技術性:對用戶的投訴與抱怨的反應速度和電價的透明度。對用戶的投訴與抱怨的反應速度和電價的透明度。用電方責任和義務用電方責任和義務(對電網有限的污染與影響)(對電網有限的污染與影響)技術性:技術性:單一頻率的正弦電流波形,并與供電電壓同相位。單一頻率的正弦電流波形,并與供電電壓同相位。非技術性:非技術性:向供電部門按時如數繳納電費。向供電部門按時如數繳納電費。 -一項系統工程一項系統工程電能質量問題是一項系統工程電能質量問題是一項系統工程涉及涉及干擾源、感受源、設備與裝置、接地系統、電干擾源、感受源、設備與裝置、接
10、地系統、電磁兼容、電氣環(huán)境、監(jiān)督與管理、標準與法規(guī)、技術磁兼容、電氣環(huán)境、監(jiān)督與管理、標準與法規(guī)、技術與非技術因素等諸多方面,是大面積多領域的綜合體。與非技術因素等諸多方面,是大面積多領域的綜合體。統一標準,綜合協調,分層治理(如誰污染誰治理),統一標準,綜合協調,分層治理(如誰污染誰治理),法規(guī)約束,監(jiān)督管理,技術經濟的協調與最優(yōu)法規(guī)約束,監(jiān)督管理,技術經濟的協調與最優(yōu),最終最終達到共同受益的目的。達到共同受益的目的。 - - 質量管理體系質量管理體系 全面質量管理體系概念全面質量管理體系概念深入分析和探索尚待認識的電磁干擾問題深入分析和探索尚待認識的電磁干擾問題,對電能質量細化分類對電能質
11、量細化分類,制定出科學的符合生產實際制定出科學的符合生產實際的和可操作的考核電能質量的技術指標及其評估的和可操作的考核電能質量的技術指標及其評估方法,推動電能質量先進控制技術的實施,逐漸方法,推動電能質量先進控制技術的實施,逐漸構成一個全面電能質量管理體系,以保證電網的構成一個全面電能質量管理體系,以保證電網的安全穩(wěn)定和經濟優(yōu)質運行安全穩(wěn)定和經濟優(yōu)質運行,向用戶提供合格的電向用戶提供合格的電能和滿意的服務。能和滿意的服務。 -分類方法分類方法6電能質量的兩種分類方法電能質量的兩種分類方法 一般分類一般分類 IEC分類分類頻率特性頻率特性 IEEE分類分類屬性特征(如頻譜、幅值、持續(xù)時間等)屬性
12、特征(如頻譜、幅值、持續(xù)時間等) 特殊分類特殊分類 變化型:變化型:連續(xù)出現的現象。電壓或連續(xù)出現的現象。電壓或/和電流的幅值、和電流的幅值、頻率、相位差等在時間頻率、相位差等在時間軸上的任一時刻總是在發(fā)生著小的變化。軸上的任一時刻總是在發(fā)生著小的變化。 事件型:事件型:突然發(fā)生的現象。電壓或突然發(fā)生的現象。電壓或/和電流短時間嚴重和電流短時間嚴重偏離其額定值或理想波形。偏離其額定值或理想波形。 電能質量的分類電能質量的分類 (1 1)IECIEC分類分類表表 1 1 I IE EC C 關關 于于 引引 起起 電電 磁磁 擾擾 動動 的的 基基 本本 現現 象象 分分 類類 傳傳 導導 型型
13、 低低 頻頻 現現 象象 傳傳 導導 型型 高高 頻頻 現現 象象 諧 波 , 間 諧 波 感 應 連 續(xù) 波 電 壓 或 電 流 信 號 系 統 ( 電 力 線 載 波 ) 單 方 向 瞬 變 電 壓 波 動 振 蕩 性 瞬 變 電 壓 凹 陷 ( 驟 降 ) 和 間 斷 幅幅 射射 型型 高高 頻頻 現現 象象 電 壓 不 對 稱 磁 場 工 頻 偏 差 電 場 感 應 低 頻 電 壓 電 磁 場 交 流 電 網 中 的 直 流 分 量 連 續(xù) 波 輻輻 射射 型型 低低 頻頻 現現 象象 瞬 變 工 頻 電 磁 場 靜靜 電電 放放 電電 現現 象象 ( ESD) 核核 電電 磁磁 脈脈
14、 沖沖 ( NEMP) 電能質量的分類電能質量的分類 (1 1)IECIEC分類分類表表 1 IEC1 IEC 關于引起電磁擾動的基本現象分類關于引起電磁擾動的基本現象分類 傳導型低頻現象傳導型低頻現象 傳導型高頻現象傳導型高頻現象 諧波,間諧波 感應連續(xù)波電壓或電流 信號系統(電力線載波) 單方向瞬變 電壓波動 振蕩性瞬變 電壓凹陷(驟降)和間斷 幅射型高頻現象幅射型高頻現象 電壓不對稱 磁場 工頻偏差 電場 感應低頻電壓 電磁場 交流電網中的直流分量 連續(xù)波 輻射型低頻現象輻射型低頻現象 瞬變 工頻電磁場 靜電放電現象靜電放電現象(ESD) 核電磁脈沖核電磁脈沖(NEMP) 電能質量的分類
15、電能質量的分類 (2 2)IEEEIEEE分分類類表表 2 2 IEEEIEEE 電力系統電磁現象的特性及分類電力系統電磁現象的特性及分類 類別 典型頻譜 典型持續(xù)時間 典型電壓幅值 瞬 沖 擊 變 脈 沖 現 振 低頻 5kHz 0.3-50ms 0-4pu 中頻 5-500kHz 20us 0-8pu 象 蕩 高頻 0.5-5Mhz 5us 0-4pu 瞬 短 凹陷(驟降) 0.5-30 周 0.1-0.9pu 間 凸起 0.5-30 周 1.1-1.8pu 期 暫 間斷 0.5 周-3s 0.1pu 凹陷(驟降) 30 周-3s 0.1-0.9pu 變 時 凸起 30 周-3s 1.1-
16、1.4pu 短 間斷 3s-1min 0.1pu 動 凹陷(驟降) 3s-1min 0.1-0.9pu 時 凸起 3s-1min 1.1-1.2pu 納秒級 5ns 上升 1ms 續(xù)表續(xù)表 2 2 IEEEIEEE 電力系統電磁現象的特性及分類電力系統電磁現象的特性及分類 類別 典型頻譜 典型持續(xù) 典型電壓 時間 幅值 長 期 變 動 電壓不平衡 穩(wěn)態(tài) 0.5-2% 直流偏移 穩(wěn)態(tài) 0-0.1% 波 諧波 0-100th 穩(wěn)態(tài) 0-20% 形 間諧波 0-6kHz 穩(wěn)態(tài) 0-2% 畸 陷波 穩(wěn)態(tài) 變 噪聲 寬帶 穩(wěn)態(tài) 0-1% 電壓波動 25Hz 間斷 0.1-7% 工頻變化 Hz010. 1
17、min 0.0pu 欠 電 壓 1min 0.8-0.9pu 過 電 壓 1min 1.1-1.2pu 電能質量的分類電能質量的分類 (2)IEEE(2)IEEE分分類類質量分類小結質量分類小結電壓質量包括的內容:電壓質量包括的內容:電壓偏差、電壓頻率偏差、電壓不平衡、瞬變現象、波動與閃變、暫降(暫升)與間斷、電壓諧波、電壓陷波、欠電壓、過電壓等。電流質量包括的內容:電流質量包括的內容:電流諧波、間諧波、次諧波、相位超前與滯后、噪聲等。 -電能質量分類電能質量分類 -幾種質量現象波形幾種質量現象波形 低頻振蕩0100200300400500-400-2000200400010020030040
18、0500-400-20002004000100200300400500-400-200020040002004006008001000-400-200020040002004006008001000-400-200020040002004006008001000-400-200020040002004006008001000-500050002004006008001000-400-2000200400脈沖暫態(tài)噪 聲高頻振蕩電力諧波電壓暫降電壓暫升電壓間斷 - 電能質量標準電能質量標準7.電能質量標準電能質量標準 電能質量標準是保證電網安全經濟運行、保護電氣環(huán)境、保障電力用戶正常使用電能的基本技術依據,是推廣電能質量控制技術,實施電能質量監(jiān)督管理,維護供用電雙方合法權益的法規(guī)條文。 國際電工委員會(IEC)EMC-61000系列標準 電氣與電子工程師協會(IEEE)Std-標準 電能質量國家標準有:供電電壓允許偏差(GB-12325-90);電壓允許波動和閃變(GB12326-2000);公用電網諧波(GB/T14549-93);三相電壓允許不平衡度(GB/T15543-95)和電力系統頻
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