電能質量講學

電能質量講學電能質量電能質量損失嚴重改善潛力巨大

“歐洲每年因電能質量導致的損失約為1500億歐元，而中國目前仍沒有詳實的統(tǒng)計數據。保守估算中國在此方面的損失將達數千億元。“國際銅業(yè)協(xié)會”中國高級市場總監(jiān)李荊介紹：“事實上，改善電能質量并不需要大規(guī)模的投資。據測算，對每個具體站點，預防措施所需的費用僅僅是每年因電能質量損失費用的5％。”第一節(jié)電力系統(tǒng)的電能質量

供電質量指標包括供電可靠性和電能本身質量兩個方面。電能本身質量是反映電能品質優(yōu)劣程度的指標，通常包括：1.電壓偏差；2.頻率偏差；3.電壓波動和閃變；4.三相電壓不平衡度；5.諧波電壓和波形畸變等。多種諧波標示圖電能產品質量指標電能產品有質量，五個指標規(guī)定詳。電壓偏差為第一，線間電壓正負七。負十正七壓為相，特殊雙方來商量。頻率偏差為第二，上下不差五之一。電壓波動和閃變，合為電能指標三。波動不超二點五，一個以內是閃變。電壓不平為第四，短時百4長時2。諧波指標為第五，數值不超4～5間。城市地區(qū)：不低于99.9%農村地區(qū)：不低于99.6%供電系統(tǒng)對用戶持續(xù)供電的能力。定義指標2008《電力監(jiān)管報告》《報告》指出了當前與老百姓關系密切的供電領域存在的問題。如供電質量統(tǒng)計數據質量不高。公布的供電可靠率與實際情況出入較大，甚至發(fā)布虛假數據。指標虛高造成的不良后果：國家電網公司文件通知，開始在全國范圍內開展縣供電可靠性指標核實和重新報送的工作，集團公司立即布置實施。核實的原則是“對于過去的數據不分析、不追究”。部分縣供電企業(yè)片面追求指標排名，指標虛高現象凸顯，造成農網整體指標水平偏高，為農網建設改造爭取國家政策造成負面影響。造成誤導。不能通過指標分析，找到真正影響供電可靠率的因素，不斷改進工作。造成浪費。喪失供電可靠性專業(yè)管理的基礎和意義，指標成為空中樓閣，失去統(tǒng)計分析的價值，起不得輔助決策的意義。供電可靠性要求

《供電營業(yè)規(guī)則》供電企業(yè)應不斷改善供電可靠性，減少設備檢修和電力系統(tǒng)事故主對用戶的停電次數及每次停電持續(xù)時間。供用電設備計劃檢修應做到統(tǒng)一安排。供用電設備計劃檢修時：對35千伏及以上電壓供電的用戶的停電次數，每年不應超過一次；對10千伏供電的用戶，每年不應超過三次。我國供電可靠性的差距

而同期美國城鄉(xiāng)用戶年均停電時間不到2小時,歐洲發(fā)達國家在1小時左右,韓國不到20分鐘,而在新加坡、日本則不到10分鐘。根據有關研究結果,停電每少供一度電會給用戶帶來40元左右的經濟損失?！景咐抗╇娰|量而造成的損失賠償案2008年5月，某醫(yī)學院設立了微生物實驗室。為此，醫(yī)學院與電力公司簽訂了供電合同。合同對電力公司供電的頻率、電壓、間斷供電時限等方面都作了特殊規(guī)定。到2007年，由于與醫(yī)學院共用同一條電路的某建材公司經常違法用電，電力公司多次警告無效。為了懲罰建材公司，一天，電力公司決定對建材公司進行停電處罰，在停電前一小時通知醫(yī)學院該線路停電。醫(yī)學院微生物實驗室在如此短的時間里無法找到穩(wěn)定的電源，結果造成微生物大量死亡，十多年的醫(yī)學研究從此中斷。電力公司的行為給醫(yī)學院帶來了近百萬元的直接經濟損失及其他不可挽回的損失。醫(yī)學院要求電力公司賠償一切損失，但電力公司卻以維修供電設施為由，拒絕醫(yī)學院的賠償要求，于是，醫(yī)學院訴至當地人民法院?！景咐抗╇娰|量而造成的損失賠償案【法律分析】本案涉及供電人的違約責任問題。供用電合同是指供電人按照國家規(guī)定的標準將電力輸送給用戶，用戶按約定用電并給付電費的協(xié)議。”本案在審理過程中有兩種不同的意見。一種意見認為：電力公司造成該線路供電不正常，是由于建材公司違法用電所導致的，建材公司賠償醫(yī)學院的損失。醫(yī)學院因停電造成的損失，電力公司不負責任，理由是醫(yī)學院已得到電力公司的提前通知。供電質量而造成的損失賠償案

另一種意見認為：電力公司應當賠償醫(yī)學院的全部經濟損失。其理由是：①供電合同是電力公司與醫(yī)學院簽訂的，供電不符合約定是電力公司造成的，醫(yī)學院只能要求電力公司賠償；②電力公司雖然提前通知醫(yī)學院停電之事，但通知時間不符合法律規(guī)定，對其造成的損失應賠償。法院最后認定：電力公司應當賠償醫(yī)學院的經濟損失，其理由：(1)電力公司沒有履行約定送電的義務?！逗贤ā返谝话倨呤艞l規(guī)定：“供電人應當按照國家規(guī)定的供電質量標準和約定安全供電，造成用電人損失的，應當承擔損害賠償責任?！北景钢?，電力公司因違約承擔損害賠償責任的條件已經具備：一是電力公司未按照國家規(guī)定的供電標準和約定安全供電，同時也違反了與醫(yī)學院簽訂的供電合同，其違約行為存在主觀故意；二是由力公司的違約供電給醫(yī)學院造成了損失，存在法律上的因果關系。電力公司應當承擔違約責任。供電質量而造成的損失賠償案

(2)電力公司的通知時間不符合法律規(guī)定?！逗贤ā芬话侔耸畻l規(guī)定：“供電人因供電設施計劃檢修、臨時檢修、依法限電或者用電人違法用電等原因，需要中斷供電時，應當按照國家有關規(guī)定事先通知用電人。未事先通知用電人中斷供電，造成用電人損失的，應當承擔賠償責任?！标P于供電人事先通知用電人義務，《電力供應與使用條例》規(guī)定：除另有約定外，在發(fā)電、供電系統(tǒng)正常運行的情況下，供電企業(yè)應當連續(xù)向用戶供電。因供電設施計劃檢修需要停電時，供電企業(yè)應當提前7天通知用戶或者進行公告；因供電設施臨時檢修需要停止供電時，供電企業(yè)應當提前24小時通知重要用戶。供電質量而造成的損失賠償案

電力公司為故意停電，僅僅提前了1小時通知醫(yī)學院，而醫(yī)學院用電有特殊要求，屬于電力公司的重要用戶，電力公司負有在停電前24小時通知的義務。因此，電力公司既沒有按照合同約定安全供電，也沒有按國家規(guī)定停止供電時提前24小時通知用戶的規(guī)定執(zhí)行，直接造成了醫(yī)學院的損失，根據《合同法》第一百七十九、一百八十條規(guī)定，電力公司應當賠償醫(yī)學院因此所受到的一切損失。(2)電力公司的通知時間不符合法律規(guī)定。《合同法》一百八十條規(guī)定：“供電人因供電設施計劃檢修、臨時檢修、依法限電或者用電人違法用電等原因，需要中斷供電時，應當按照國家有關規(guī)定事先通知用電人。未事先通知用電人中斷供電，造成用電人損失的，應當承擔賠償責任?！标P于供電人事先通知用電人義務，《電力供應與使用條例》規(guī)定：除另有約定外，在發(fā)電、供電系統(tǒng)正常運行的情況下，供電企業(yè)應當連續(xù)向用戶供電。因供電設施計劃檢修需要停電時，供電企業(yè)應當提前7天通知用戶或者進行公告；供電質量而造成的損失賠償案

因供電設施臨時檢修需要停止供電時，供電企業(yè)應當提前24小時通知重要用戶。本案中，電力公司為故意停電，僅僅提前了1小時通知醫(yī)學院，而醫(yī)學院用電有特殊要求，屬于電力公司的重要用戶，電力公司負有在停電前24小時通知的義務。因此，電力公司既沒有按照合同約定安全供電，也沒有按國家規(guī)定停止供電時提前24小時通知用戶的規(guī)定執(zhí)行，直接造成了醫(yī)學院的損失，根據《合同法》第一百七十九、一百八十條規(guī)定，電力公司應當賠償醫(yī)學院因此所受到的一切損失。一、電壓偏差

1、電壓偏差及允許值電壓偏差指在某一時段內，電壓變化偏離額定值的范圍。各電壓等級的允許偏差(1)35kV及以下三相供電額定電壓的±5%;(2)10kV及以下三相供電額定電壓的±7%;(3)低壓220V單相供電的額定電壓的+7%、-10%電壓合格率指標：2、供電電壓變動幅度超差的危害電能質量示意圖2、供電電壓變動幅度超差的危害

1、照明設備2、電動機設備3、電熱設備4、廣播電視、計算機、雷達5、交流接觸器等供電電壓質量的規(guī)定供電電壓有保障，設備運行才正常，

高低偏差有規(guī)定,

電壓高低不一樣，

線間電壓正負七，負十正七壓為相。供用電合同糾紛案

案情09年３月，某縣齊虹區(qū)Ａ號居民樓的電路總閘跳閘停電，Ａ樓居委會向縣供電局報告后，供電局派人前來檢修。電工在沒有查明停電原因的情況下，合閘供電。但是本應為２２０Ｖ的照明電路電壓卻突然升至３８０Ｖ，造成Ａ樓４０戶居民的家用電器不同程度的損壞，總計經濟損失３０萬余元。經專業(yè)技術人員查證，該樓為新建住宅，供電線路完好，居民用電正常，跳閘停電及電壓驟升是因供電局電源輸出電纜線發(fā)生短路所致。Ａ樓４０戶居民委托張某與供電局交涉，要求供電局賠償家用電器損失。而供電局卻稱，造成電線短路電壓升高的原因是用戶擅自增容、線路長期超荷供電。供電設備與居民用電不適應造成事故應由供電局和用戶分擔，不能由供電局賠償全部損失。雙方無法協(xié)商解決，最后張某代表４０戶居民以縣供電局為被告訴之法院。

供用電合同糾紛案

法院受理此案后，經調查發(fā)現，居民使用家用電器沒有限制，該樓居民沒有超負荷用電，事故中４０戶居民損壞的電器均為常規(guī)家用電器。事故發(fā)生的直接原因是電工沒有排除故障盲目送電。供電局工作人員造成他人合法權益損害的，供電局承擔相應的民事責任。因此，法院判決供電局賠償４０戶居民中不能修理的家用電器折價賠償１８萬元，其余電器由供電局負責修理。

評析《中華人民共和國合同法》第１７９條規(guī)定供用電合同中供電人有按照國家規(guī)定的供電質量標準和約定安全供電的義務。此案中供電局應按國家規(guī)定及合同的約定，以２２０Ｖ的電壓向居民樓供電，但電工未查清停電原因的情況下合閘所供的電壓驟升到３８０Ｖ，違反了供用電合同中供電人安全供電的義務，根據第１７９條的規(guī)定，“供電人未按照國家規(guī)定的供電質量標準和約定安全供電，造成用電人損失的，應當承擔損害賠償責任。二、頻率偏差

1．頻率及頻率偏差允許值電網中發(fā)電機發(fā)出的正弦交流電在每秒鐘交變的次數稱為頻率，或叫供電頻率。我國的標準供電頻率為50Hz。電力系統(tǒng)頻率允許偏差應符合國家規(guī)定。國家標準中規(guī)定，在電力系統(tǒng)正常狀況下，供電頻率的允許偏差根據電網裝機容量分為兩種情況：（1）電網裝機容量在300萬kW及以上的，為±0.2Hz。（2）電網裝機容量在300萬kW以下的，為±0.5HZ。在電力系統(tǒng)非正常狀況下，供電頻率允許偏差不應超過±1.0Hz。2.供電頻率偏差超差的危害三、電壓波動和閃變

1.電壓波動和閃變的定義電壓波動是指當電網中出現沖擊性負荷時，會引起無功波動，隨之電壓幅值也波動。閃變是指照度波動的影響，是人眼對燈閃的生理感覺。閃變電壓是沖擊性功率負荷（例如電弧爐、軋鋼、電焊機等）造成供配電系統(tǒng)的波動頻率大于0.01Hz閃變的電壓波動。2.電壓波動和閃變對電網和客戶的危害用戶的沖擊性負荷所引起的電壓波動，危害電網和用戶電氣設備安全。影響照明負荷的照度和壽命，影響電機轉矩、轉速。電壓閃變對人的視覺有影響，容易引起視力疲勞，影響健康和安全生產。3.《電能標準電壓允許波動和閃變》：10kV及以下電壓波動允許值，2.5%。對電壓閃變允許值：0.9%4、抑制電壓波動和閃變的措施（1）采用專用線或專用變壓器單獨供電；（2）采用高一級電壓供電；（3）對大型沖擊性負載，當采取上述措施尚達不到要求時，可裝設能“吸收”沖擊無功功率的靜止型無功補償裝置。四、三相電壓不平衡度及其危害

1．三相電壓不平衡度某些電氣設備僅適用于單相用電，如果將其接在三相供電系統(tǒng)中，一旦安排不合理，就會造成三相電流不平衡。不平衡電流在系統(tǒng)的各相中將產生不同的電壓降，導致電網三相電壓不平衡。三相電壓不平衡的差異程度稱為三相電壓不平衡度。2、標準規(guī)定：正常允許：2%；短時不超過4%3．三相電壓不平衡的危害（1）由于三相電壓不平衡，感應電動機的定子上將產生一個逆序旋轉磁場（2）在變、配電設備中，會降低設備利用率。（3）引起線損增加（4）變流裝置產生較大諧波電流，嚴重影響電能質量；（5）對保護和自動裝置，會引起誤動作。3、三相電壓不平衡的改善措施

1、盡量使三相負荷，三相系統(tǒng)中各相安裝的單相用電設備容量之差應不超過15%。2、定期測量三相接戶線的負載，檢查三相負載是否平衡。不平衡時，應及時進行調整。3、將不對稱負荷接到更高電壓上供電，以上連接點的短路容量Sk足夠大，因為對于單相負荷，Sk大于50倍負荷容量時，就能保證連接點低電壓不平衡度小于2%。五、諧波

在交流電網中，由于許多非線性電氣設備投入運行，其電壓、電流波形實際上不是完全的正弦波形，而是不同程度的非正弦波。根據分析推導，這些非正弦波，可分解成基波分量和具有基波頻率（50Hz）整數倍的其它波形。上述這些非基波頻率的各次波，稱為諧波?；蛘哒f非基波頻率電壓和電流，均稱為諧波電壓和諧波電流。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，在電力系統(tǒng)中，非線性負荷大量增加。這樣的非線性負荷在電網中產生的干擾越來越嚴重，也越來越復雜化，使得電網的供電質量越來越差，對同一電網中的其他用電設備和小型用戶的影響越來越大。在電力系統(tǒng)中，諧波污染與電磁干擾、功率因數降低成為了三大公害。

1、電力系統(tǒng)中的諧波源

（1）電弧加熱設備：如電弧爐、電焊機等。

（2）交流整流的直流用電設備：如電力機車、電解、電鍍等、電腦，彩電，節(jié)能燈、手機充電、電動車等等民用設備。

（3）交流整流再逆變用電設備：如變頻調速、變頻空調、節(jié)能燈等。

（4）開關電源設備：如中頻爐、彩色電視機、電腦、電子整流器等。

2、諧波國家標準規(guī)定：10kV及以下電壓，電壓總諧波崎變率不大于5%。用戶的非線性阻抗負載接入電網引起諧波，用戶必須采取措施予以消除。諧波分析儀3、諧波對電網和用電負荷的危害

（1）由于電網中含有大量的諧波源以及電力電容器、變壓器、電纜、電動機等負荷，這些電氣設備處于經常的變動之中，極易構成串聯(lián)或并聯(lián)的諧振條件。當電網參數配合不利時，在一定的頻率下，形成諧波振蕩，產生過電壓或過電流，危及電力系統(tǒng)的安全運行，引發(fā)輸配電事故的發(fā)生。（2）諧波使電網中感性負載造成過電壓，容性負載造成過電流，對安全運行帶來危害，例如，引起避雷器、斷路器爆炸；干擾電子設備，使計算機誤動作，電子設備誤觸發(fā)；使通訊回路、弱電回路產生雜音，甚至造成故障。變電站的繼電保護和自動裝置誤動跳閘、拒動。

案例分析２：全國政協(xié)禮堂于2004年９月１７日晚舉行“慶祝全國政協(xié)成立五十五周年文藝晚會”用電量較大，舞臺燈光照明采用三相可控硅調光，就負載性質來說，非線性負載比例較大。經檢測會場４＃配電箱，最大用線電流為８７Ａ，而中性線電流卻是１７４Ａ遠遠高于相線電流。采用紅外測溫儀對中性線橡膠電纜外皮進行測溫，發(fā)現高達９８℃，超過技術規(guī)范６５℃的規(guī)定，并且可以直接觀察到線皮軟化和變色的現象，引燃部分絕緣材料的危險狀態(tài)。

經初步判斷，這是由于采用可控硅調光，就負載性質來說是非線性負載；由于中性線截面不夠，從而引起中性線嚴重過載出現引燃電纜線皮的現象發(fā)生。

隨后，在原來中性線的兩端并接另一條截面較大的臨時線路，上述中性線過載現象立即消失。

3、諧波對電網和用電負荷的危害

（3）對旋轉的發(fā)電機、電動機，由于諧波電流或諧波電壓在定子繞組、轉子回路及鐵芯中產生附加損耗，從而降低發(fā)輸電及用電設備的效率，更為嚴重的是諧波振蕩容易使汽輪發(fā)電機產生震蕩力距，可能引起機械共振，造成汽輪機葉片扭曲及產生疲勞循環(huán)。(4)由于諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖，不僅導致變壓器、電容器等電氣設備的磁滯及渦流損耗增加，而且使絕緣材料承受的電應力增大。諧波電流能使變壓器的銅耗增加，所以變壓器在嚴重的諧波負荷下將產生局部過熱，噪聲增大，從而加速絕緣老化，縮短變壓器等電氣設備的使用壽命，降低供電可靠性。（5）電網諧波將使測量儀表、計量裝置產生誤差，達不到正確指示及計量，同時影響電能計量準確度等。斷路器開斷諧波含量較高的電流時，斷路器的遮斷能力將大大降低，造成電弧重燃，發(fā)生短路，甚至斷路器爆炸。4、諧波治理的基本方法

誰污染誰治理的原則，應該在非線性用電設備處分散治理1、減少非線性用電設備與電源間的電氣距離。也就是減少系統(tǒng)阻抗，換句話說就是提高供電電壓等級。例如，在麗水電業(yè)局的遂昌鋼廠就取得了不錯效果，該鋼廠原是用35kV供電，由兩個110kV變電所各架設一回35kV專線供電，而它的主要用電設備是電弧爐，雖然進行了五次、七次諧波治理，但在110kV的

35kV母線上測得諧波分量仍接近或稍超國家標準。但在麗水局在遂昌新建了一個220kV變電所而且離該鋼廠僅4km左右，用5回35kV專線供電，使

35kV母線的諧波分量控制在國家標準以內，此外該廠還使用了較大容量的同步發(fā)電機，使這些非線性負荷的電氣距離大大下降，使該廠生產的諧波對電網的危害性下降，這種方法投資是最大的，往往需要和電網發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調。

2、諧波的隔離

非線性用電設備產生的諧波，它不僅直接影響到本級電網，而且經過變壓器后，還會影響到上幾級電網。如何把這些非線性用電設備產生的諧波不影響或少影響其他幾級電網，這也是諧波治理的一個基本方法。這一方法在電網中廣泛采用，發(fā)電機發(fā)出的電能經過Y/△、Y0/△、Y0/Y等接線組別的變壓器，把發(fā)電機產生的三次、九次等零序分量的諧波與上級電網隔離開來，因此在

110kV以上高壓電網上，三、九次諧波分量很小，幾乎是零。而10kV由于大多數配變?yōu)閅/Y0接線，35kV也有少量Y/Y0接線的直配變，因此在

10kV和35kV系統(tǒng)中三、九次諧波分量會比高壓電網大。為了減少低壓對10kV電網的影響，我局現在10kV配電系統(tǒng)中推廣使用了D，yn11接線組別的配電變壓器，有效的減少了三、九次諧波的影響。

3、安裝濾波器

目前對變電所側和用戶側諧波治理的方法，多采用安裝濾波器來減少諧波分量。濾波器分為有源濾波器和無源濾波器兩大類。

有源濾波器的基本工作原理是把電源側的電流波型與正弦波相比較，差額部分由有源濾波器進行補償，這是諧波治理的發(fā)展方向。目前由于功率電子元件容量做不大、電壓做不高，而且成本很高，因此在現階段不可能大量推廣應用。隨著科學技術的發(fā)展，功率電子元件的成本下降，這一技術一定會在諧波治理上占主導地位的。

無源濾波器

無源濾波器是通過L、C串聯(lián)或并聯(lián)，使其在某次諧波產生諧振，當發(fā)生串聯(lián)諧振時，使濾波器兩端該次諧波的電壓很小，幾乎接近零，這類濾波器往往接在變壓器的二次側出口處，從而使變壓器的一次側該次諧波的分量也很小，達到對該次諧波治理的目的。串聯(lián)無源濾波器多用于對五、七、十一次諧波治理中，而且往往同時采用兩組以上濾波器，諧振在五、七次，同時起補償電容器組的作用。目前，在電力行業(yè)中，它多用于35kV和110kV變電所的10kV母線上，兩組濾波器中的電容器容量大于變電所無功補償容量，串聯(lián)電感后，諧振在五、七次諧波頻率中，使無源濾波器一物二用，4、變頻器的諧波治理

在發(fā)達國家中是變頻器和變頻器諧波治理設備是配套供應的，由于變頻器的設備價格和配套的變頻器諧波治理設備的價格相差不多，我國的好多用戶，往往只安裝變頻器，不安裝配套的諧波治理設備。隨著變頻技術的推廣，會使電網中的諧波影響加劇，因此希望用電管理部門做好用戶工作，做到變頻器與配套的諧波裝置二者同時設計，一起投運。

（3）對旋轉的發(fā)電機、電動機，由于諧波電流或諧波電壓在定子繞組、轉子回路及鐵芯中產生附加損耗，從而降低發(fā)輸電及用電設備的效率，更為嚴重的是諧波振蕩容易使汽輪發(fā)電機產生震蕩力距，可能引起機械共振，造成汽輪機葉片扭曲及產生疲勞循環(huán)。(4)由于諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖，不僅導致變壓器、電容器等電氣設備的磁滯及渦流損耗增加，而且使絕緣材料承受的電應力增大。諧波電流能使變壓器的銅耗增加，所以變壓器在嚴重的諧波負荷下將產生局部過熱，噪聲增大，從而加速絕緣老化，縮短變壓器等電氣設備的使用壽命，降低供電可靠性。（5）電網諧波將使測量儀表、計量裝置產生誤差，達不到正確指示及計量，同時影響電能計量準確度等。斷路器開斷諧波含量較高的電流時，斷路器的遮斷能力將大大降低，造成電弧重燃，發(fā)生短路，甚至斷路器爆炸。保證電能質量的電網建設一、10kV架空線路電壓損失速算架空鋁線十千伏，電壓損失百分數;電流輸距積六折，除以導線截面積;輸距千米電流安，截面毫方記清楚已知損失求截面，選個截面試試看。電流：輸送電流（A）10KV千瓦百七輸距：輸送距離（KM）【案例】1000kW高壓電機10KM保證電能質量的技術措施按功率計算三相用電設備負荷電流的口訣之二

一、口訣●10千伏百六，六千伏百十；●若為千瓦，在加一成。

二、說明這個口訣是以kVA（或kvar）為單位的三相用電設備為準，按10kV或6kV額定電壓計算電流。對于以kW為單位的電動機，口訣單獨作了說明。1、口訣前一句的：“百六”是指“百分之六”即0.06；“百十”是指“百分之十”即0.1?！?0千伏百六”是指額定電壓為10kV時，三相設備每100kVA（包括kvar)為6個電流，每1kVA的電流為0.06A。計算時，只要“將千伏安數乘以0.06”就是電流數。2、對于以“kW”為功率單位的高壓電動機，其電流的計算，可先把“kW”看成是“千伏安”，同上面