電能質(zhì)量背景知識

關(guān)于電能質(zhì)量背景知識什么是電能質(zhì)量定義：描述電力系統(tǒng)或供電系統(tǒng)性能的測量方法的總稱。

由于電壓、電流或頻率偏差引起的，用戶設(shè)備工作異?；驌p壞的任何電力問題，都屬于電能質(zhì)量問題。電能質(zhì)量主要參數(shù)（指標(biāo)）：電壓偏差；頻率偏差；功率因數(shù)低三相電壓不平衡度；諧波（波形畸變）；電壓波動與閃變；暫時過電壓與瞬態(tài)過電壓。第2頁,共32頁，2024年2月25日，星期天電能質(zhì)量問題的危害設(shè)備過熱、燒毀（中性線、電機(jī)、變頻器、變壓器）電容器擊穿計(jì)算機(jī)復(fù)位、保護(hù)裝置誤動作或設(shè)備工作異常功率因數(shù)下降，無功功率增加，付出更多的電費(fèi)第3頁,共32頁，2024年2月25日，星期天基本概念

與

術(shù)語瞬態(tài)：半個周波（10ms)以內(nèi)暫態(tài)：從10ms到1min穩(wěn)態(tài)：1min以上瞬變----瞬態(tài)概念驟升，驟降----暫態(tài)概念過電壓，低電壓，電壓中斷----穩(wěn)態(tài)概念電壓波動閃變諧波第4頁,共32頁，2024年2月25日，星期天類別頻譜條件持續(xù)時間電壓大小脈沖納秒5nsrise<50ns微秒1μsrise50ns~1ms毫秒0.1msrise>1ms振蕩低頻<5KHZ0.3~50ms0~4pu中頻5~500KHZ20μs0~8pu高頻0.5~5MHZ5μs0~4pu電壓的短暫變化第5頁,共32頁，2024年2月25日，星期天類別持續(xù)時間電壓大小瞬時下陷0.5－30周0.1－0.9pu上升0.5－30周1.1－1.8pu暫時中斷0.5周－3s<0.1pu下陷30周－3s0.1－0.9pu上升30周－3s1.1－1.8pu短時中斷3s－1min<0.1pu下陷3s－1min0.1－0.9pu上升3s－1min1.1－1.8pu電壓的短期變化第6頁,共32頁，2024年2月25日，星期天類別持續(xù)時間電壓大小持續(xù)中斷>1min0.0pu欠電壓>1min0.8to0.9pu過電壓>1min1.1to1.2pu電壓的長期變化第7頁,共32頁，2024年2月25日，星期天計(jì)算機(jī)商用設(shè)備制造協(xié)會

CBEMA曲線商用設(shè)備所能承受的交流電壓波動范圍瞬變±130％驟升：＋106％～130％驟降：0～

－90%過壓+106％欠壓-90%中斷-60％第8頁,共32頁，2024年2月25日，星期天電壓波動造成的危害IT設(shè)備 當(dāng)電壓波動超過40％，持續(xù)時間超過12個周波（0.24s）時，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。PLC（可編程控制器）：早期的產(chǎn)品，電壓低于10％時，可工作15個周波（0.3s）；電壓低于(50～60)％時，停止工作；數(shù)控設(shè)備： 為保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全，工作電壓波動范圍一般為10％，當(dāng)電壓低于此值、持續(xù)時間超過2～3個周波（0.04～0.06s）時，保護(hù)性停機(jī)。變頻調(diào)速 當(dāng)?shù)陀陬~定電壓70％，持續(xù)時間超過6個周波(0.12s)時停機(jī)。精細(xì)加工業(yè)中的電機(jī)，電壓波動10％、持續(xù)時間超過3個周波時，停機(jī)。電機(jī) 當(dāng)電壓波動超過（50－30）％、持續(xù)時間超過1個周波，控制開關(guān)就會跳閘。第9頁,共32頁，2024年2月25日，星期天諧波非線性負(fù)載產(chǎn)生諧波；頻率是50Hz的整數(shù)倍；除絕對的正弦/余弦波外，任何其他波形均含諧波第10頁,共32頁，2024年2月25日，星期天典型諧波產(chǎn)生源電子開關(guān)型:各種交直流換流裝置、變頻裝置鐵磁飽和型:各種鐵芯設(shè)備,如變壓器、電抗器等，其鐵磁飽和特性呈現(xiàn)非線性電弧型:各種煉鋼電弧爐、交流電弧焊機(jī)第11頁,共32頁，2024年2月25日，星期天非正弦（余弦）波形的分析非正弦波信號通過傅立葉分析，可分解為多個不同頻率的正弦波疊加3次諧波疊加29次諧波疊加第12頁,共32頁，2024年2月25日，星期天非正弦波信號通過傅立葉分析，可分解為多個不同頻率的正弦波疊加非正弦（余弦）波形的分析第13頁,共32頁，2024年2月25日，星期天諧波種類偶次諧波:2nd,4th,6th,8th…奇次諧波:3rd,5th,7th,11th…正序諧波:(3n+1)4th,7th,10th…負(fù)序諧波:(3n-1)2nd,5th,8th…零序諧波:(3n)3rd,6th,9th…電壓諧波總畸變率(失真率):V(THD)第14頁,共32頁，2024年2月25日，星期天諧波的危害設(shè)備過熱、中性線電流大、斷路器動作；功率因數(shù)下降，電費(fèi)增加；供電波形產(chǎn)生畸變，精密設(shè)備工作異常；測試計(jì)量器具顯示不準(zhǔn)；干擾通信系統(tǒng)第15頁,共32頁，2024年2月25日，星期天功率因數(shù)相移功率因數(shù)（DPF）:

不考慮諧波的影響，電流與電壓相位差的余弦值（cosφ）jφIUUI功率因數(shù)（PF）：有功功率與視在功率的比值。與相移和諧波相關(guān)。功率因數(shù)低，意味著付出更多電費(fèi)。第16頁,共32頁，2024年2月25日，星期天諧波造成PF降低的數(shù)學(xué)原理三角函數(shù)的正交特性兩個不同三角函數(shù)乘積，在周期內(nèi)的積分等于0；兩個相同三角函數(shù)乘積，在周期內(nèi)的積分不等于0；結(jié)論：只有同頻（同相）的電壓、電流相乘，才產(chǎn)生有功功率。第17頁,共32頁，2024年2月25日，星期天諧波降低PF實(shí)例負(fù)載電流中含有3次、5次等諧波成分，負(fù)載的輸入電壓為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，根據(jù)三角函數(shù)的正交特性，當(dāng)計(jì)算負(fù)載上的功率時，，，……即：高次諧波的有功功率為0。諧波含量越高，功率因數(shù)越低。第18頁,共32頁，2024年2月25日，星期天諧波造成波形畸變基波與2次諧波無相差疊加基波與2次諧波有相差疊加基波與3次諧波無相差疊加基波與3次諧波有相差疊加第19頁,共32頁，2024年2月25日，星期天GB/T15945—95電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差；GB12325—90電能質(zhì)量供電電壓允許偏差；GB/T14549—93電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波；GB12326—2000電能質(zhì)量電壓允許波動和閃變；GB/T15543—95電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度；GB/T18481—2001電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓；GB17625.1—1998低壓電氣及電子設(shè)備諧波電流限值；IEEE標(biāo)準(zhǔn)1159—1995EN50160電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)第20頁,共32頁，2024年2月25日，星期天電能質(zhì)量國標(biāo)摘要1《GB/T15945—95電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》一般不得超過±0.2Hz，最大可放寬至±0.5Hz《GB12325—90電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》10KV以下三相電壓允許偏差為±7％220V單相電壓允許偏差為＋7％－10％《GB/T14549—93電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》380V系統(tǒng)電壓總諧波畸變率小于5.0％，奇次諧波電壓含有率小于4.0％，偶次諧波電壓含有率小于2.0%《GB/T15543—95電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2％，短時不超過4％，接于公共接點(diǎn)的每個用戶所引起的不平衡度允許值為1.3％第21頁,共32頁，2024年2月25日，星期天電能質(zhì)量國標(biāo)摘要2《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549-93電網(wǎng)標(biāo)稱電壓KV電壓總諧波畸變率%各次諧波電壓含有率：%奇次（3、5、7、9、11...)偶次(2、4、6、8、10...)0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.8第22頁,共32頁，2024年2月25日，星期天電能質(zhì)量國標(biāo)摘要3《電壓變動和閃變的限值GB12326—2000》電壓等級LVMVHVPSt1.00.9(1.0)0.8PLt0.80.7(0.8)0.6注:PSt測量周期為10min,PLt測量周期為2h;MV括號中值僅適用于pcc連接的所有用戶為同電壓等級的用戶場合。電壓變動限值(%)r,h-1LV、MVHVr≤1431＜r≤1032.510＜r≤10021.5100＜r≤10001.251第23頁,共32頁，2024年2月25日，星期天誰會在意電能質(zhì)量供電局制造業(yè)動力部門過程工業(yè)（冶金，石化）數(shù)據(jù)中心，運(yùn)維部門軍隊(duì)工業(yè)&政府事業(yè)集成商電能治理公司第24頁,共32頁，2024年2月25日，星期天客戶行業(yè)：電力客戶名稱：朔州供電局部門：生計(jì)科面臨問題：生計(jì)科總體負(fù)責(zé)電能質(zhì)量問題，承擔(dān)著下屬二十多所變電站電能質(zhì)量的巡檢任務(wù)。購買電能質(zhì)量分析儀用于變電站PT(100V),CT(5A)輸出端的電能質(zhì)量定期巡檢。案例1：朔州供電局第25頁,共32頁，2024年2月25日，星期天客戶行業(yè)：電力客戶名稱：包頭供電局部門：營銷用電監(jiān)察科面臨問題1.變電站PT(100V),CT(5A)輸出端電能質(zhì)量需要定期巡檢。2.由于電能質(zhì)量問題，與部分大客戶端產(chǎn)生糾紛，需判定責(zé)任。

案例2：包頭供電局第26頁,共32頁，2024年2月25日，星期天客戶行業(yè)：制造業(yè)客戶名稱：和艦科技（蘇州）有限公司部門：廠務(wù)部面臨問題晶圓生產(chǎn)廠商，有兩條電力進(jìn)線，其中一條的功率因數(shù)0.93，工程師希望能查找出原因。由于經(jīng)常有設(shè)備發(fā)生改變，工程師希望通過定時地進(jìn)行監(jiān)測諧波等參數(shù)的變化趨勢，及時督促相關(guān)部門整改。原有的臺式電能質(zhì)量分析儀現(xiàn)場使用不便，也不直觀。

案例3：和艦科技第27頁,共32頁，2024年2月25日，星期天客戶行業(yè)：制造業(yè)客戶名稱：北京巴可利亞德電子科技有限公司部門：售后工程部面臨問題生產(chǎn)的全彩LED顯示器，在工廠檢測無缺陷，但在個別用戶側(cè)實(shí)際使用中頻繁出現(xiàn)故障。用戶投訴，影響到銷售。設(shè)備安裝前，用分析儀對電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測分析。如有電能質(zhì)量問題，先建議用戶采取措施改善電能質(zhì)量，杜絕了由于用戶電能質(zhì)量問題所產(chǎn)生的產(chǎn)品投訴，提高了該公司產(chǎn)品的認(rèn)知度，為后續(xù)銷售打下基礎(chǔ)。案例4：北京巴可利亞德電子科技公司第28頁,共32頁，2024年2月25日，星期天客戶行業(yè)：制造業(yè)子行業(yè)：電氣設(shè)備、電源制造企業(yè)客戶名稱：中科院北京科諾偉業(yè)科技有限公司部門：質(zhì)檢部面臨問題生產(chǎn)220VUPS，客戶抱怨一些控制系統(tǒng)因UPS輸出信號中的諧波及電壓不穩(wěn)導(dǎo)致設(shè)備損壞，還有客戶反映產(chǎn)品的功率達(dá)不到要求。通過電能分析，及時得到產(chǎn)品的全面電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，消除客戶對產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量的懷疑。案例5：中科院科諾偉業(yè)公司第29頁,共32頁，2024年2月25日，星期天客戶行業(yè)：制造業(yè)子行業(yè)：煙草制造企業(yè)客戶名稱：上海煙草（集團(tuán)）公司部門：設(shè)備科面臨問題生產(chǎn)線大量使用變頻調(diào)速設(shè)備和電機(jī)，造成對企業(yè)內(nèi)部的諧波污染和電能質(zhì)量危害。用戶希望掌握全廠的動力系統(tǒng)的電能質(zhì)量參數(shù)，從而為諧波治理及監(jiān)控供電狀況提供有力的數(shù)據(jù)支持。為企業(yè)節(jié)省大量的費(fèi)用，避免生產(chǎn)安全隱患。案例6：上海煙草集團(tuán)第30頁,共32頁，2024年2月25日，