電能質量在線監測裝置、電能質量治理 電能質量在線監測裝置、電能質量治理 

1、什么是電能質量

電能質量可以理解為：導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、暫時或瞬態過電壓、波形畸變（諧波）、電壓暫降、中斷、暫升，以及供電連續性等，
      其中：
（1）供電質量：其技術含義是指電壓質量和供電可靠性，非技術含義是指服務質量。包活供電企業對用戶投訴的反映速度以及電價組成的合理性、透明度等；
（2）用電質量：包活電流質量與反映供用電雙方相互作用和影響中的用電方的權利、責任和義務，也包括電力用戶是否按期、如數交納電費等；
（3）電壓質量：是以實際電壓與理想電壓的偏差，反映供電企業向用戶供應的電能是否合格的概念。這個定義能包括大多數電能質量問題，但不能包括頻率造成的電能質量問題，也不包括用電設備對電網電能質呈的影響和污染。
（4）電流質量：反映了與電壓質量有密切關系的電流的變化，是電力用戶除對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行。這個定義有助于電網電能質量的改善和降低線損，但不能概活大多數因電壓原因造成的電能質是問題。

 

2、什么是頻率偏差？

        頻率偏差是指電力系統在正常運行條件下，系統頻率的實際值與標稱值之差。

        頻率偏差表達式為：

頻率偏差=實際頻率-標稱頻率（我國系統標稱領率為50HZ,國外有60HZ的】

        我國規定50Hz正弦波為系統的標準頻率，正常領率標準為50Hz±0.2Hz,系統容量較小時，可放寬到50Hz±0.5Hz.標準GB/T15945-1995《電力系統頻率允許偏差》中并沒有說明系統容星大小的界線，全國供用電規則中規定了供電局供電煩率的允許偏差：電網容星在3000MW及以上者為02Hz，電網容量在3000MW以下者為0.5Hz。實際運行中，我國各跨省電力系統頻率的允許偏差都保持在+0.1~-0.1Hz的范圍內。

 

3、什么是電壓偏差？

供配電系統改變運行方式和負荷緩慢地變化會使供配電系統各點的電壓也隨之變化，這時各點的實際電壓與系統標稱電壓之差?U稱為電壓偏差，電壓偏差?U也常用與系統標稱電壓的百分表示。即：

 

?U=	U-Un	*100%
	Un

 

式中：?U--電壓偏差百分比；U--實際電壓；Un--電網標稱電壓；

 

電壓偏差的改善措施：

  產生電壓偏差的根本原因是電流通過系統元件時造成的電壓損失。對于供配電系統來說。如果系統中用電負荷不變，區域變電站提供的母線電壓也不變，則系統沿線的電壓損失小變，這時沿線各點電壓偏差就不會改變。但事實上系統中的實際負荷是在*大負荷和*小負荷之間不斷變化的，因此沿線某點電壓偏差也就在電壓偏差*大值和電壓偏差*小值之間變動：
 

(一)供配電系統供電端的高壓方式：
       供配電系統要將電壓限制在規定的范圍內.須進行電壓調節。對于電力系統來說，應采取合適的調壓方式保證向用戶供應電壓合格的電能。

常用的調壓方式有：
（1）逆調壓。

逆調壓就是負荷大時電網電壓向高調，負荷小時電網電壓向低調。以恰當地補償純網的損失。110/35/10kV變壓器為調壓變壓器，變壓器二次側母線電壓，利用變壓器的有載調壓分接頭，隨著負荷的大小進行調節。當負荷大時，線路電壓損失大，為保證用戶端的電壓偏差不超過規定值，將母線電壓調高；當負荷小時，線路電壓損失小，為保證用戶端的電壓不超過規定值。將母線電壓調低。

（2）穩壓（常調壓）。

       無論負荷如何變化，均保持調壓的樞紐點的電壓不變。這種方法既很因難，也不經濟，只有在線路長度、負荷配置到比較理想的情況下，才易達到。
（3）不調壓。

       不作有載調壓處理，這時，對于相同的系統。負荷大時，由于線路上電壓損失大，電壓負偏差就大；負荷小時，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）中低壓系統電壓偏差的改善措施
       中低壓系統限制和減少電壓偏差的系統措施有：正確選擇變壓器的電壓分接頭；降低系統阻抗；采用無功功率補償措施：平衡三相負荷等。

（1）正確選擇變壓器的電壓分接頭，系統中各點電壓水平高低不一，合理選擇變壓的分接頭，可對電壓水平進行調整，將實際電壓與額定電壓的偏差限制在一定的范圍。
（2）降低系統阻抗。電壓偏差與電壓損失有極大的相關性，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，在經濟技術合理時，采用如下措施，可減少
壓損失。
①減少變壓級數，可降低變壓器產生的電壓損失
②增勖加線路截面，可減小線路阻抗，減少線路電壓損失。
③因為電纜線路的電抗值比相同截面的架空線路和普通絕緣導線小得多，用電纜線路替代架空線路或普通絕緣導線，可有效減少電壓損失。
（3）采取無功功率補償措施。從電壓損失的計算公式可知，電壓損失的大小取決于元件阻抗和有功功率、無功功率的大小。有功功率大小不能做變，而無功功率可以通過補償措施減小。因此，合理
用無功功率補償措施，使用以高壓為主要目的自動無功補償裝置，當負荷變化時，相應調整電容器的接入容量，可有效降低系統電壓損失，從而在一定程度上縮小電壓偏差的范圍」
（4）平衡三相負荷。在三相四線制時，如三相負荷分布不均，將產生零序電壓，使零點移位，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，在分配單相負荷時，應盡量做到三相平衡。

 

4、什么是三相不平衡？
       是指在電力系統中三相電流〔或電壓)幅值不一致，且幅值差超過規定范圍。電力系統三相不平衡是由于三相負載不平衡以及系統元件三相參數不對稱所致。電力系統三相電壓平衡的狀況是電能質量的主要指標之一。三相不平衡將導致旋轉電機附加發熱和振動，變壓器漏磁增加和局部過熱，電網線損增大以及多種保護和自動裝晉誤動等等。

 

由不對稱負荷引起的電網三相不平衡可以采取的解決辦法：
（1）將不對稱負荷分散接在不同的供電點，以減少集中連接造成不平衡度嚴重超標的問題；
（2）使用交叉換相等辦法使不對稱負荷合理分配到各相，盡量使其平衡化；
（3）加大負荷接入點的短路容量，如改變網絡或提高供電電壓級別提高系統承受不平衡負荷的能力；
（4）裝設平衡裝置。簡要列出以上幾種解決三相電匠或電流不平衡對電網及電能質量危害的技術指施。

 

5、什么是電壓暫降、中斷、暫升？

電壓暫升：電力系統中某點工頻電壓方均根值暫時升高至1.1~1.8p.u.，并在短暫持續 10ms~1min 后恢復正常的現象。
電壓暫降：電力系統中某點工頻電壓方均根值暫時降低至0.01-0.9p.u.，并在短暫特續 10ms~1min 后恢復正常的現象。
短時中斷：一相或多相電壓瞬時降低到0.01p.u.以下，且持續時間為 10ms-1min。

 

6、什么是電壓波動與閃變?

電壓波動和閃變是指一系列電壓隨機變動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，它是電能質置的一個至要技術指標。電壓波動和閃變的危害表現在：

①照明燈光閃爍，引起人的視覺不適和疲勞，彭響工效；

②電視機畫面亮度變化，垂直和水平幅度搖動；

③電動機轉速不均勻，形響產品質量；

④使電子儀器、電子計真機、自動控制設備等工作不正常；

⑤影響對電壓波動較敏感的工藝或試驗結果，電壓波動值為電壓調幅波中相鄰兩個極值電壓Um.和U、,均方根之差?U,常以其額定電壓UN的百分數表示其相對百分值中國國家標準GB12326-90《電能質量電壓允許波動和閃變》規定在公共供電點的電壓波動允許值。

通常采取的技術措施有：

①改進運行操作和工藝。如電動機降壓起動等技術指施，電弧爐電極升降的自動調節和將爐料中大的廢鋼鐵塊加以破碎等。

②提高供電能力。架設專線將大容量沖擊性負荷用戶接至較高電壓等級的供電系統。

③安裝補償解。采用快速響應的靜止無功補償器或靜止無功發生器對負荷波動進行實時動態補償，是常用的技術指施。
在電力系統中具有沖擊性功華率的負荷（如軋機、電弧爐)時，電力網中的電壓降將發生相應變化，導致電壓波動。沖擊性負荷可分為周期性沖擊負荷和非同期性沖擊負荷兩類，其中周期性或近似周期性的沖擊性負荷的影響更為嚴重。電壓波動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范圍內的電壓波動值，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值，把電壓變動而引起人對燈閃的主觀覺叫閃變”。廣義的閃變包括電壓波動的全部有害作用，但不能以電壓波動來代替閃變，因為閃變是人對照度波動的主觀視感。

 閃變的主要決定因素：

①供電電壓波動的幅值、頻度和波形；

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

 

7、什么是諧波

       諧波是指對周期性非正弦交流量進行傅里葉級數分解所得到的大于基波須率整數倍的各次分量，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前電力系統中影響電能質量的一大“公害”。

       從嚴格的意義來講，諧波是指電流中所含有的顏率為基波的整數倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數分解，其余大于基波頻率的電流產生的電量。從廣義上講，由于交流電網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“諧波這個詞的意義已經變得與原意有些不符。正是因為廣義的諧波概念，才有了“分數諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說法。
       諧波產生的原因主要有：由于正弦電壓加壓于非線性負載，基波電流發生畸變產生諧波。主要非線性負載有UPS、開關電源、整流器、變頻器、逆變器等。泛音是物理學上的諧波，但次數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）諧波超標治理措施
        對于電網的諧波用戶，供電部門要定期或不定期進行諧波測量，凡超過規定允許值的用戶由客戶服務中心或鄉村電管部負責書面通知并督促限期進行諧波治理，生產技術部負責協助用戶制定諧波治理方案，對拒不整改或經治理諧波仍未達標的用戶，供電部門按相關程序進行限電或中止供電。因諧波引起對電網或用戶造成的損失，由諧波產生用戶全部負責；
（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裝接電的設計審核中須有諧波審查項目，對諧波值超標的應有治理措施。新建或增容的諧波源用戶在工程交接驗收試驗中，須有諧波測試報告。對監測結果超標的，不允許并網運行。

      設計部門在設計電容器組時，應根據連接點的電網參數，核算諧波諧振和放大的可能性，必要時，通過實測背景諧波電壓和諧波阻抗，進行詳細核算。在電網或用戶集中安裝的大型補償（或濾波）電容器組派工驗收時，應有諧波測試項目，電容器投入時，實測諧波電壓放大率應不大于1.5倍。否測，應采取限制措施后，方可投入運行。

 

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