电能质量是什么？超标的影响体现在那些方面,怎么治理
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电能质量控制工程系统仿真设计的主要内容：收集整理对象的供配用 电资料；确定电能质量考核点及考核内容；电能质量限值计算；用户 电能质量干扰计算；电能质量控制系统构成设计与参数计算；电能质 量控制系统仿真及优化。
电能质量控制工程系统仿真设计的用途： 电能质量治理公司设计并优化电能质量控制工程； 电网公司或电力用户校核电能质量控制工程的设计； 配电网重构的安全稳定运行校核和参数优化； 配电网故障诊断分析及解决方案仿真；
电能质量问题的影响（1）
• （5）三相电压不平衡 原因:电力线负荷的增减、不平衡设备机 器的增设等因素造成特定的单相重负荷 。因此，产生电压、电流波形的变形， 电压下降和逆相电压
电能质量问题的影响（1）
• 2.3 超标的危害
• （5）三相电压不平衡
• 电机附加发热，并引起二倍频的附加振动力矩使电机负载能力降低（图5、表4） ；
电压
无功功率
故雷 障击
电力系统电磁现象
理想波形
电能质量定义
Power Quality——电能质量（电源质量、电力质量、电力 品质） ➢ 导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率
偏差。 ➢ 合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置
的接地系统是都适合于该设备正常工作的。 ➢ 在电力系统中某一指定点上电的特性，这些特性可根据
• 阻波器（TRAP） 阻止高频载波信号进入开关站或分支线电力设备的电气设备。
电能质量控制技术——术语
• 晶闸管可控串联补偿器（TCSC）thyristor controlled series compensator 一种容性电抗补偿器，它由一个串联电容器组并上一个晶闸管控制电抗器组成，用以提供平稳变化的串联容性电抗。
电能质量问题的影响（1）
• （3）谐波超标
• 降低电力设备的利用率，使电气设备（如旋转电机、电容器、变压器）以及导线（
如低压中性线、电缆、母排等）过载运行（发热、振动、异常声响等），缩短使用
寿命、增加线损；
• 降低断路器遮断容量。 • 馈供给整流负荷的普通电力变压器，其出力应相应的降低。降低值和变压器的杂损比（即
电能质量问题的影响（1）
• （3）谐波
• 非线性负载产生谐波； • 频率是50Hz的整数倍； • 除绝对的正弦/余弦波外，任何其他波形均含谐波，如：方波，矩形波
f(t) A
t
O
0.5T
T
正弦全波整流波形
电能质量问题的影响（1）
• （3）谐波产生
• 电子开关型:各种交直流换流装置、变频装置 • 铁磁饱和型:各种铁芯设备, 如变压器、电抗器等，其铁磁饱 和特性呈现非线性 • 电弧型:各种炼钢电弧炉、交流电弧焊机
• 静止同步串联补偿器（SSSC）static synchronous series compensator 一种没有外部电源供电的、作为串联方式运行的静止同步无功补偿设备。
电能质量问题的影响（1）
• （5）三相电压不平衡
• 引起以负序分量为启动元件的多种保护误动作； • 换流设备产生附加的谐波电流（非特征谐波）； • 变压器负载能力下降； • 在低压配电线路中，引起照明灯的寿命缩短或烧损、电视机损坏、中性线过负荷等
； • 引起线损及线路电压损失增大；
电能质量问题的影响（1）
已发布的电能质量治理装置的国家标准
GB/T 20297-2006 《静止无功补偿装置(SVC)现场试验》； GB/T 20298-2006 《静止无功补偿装置(SVC)功能特性》； GB/T 15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》； GB/T 26868-2011 《高压滤波装置设计与应用导则》； GB/T 22582-2008 《电力电容器低压功率因数补偿装置》； GB/T 50227-2008 《并联电容器装置设计规范》； GB/T 25839-2010 《 零过渡过程低压动态无功补偿装置》； GB/T 26870-2011 《滤波器和并联电容器在受谐波影响的工业 交流电网中的应用》。
公用电网电能质量主要规定和限值
公用电网电能质量主要规定和限值
说 明：①暂时过电压包括工频过电压 和谐振过电压。瞬态过电压包括操作过 电压和雷击过电压；②工频过电压 1.0p.u.=Um/ 3 。谐振过电压和操作 过电压 1.0p.u.= 2 Um/ 3 ；③还对空 载线路分闸过电压、断路器开断并联补 偿装置及变 压器等瞬态过电压限值作 出了规定。
公用电网电能质量主要规定和限值
治理基础
电能质量控制技术
电能质量控制技术：改善输配电网电能质量的技术。 电能质量控制技术包括用户定制电力（Custom Power,CP）技术和柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission Systems,FACTS）技术。 CP技术：CP技术是面向配电系统的，其主要功能是提高用户端供电的可靠性和电能质量。 FACTS技术：FACTS技术是针对输电系统的，其基本作用是控制输电系统中的潮流和提高输电线路的 输送能力，以保证输电系统的稳定性和电能质量。 展望未来：CP技术和FACTS技术的概念是二十世纪八十年代末被提出来的，两者都是电力电子技术在 电力系统中的应用，它们代表了电力系统技术的一个主要发展方向，其应用将会越来越广泛。
电能质量问题的影响（1）
电能质量问题的影响（1）
电能质量问题的影响（1）
（8）电压波形缺口 由变流装置换相过程造成的电压波形缺口可能影响交流装置的
同步或以电压过零进行控制的电子装置正常工作。注意，电压缺 口虽然属于波形畸变，但不能用谐波分析来说明它的影响。一般 用缺口的深度和面积描述。
质量标准
公用电网电能质量主要规定和限值
公用电网电能质量主要规定和限值
公用电网电能质量主要规定和限值
（ 1）整数次谐波： 40 次谐波以下的总畸变率 （ THD）不超过 8% ，且各次谐波上限均有 明确规定。 （ 2）间谐波：缺乏公 认的实验数据，未作规 定（但 IEC 61000-2-4 规定一般限值为 0.2% ）
（6）暂时过电压和瞬态过电压 使设备绝缘破坏，引发事故
（7）电压暂降（包括短时中断） 引起变速驱动装置（ASD）跳闸、程序逻辑控制器（PLC）损 坏、各种数字式自动控制装置误动、计算机系统失常，数据丢 失； 导致相关加工生产线（例如塑料、玻璃、石化、纺织、造纸、 半导体以及橡胶等）停顿，大型场所照明失电（例如镝灯，灯 灭后需冷却好几分钟后才能启动）等等。
电能质量问题的影响（1）
• 电动机的力矩、转速、发热、工效以及产品质量（图3）
• 变压器的发热、温升、损耗； • 并联电容器无功出力、寿命； • 家用电器如电视机的视感、寿命； • 电子计算机和控制设备不正常；
电能质量问题的影响（1）
电能质量问题的影响（1）
电力系统频率偏差
电动机转速变化，影响纺织、造纸等产品质 量； 传动机械出力变化，影响生产效率；对测量、 控制和计时等电子设备精度和性能影响； 使感应式电能表计量误差加大； 影响发电机和电力系统安全； 当频率下降到45～46Hz时，会导致发电机 的电动势下降，全系统的电压水平大为降低， 可能出现电压崩溃现象。发生频率或电压崩 溃，会使整个系统瓦解，造成大面积停电。
附加损耗与基本损耗之比）有关，如表3所列。
电能质量问题的影响（1）
• （4）电压波动和闪变 原因：负荷剧烈变化引起冲击负荷，如电机起动、电焊机、电弧炉、轧钢机。
影响：
• 照明灯光闪烁，引起人的视觉疲劳； • 电视机屏幕图像失真、摆动翻滚和亮度变化； • 电动机转速不均匀、振动、异响，影响产品质量； • 电子计算机、监测和控制设备等工作不正常
Байду номын сангаас
电能质量问题的特点
• 电能质量在空间上和时
时空差异 间上均处于动态变化之
中。对于不同的供（或 用）电点在不同的供 （或用）电时刻电能质
供用双方 •量需指要标供是、不用同电的双方共同
合作维护
超标影响
电能质量问题的影响（1）
• （1）供电电压偏差
• 照明设备的发光和寿命；
（a）白炽灯；
（b）荧光灯
• 基于功率补偿的串联电力滤波与无功补偿装置（SPFRC-PC） series power filter and reactive power compensator based on power compensation 通过串联在电力线路中的电压源实现对电力线路功率特性补偿的电力滤波与无功补偿装置。
• 基于阻抗补偿的串联电力滤波与无功补偿装置（SPFRC-IC） series power filter and reactive power compensator based on impedance compensation 通过串联在电力线路中的无源阻抗单元实现对电力线路阻抗特性补偿的电力滤波与无功补偿装置。
电能质量问题的影响（1）
• （3）谐波超标
• 干扰继电保护、自动装置和计算机系统； • 供电波形产生畸变，精密设备工作异常； • 使测量和计量仪器（感应式电度表）、仪表误差加大； • 降低信号传输质量，干扰通信系统； • 增加电力网中谐振可能性，诱发过电压或过电流的危害；（电容出现问题） • 减少设备（变压器、电动机）的使用寿命。
点击此处添加标题
《电力法》中相关规定
为了适应电力市场发展，我国于1995年通过了 《电力法》，并于1996年4月1日起实施。 有关电能质量方面，《电力法》规定：“供电 企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标 准”（第二十八条），“上网电价实行同网同 质同价”（第三十七条）。这些规定为电能质 量市场运作提供了基本准则。
已发布的GB系列国家电能质量标准
GB/T 14549-93 《电能质量 公用电网谐波》； GB/T 12325-2008 《电能质量 供电电压偏差》； GB/T 15945-2008 《电能质量 电力系统频率偏差》； GB/T 12326-2008 《电能质量 电压波动和闪变》； GB/T 15543-2008 《电能质量 三相电压不平衡》； GB/T30137-2013 《电能质量电压暂降与短时中断》； GB/T 24337-2009 《电能质量 公用电网间谐波》； GB/T 18481-2001 《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》。
电能质量治理分析
基础定义、超标影响、基础规范、治理设备、案例分析
目录 Contents
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
基础定义 超标影响 质量标准 治理基础 治理设备 案例分析
基础定义
电能质量应用基础。 基础概念
电力系统的组成和特点
动态功率平衡 各种干扰
频率
有功功率
负运 荷行 变操 化作
电能质量控制设备：改善电网电能质量的设备。 电能质量控制工程：集成电能质量技术和相关设备构成较大规模的用于改善电网电能质量的人造系统。
电能质量控制技术
电能质量控制工程系统仿真设计方法：建立在对象整个供配用电特性 大尺度宏观层次工程科学模型基础上的系统仿真设计方法。电能质量 控制工程系统仿真设计是电能质量控制工程中最重要的基础工作。
电能质量控制技术——术语
• 电力滤波与无功补偿装置（PFRC） power filter and reactive power compensator 将电力信号中特定波段频率滤除或者向电力系统提供无功功率的装置。
• 串联型电力滤波与无功补偿装置（SPFRC） series power filter and reactive power compensator 串联在供电线路中的电力滤波与无功补偿装置。
应用，家用电器普及，炼钢电弧炉和轧机的发展等，由 于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性引起电能质 量的恶化。 • 计算机的普及、 IT 产业的发展、微电子控制技术应用， 智能电网和微电网发展，分布式电源大量接入， 导致电 能质量问题越来越严峻， 对电能质量要求越来越高。 • 例如：一个计算中心失电 2s 就可能破坏几十个小时数据 处理结果，导致几十万美元损失。
预定的基准技术参数来评价。 ➢ 电压质量、电流质量、供电质量、用电质量。 实际上电能质量就是供电电压特性，即关系到供用电设备 工作（或运行）的供电电压各种指标偏离理想值（额定值 或标称值）的程度。
电能质量问题的由来
• 随电力工业诞生而存在的一个传统问题； • 现代用电负荷结构发生了质的变化。电力电子技术广泛
电能质量控制工程系统仿真设计的用途： 电能质量治理公司设计并优化电能质量控制工程； 电网公司或电力用户校核电能质量控制工程的设计； 配电网重构的安全稳定运行校核和参数优化； 配电网故障诊断分析及解决方案仿真；
电能质量问题的影响（1）
• （5）三相电压不平衡 原因:电力线负荷的增减、不平衡设备机 器的增设等因素造成特定的单相重负荷 。因此，产生电压、电流波形的变形， 电压下降和逆相电压
电能质量问题的影响（1）
• 2.3 超标的危害
• （5）三相电压不平衡
• 电机附加发热，并引起二倍频的附加振动力矩使电机负载能力降低（图5、表4） ；
电压
无功功率
故雷 障击
电力系统电磁现象
理想波形
电能质量定义
Power Quality——电能质量（电源质量、电力质量、电力 品质） ➢ 导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率
偏差。 ➢ 合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置
的接地系统是都适合于该设备正常工作的。 ➢ 在电力系统中某一指定点上电的特性，这些特性可根据
• 阻波器（TRAP） 阻止高频载波信号进入开关站或分支线电力设备的电气设备。
电能质量控制技术——术语
• 晶闸管可控串联补偿器（TCSC）thyristor controlled series compensator 一种容性电抗补偿器，它由一个串联电容器组并上一个晶闸管控制电抗器组成，用以提供平稳变化的串联容性电抗。
电能质量问题的影响（1）
• （3）谐波超标
• 降低电力设备的利用率，使电气设备（如旋转电机、电容器、变压器）以及导线（
如低压中性线、电缆、母排等）过载运行（发热、振动、异常声响等），缩短使用
寿命、增加线损；
• 降低断路器遮断容量。 • 馈供给整流负荷的普通电力变压器，其出力应相应的降低。降低值和变压器的杂损比（即
电能质量问题的影响（1）
• （3）谐波
• 非线性负载产生谐波； • 频率是50Hz的整数倍； • 除绝对的正弦/余弦波外，任何其他波形均含谐波，如：方波，矩形波
f(t) A
t
O
0.5T
T
正弦全波整流波形
电能质量问题的影响（1）
• （3）谐波产生
• 电子开关型:各种交直流换流装置、变频装置 • 铁磁饱和型:各种铁芯设备, 如变压器、电抗器等，其铁磁饱 和特性呈现非线性 • 电弧型:各种炼钢电弧炉、交流电弧焊机
• 静止同步串联补偿器（SSSC）static synchronous series compensator 一种没有外部电源供电的、作为串联方式运行的静止同步无功补偿设备。
电能质量问题的影响（1）
• （5）三相电压不平衡
• 引起以负序分量为启动元件的多种保护误动作； • 换流设备产生附加的谐波电流（非特征谐波）； • 变压器负载能力下降； • 在低压配电线路中，引起照明灯的寿命缩短或烧损、电视机损坏、中性线过负荷等
； • 引起线损及线路电压损失增大；
电能质量问题的影响（1）
已发布的电能质量治理装置的国家标准
GB/T 20297-2006 《静止无功补偿装置(SVC)现场试验》； GB/T 20298-2006 《静止无功补偿装置(SVC)功能特性》； GB/T 15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》； GB/T 26868-2011 《高压滤波装置设计与应用导则》； GB/T 22582-2008 《电力电容器低压功率因数补偿装置》； GB/T 50227-2008 《并联电容器装置设计规范》； GB/T 25839-2010 《 零过渡过程低压动态无功补偿装置》； GB/T 26870-2011 《滤波器和并联电容器在受谐波影响的工业 交流电网中的应用》。
公用电网电能质量主要规定和限值
公用电网电能质量主要规定和限值
说 明：①暂时过电压包括工频过电压 和谐振过电压。瞬态过电压包括操作过 电压和雷击过电压；②工频过电压 1.0p.u.=Um/ 3 。谐振过电压和操作 过电压 1.0p.u.= 2 Um/ 3 ；③还对空 载线路分闸过电压、断路器开断并联补 偿装置及变 压器等瞬态过电压限值作 出了规定。
公用电网电能质量主要规定和限值
治理基础
电能质量控制技术
电能质量控制技术：改善输配电网电能质量的技术。 电能质量控制技术包括用户定制电力（Custom Power,CP）技术和柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission Systems,FACTS）技术。 CP技术：CP技术是面向配电系统的，其主要功能是提高用户端供电的可靠性和电能质量。 FACTS技术：FACTS技术是针对输电系统的，其基本作用是控制输电系统中的潮流和提高输电线路的 输送能力，以保证输电系统的稳定性和电能质量。 展望未来：CP技术和FACTS技术的概念是二十世纪八十年代末被提出来的，两者都是电力电子技术在 电力系统中的应用，它们代表了电力系统技术的一个主要发展方向，其应用将会越来越广泛。
电能质量问题的影响（1）
电能质量问题的影响（1）
电能质量问题的影响（1）
（8）电压波形缺口 由变流装置换相过程造成的电压波形缺口可能影响交流装置的
同步或以电压过零进行控制的电子装置正常工作。注意，电压缺 口虽然属于波形畸变，但不能用谐波分析来说明它的影响。一般 用缺口的深度和面积描述。
质量标准
公用电网电能质量主要规定和限值
公用电网电能质量主要规定和限值
公用电网电能质量主要规定和限值
（ 1）整数次谐波： 40 次谐波以下的总畸变率 （ THD）不超过 8% ，且各次谐波上限均有 明确规定。 （ 2）间谐波：缺乏公 认的实验数据，未作规 定（但 IEC 61000-2-4 规定一般限值为 0.2% ）
（6）暂时过电压和瞬态过电压 使设备绝缘破坏，引发事故
（7）电压暂降（包括短时中断） 引起变速驱动装置（ASD）跳闸、程序逻辑控制器（PLC）损 坏、各种数字式自动控制装置误动、计算机系统失常，数据丢 失； 导致相关加工生产线（例如塑料、玻璃、石化、纺织、造纸、 半导体以及橡胶等）停顿，大型场所照明失电（例如镝灯，灯 灭后需冷却好几分钟后才能启动）等等。
电能质量问题的影响（1）
• 电动机的力矩、转速、发热、工效以及产品质量（图3）
• 变压器的发热、温升、损耗； • 并联电容器无功出力、寿命； • 家用电器如电视机的视感、寿命； • 电子计算机和控制设备不正常；
电能质量问题的影响（1）
电能质量问题的影响（1）
电力系统频率偏差
电动机转速变化，影响纺织、造纸等产品质 量； 传动机械出力变化，影响生产效率；对测量、 控制和计时等电子设备精度和性能影响； 使感应式电能表计量误差加大； 影响发电机和电力系统安全； 当频率下降到45～46Hz时，会导致发电机 的电动势下降，全系统的电压水平大为降低， 可能出现电压崩溃现象。发生频率或电压崩 溃，会使整个系统瓦解，造成大面积停电。
附加损耗与基本损耗之比）有关，如表3所列。
电能质量问题的影响（1）
• （4）电压波动和闪变 原因：负荷剧烈变化引起冲击负荷，如电机起动、电焊机、电弧炉、轧钢机。
影响：
• 照明灯光闪烁，引起人的视觉疲劳； • 电视机屏幕图像失真、摆动翻滚和亮度变化； • 电动机转速不均匀、振动、异响，影响产品质量； • 电子计算机、监测和控制设备等工作不正常
Байду номын сангаас
电能质量问题的特点
• 电能质量在空间上和时
时空差异 间上均处于动态变化之
中。对于不同的供（或 用）电点在不同的供 （或用）电时刻电能质
供用双方 •量需指要标供是、不用同电的双方共同
合作维护
超标影响
电能质量问题的影响（1）
• （1）供电电压偏差
• 照明设备的发光和寿命；
（a）白炽灯；
（b）荧光灯
• 基于功率补偿的串联电力滤波与无功补偿装置（SPFRC-PC） series power filter and reactive power compensator based on power compensation 通过串联在电力线路中的电压源实现对电力线路功率特性补偿的电力滤波与无功补偿装置。
• 基于阻抗补偿的串联电力滤波与无功补偿装置（SPFRC-IC） series power filter and reactive power compensator based on impedance compensation 通过串联在电力线路中的无源阻抗单元实现对电力线路阻抗特性补偿的电力滤波与无功补偿装置。
电能质量问题的影响（1）
• （3）谐波超标
• 干扰继电保护、自动装置和计算机系统； • 供电波形产生畸变，精密设备工作异常； • 使测量和计量仪器（感应式电度表）、仪表误差加大； • 降低信号传输质量，干扰通信系统； • 增加电力网中谐振可能性，诱发过电压或过电流的危害；（电容出现问题） • 减少设备（变压器、电动机）的使用寿命。
点击此处添加标题
《电力法》中相关规定
为了适应电力市场发展，我国于1995年通过了 《电力法》，并于1996年4月1日起实施。 有关电能质量方面，《电力法》规定：“供电 企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标 准”（第二十八条），“上网电价实行同网同 质同价”（第三十七条）。这些规定为电能质 量市场运作提供了基本准则。
已发布的GB系列国家电能质量标准
GB/T 14549-93 《电能质量 公用电网谐波》； GB/T 12325-2008 《电能质量 供电电压偏差》； GB/T 15945-2008 《电能质量 电力系统频率偏差》； GB/T 12326-2008 《电能质量 电压波动和闪变》； GB/T 15543-2008 《电能质量 三相电压不平衡》； GB/T30137-2013 《电能质量电压暂降与短时中断》； GB/T 24337-2009 《电能质量 公用电网间谐波》； GB/T 18481-2001 《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》。
电能质量治理分析
基础定义、超标影响、基础规范、治理设备、案例分析
目录 Contents
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
基础定义 超标影响 质量标准 治理基础 治理设备 案例分析
基础定义
电能质量应用基础。 基础概念
电力系统的组成和特点
动态功率平衡 各种干扰
频率
有功功率
负运 荷行 变操 化作
电能质量控制设备：改善电网电能质量的设备。 电能质量控制工程：集成电能质量技术和相关设备构成较大规模的用于改善电网电能质量的人造系统。
电能质量控制技术
电能质量控制工程系统仿真设计方法：建立在对象整个供配用电特性 大尺度宏观层次工程科学模型基础上的系统仿真设计方法。电能质量 控制工程系统仿真设计是电能质量控制工程中最重要的基础工作。
电能质量控制技术——术语
• 电力滤波与无功补偿装置（PFRC） power filter and reactive power compensator 将电力信号中特定波段频率滤除或者向电力系统提供无功功率的装置。
• 串联型电力滤波与无功补偿装置（SPFRC） series power filter and reactive power compensator 串联在供电线路中的电力滤波与无功补偿装置。
应用，家用电器普及，炼钢电弧炉和轧机的发展等，由 于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性引起电能质 量的恶化。 • 计算机的普及、 IT 产业的发展、微电子控制技术应用， 智能电网和微电网发展，分布式电源大量接入， 导致电 能质量问题越来越严峻， 对电能质量要求越来越高。 • 例如：一个计算中心失电 2s 就可能破坏几十个小时数据 处理结果，导致几十万美元损失。
预定的基准技术参数来评价。 ➢ 电压质量、电流质量、供电质量、用电质量。 实际上电能质量就是供电电压特性，即关系到供用电设备 工作（或运行）的供电电压各种指标偏离理想值（额定值 或标称值）的程度。
电能质量问题的由来
• 随电力工业诞生而存在的一个传统问题； • 现代用电负荷结构发生了质的变化。电力电子技术广泛