电能质量标准的概况及发展-林雪海
电能质量国家标准系列讲座 第1讲 供电电压偏差标准
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ａ ｐ ｏ ｉｅ ｄ ｆ ｉｉｎ ｆ ｓｒ ｃ ｈ ｓ ａ ｅ ｈ ｓ ｒ ｖｄ ｄ ｅ ｎ ｔ ｏ ｉ ｏ
供 电 电压偏 差 是 电能 质 量 的 一项 基 本 指 标 。合 理 确 定 该 偏 差对 电气 设 备 的 制 造 和运 行 ．对 电 力 系统 的 安 全 性 和 经 济 性 都 有 重 要 意 义 允 许 的 电 压 偏 差 较
Ｌｅ ｔ ｒ ｅ Ｓ ａ ｄ ｒ ｆＳ ｐ ｌ ｌ ｇ ｖａ ｉｎ ｃｕ ｅＯｎ ｔ ｎ ａ ｄ ｏ ｕ ｐ ｙＶｏ ｔ ｅＤｅ ｉｔｏ ａ
Ｌ ｎ Ｈａｘ ｅ （ ｈｎ ｌｃｒ ｏ ｅ ｓａｃ ｎｔｕｅ ｅ ｉｇ１ ０ ９ ，Ｃ ｉａ ｉ ｉｕ Ｃ ｉａＥ ｅ ｔｃＰ ｗ ｒ ｅ ｒｈＩ ｓｔｔ ，Ｂ ｉｎ ０ １ ２ ｈｎ ） ｉ Ｒｅ ｉ ｊ
主 讲 人林 海 雪介 绍 ： 中国 电力 科 学研 究 院 教 授 级 高 级 工程 师 ． １６ ９ ３年 清 华 大 学 电机 系 本 科 毕 业 ，１ ８ 年 硕 士 研 究 生 毕 业 。 长 期 从 事 电能 质 量 和 动 态 无 功 补 偿 装 置 的研 究 、开 发 和 工 程 应 用 ， ９１ 主 持 或参 与制 定 电能 质 量 国 家 系 列 标 准 ．享 受 国 务 院 政 府 特 殊 津 贴 现 受 聘 为 中 国 电力科 学研 究 院 输 配 电及 节 电技 术 国 家 工 程 研 究 中心 、 中 电普 瑞科 技有 限公 司 高 级 顾 问
关于加强电能质量管理的几个问题 林海雪
关于加强电能质量管理的几个问题林海雪
中国电力科学研究院，北京
改革开放以来，我国电力工业得到了快速的发展，目前已基本上摆脱了“供不应求”的局面。然而随着电网负荷结构的变化和大批新兴产业的崛起，电能质量的矛盾渐显突出，在许多情况下，制约了电力工业的发展，而电能质量管理方面的落后状况，必须引起电力企业和相关部门的高度重视。本文结合国内外现状和动向，就加强电能质量管理的几个问题谈些看法，以供参考。
提高对电能质量重要性的认识
电能质量关系到国民经济的总体效益
现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，随着科学技术和国民经济的发展，对电能质量的要求越来越高。电能质量的指标若偏离正常水平过大，会给发电、输变电和用电带来不同程度的危害。
据统计，电网用电负荷中异步电动机占的比例最大。电网电压和频率的偏差、谐波、三相电压不平衡以及电压波动和闪变等，均会直接影响电机的转速、力矩和发热，从而影响生产工效和产品质量。
电网谐波含量增加，导致了电气设备寿命缩短，网损加大，系统发生谐波谐振的可能性增加，并联电容器不能正常运行，同时可能引发继电保护和自动装置的非故障性动作，导致仪表指示和电能计量不准以及计算机、通信受干扰等一系列问题[]。
随着计算机、电力电子和信息技术等高新产业的发展和普及，对电能质量提出了越来越高的要求。过去电力企业不甚关注的电能质量某些指标，例如电网中电压暂降（）和短时断电已成为一个突出的问题。一个计算中心失去电压就可能破坏几十个小时的数据处理结果或者损失几十万美元的产值。当今半导体芯片制造厂、自动化精加工生产线，对配电系统中电能质量的异常十分敏感，甚至几分之一秒的电压暂降就可能使生产停顿、设备损坏或出次品，在工厂内部造成混乱，而每次电压暂降可能造成百万美元级的损失，这些用户对不合格电能的容许度可以严格到～个[]。据美国电力科学研究院估计，当今和电能质量相关的问题，在美国每年造成的损失高达亿美元[]。美国电能质量方面一位知名专家下面一段话可以概括本节内容：“电能质量意味着经济问题，这一点特别重要，……电能质量问题会造成用户生产力下降，竞争力减弱，还影响到员工的就业，他们会影响到整个经济社会。”[]
林海雪--中国电能质量标准化的历程及展望
3.8 2006年国家标准制修订计划中列入对谐 波国标GB/T 14549—93的修订安排（项 目编号：20062742—T—469）。2007 年6月，由标委会负责，组织了起草工作 组，成员来自电力、铁道、冶金、航空 航天、高等院校，共29人，工作组做了 一些调研和分析，2009年曾提出标准的 初稿，但未获标委会通过。至今，有关 限值仍在协调中。
2
1.2 标准制修订顺序（由TC、SC提出和组织）
立项→工作组：初稿（讨论稿）、征求意见稿、送审稿、 报批稿→审批、发布（主管部门）
1.3 标准的分级和类别
级 别 国家标准（GB） 部（行业）标准（例如电力DL、 机械JB、电子SJ、铁路TB，……） 企业标准（Q） 强制性（GB、DL，……）、 推荐性（GB/T，DL/T，……） 标准化指导性技术文件 （GB/Z，DL/Z，……）
3
按性质分类：
1.4 电能质量标准化技术委员会
国家级——全国电压电流等级和频率标准化技术委员会 （SAC/TC1），挂靠单位——中机生产力促进中心 行业级——电力行业电能质量及柔性输电标准化技术委 员会，挂靠单位——中国电力科学研究院（国网智能电网研 究院）
1.5 电能质量标准化的必要性和迫切性
（1）电能是一种广泛使用的“产品”，其好坏（质量） 必须由各种指标偏离理想值的程度来衡量； （2）现代电网负荷结构发生质变，电源结构多种化， 电能质量矛盾尖锐化；
电能质量标准的概况及发展-林雪海
够资料确定兼容水平，详见 IEC 61000-2-8。
——电压不平衡
负序分量为正序分量的 2%；在某些地方，特别是有大的单相负荷 连接处，可达到 3%。
就幅值和能量含有而论，考虑到瞬态过电压不同的来源（主要是雷
——瞬态过电压
电和操作冲击波），未规定兼容水平。关于绝缘配合见 IEC 60664-1
（IEC60071）
荐规程
5 IEEE Std 1303—1994 静止无功补偿器现场试验导则
GB/T 20297-2006 的 主要参考标准
对于工业和商用紧急和备用电源系 6 IEEE Std 446—1995
统的推荐规程
序号 NO 7 8 9 10
11 12
13
14
15
IEEE 标准编号
标准名称
说明
IEEE Std 1159—2009 电能质量监测推荐规程
闪变的现象而言，对于 Pst=1，图示了间谐波电压幅值和拍频关系。 此是随机事件，电压暂降的影响随着暂降深度和持续时间而增加，
——电压暂降和短时 中断
故为二维骚扰现象。大多数电压暂降持续时间为 0.5 周至 1s；由架 空线馈电的农村地区每年暂降次数可达几百次，而由电缆网供电约 为 10～100 次。短时中断往往先由电压暂降发生而致。目前尚无足
IEC 61000-6-3
供电系统及所连设备谐波、谐间波 的测量和测量仪器导则
林海雪电能质量技术讲座
电 能 质 量 技 术 讲 座
中国电力科学研究院 林海雪
本讲座内容
1． 电能质量基本概念
2． 电能质量研究的状况及发展趋势 3． 电能质量标准及修订概况 4． 电能质量的治理措施
1 电能质量基本概念
1.1 电力系统的组成和特点
发、输、配、用同时进行，处于动态平衡中。 功率平衡
有功功率平衡(主要影响系统频率水平)无功功率平衡(主要影响系统电压水平)
各种干扰：负荷变化；运行操作；故障；雷击 1.2 电力系统中的电磁现象
图1 与不良电能质量有关的几个最重要的波形畸变
（10kV ～110kV ） 配电线 （220kV ～500kV ）
原动机
发电机 升压变压器
输电线 降压变压器
配电变压器
用户
表1 电力系统电磁现象的种类和特征
种类典型频谱成分典型持续时间典型电压幅值/pu
电磁瞬态冲击ns级
μs级
ms级
5ns上升
1μs上升
0.1ms上升
＜50ns
50ns～1ms
＞1ms
电磁瞬态振荡低频
中频
高频
＜5kHz
5～500kHz
0.5～5MHz
0.3～50ms
20μs
5μs
0～4
0～8
0～4
瞬时电压变动中断
暂降
升高
0.5～30周波
0.5～30周波
0.5～30周波
＜0.1
0.1～0.9
1.1～1.8
暂时电压变动中断
暂降
升高
30周波～3s
30周波～3s
30周波～3s
＜0.1
0.1～0.9
1.1～1.4
短时电压变动中断
暂降
升高
3s～1min
3s～1min
3s～1min
＜0.1
0.1～0.9
1.1～1.2
长期电压变动持续中断
欠电压
过电压
＞1min
＞1min
＞1min
0.0
0.8～0.9
1.1～1.2
电压不平衡稳态0.5%～2%
电能质量标准的概况及发展共34页文档
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
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关于加强电能质量管理的几个问题 林海雪
关于加强电能质量管理的几个问题林海雪
中国电力科学研究院，北京 100085
改革开放以来，我国电力工业得到了快速的发展，目前已基本上摆脱了“供不应求”的局面。然而随着电网负荷结构的变化和大批新兴产业的崛起，电能质量的矛盾渐显突出，在许多情况下，制约了电力工业的发展，而电能质量管理方面的落后状况，必须引起电力企业和相关部门的高度重视。本文结合国内外现状和动向，就加强电能质量管理的几个问题谈些看法，以供参考。
1 提高对电能质量重要性的认识
1.1 电能质量关系到国民经济的总体效益
现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，随着科学技术和国民经济的发展，对电能质量的要求越来越高。电能质量的指标若偏离正常水平过大，会给发电、输变电和用电带来不同程度的危害。
据统计，电网用电负荷中异步电动机占的比例最大。电网电压和频率的偏差、谐波、三相电压不平衡以及电压波动和闪变等，均会直接影响电机的转速、力矩和发热，从而影响生产工效和产品质量。
电网谐波含量增加，导致了电气设备寿命缩短，网损加大，系统发生谐波谐振的可能性增加，并联电容器不能正常运行，同时可能引发继电保护和自动装置的非故障性动作，导致仪表指示和电能计量不准以及计算机、通信受干扰等一系列问题[1]。
随着计算机、电力电子和信息技术等高新产业的发展和普及，对电能质量提出了越来越高的要求。过去电力企业不甚关注的电能质量某些指标，例如电网中电压暂降（dip sag）和短时断电已成为一个突出的问题。一个计算中心失去电压2 s就可能破坏几十个小时的数据处理结果或者损失几十万美元的产值。当今半导体芯片制造厂、自动化精加工生产线，对配电系统中电能质量的异常十分敏感，甚至几分之一秒的电压暂降就可能使生产停顿、设备损坏或出次品，在工厂内部造成混乱，而每次电压暂降可能造成百万美元级的损失，这些用户对不合格电能的容许度可以严格到20～40个ms[2]。据美国电力科学研究院Jane Clemmensen估计，当今和电能质量相关的问题，在美国每年造成的损失高达260亿美元[3]。美国电能质量方面一位知名专家下面一段话可以概括本节内容：“电能质量意味着经济问题，这一点特别重要，……电能质量问题会造成用户生产力下降，竞争力减弱，还影响到员工的就业，他们会影响到整个经济社会。”[4]
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（7）电能质量行业标准计有二十三项：①高压静止无功 补偿装置（DL/T 1010.1～1010.5-2006）；②电能质量测试 分析仪检定规程（DL/T 1028-2006）；③电能质量技术监督 规程（DL/T 1053-2007）；④电能质量术语（报批稿）；⑤ 电能质量监测装置运行规程（报批稿）；⑥电能质量监测装 置技术规程（报批稿）；⑦串联电容器补偿装置 一次设备
目前许多国家的电能质量标准中有的指标 直接采用了IEC的兼容水平，例如低压电压谐 波的规定就是如此。这意味着设备对谐波的 耐受裕度（即抗扰度）应由产品制造考虑， 而不在谐波的电能质量标准中预留。
4 美国电磁兼容和电能质量标准
表3 美国IEEE电能质量标准（1990年以后）
从表3可以看出，美国对电能质量领域标准化 工作起步较早，涉及面较广，和IEC 61000标准相
（5）电能质量治理设备（装置）国家标准四项：①静止型无 功功率补偿装置（SVC）现场试验（GB/T 20297-2006）；②静止型 无功功率补偿装置（SVC）功能特性（GB/T 20298-2006）；③输配 电系统静止无功补偿器用晶闸管阀的试验（GB/T 20995-2007）。④ 高压滤波装置设计与应用导则（GB/T 26868-2011）。
（6）能源行业国家标准八项（正在制定中）
① 电能质量现象分类 ② 电能质量控制设备特性要求 通则 ③ 配网动态无功谐波综合补偿装置 ④ 交流电弧炉供电技术导则 第1部分：通则 ⑤ 交流电弧炉供电技术导则 第2部分：供百度文库设计与技术 ⑥ 交流电弧炉供电技术导则 第3部分：电能质量测试评
估技术 ⑦ 交流电弧炉供电技术导则 第4部分：电能质量控制技
电能质量标准只针对电网中特定点上传导性干 扰指标（频率除外）。
（2）在限值上，电能质量标准受制于电 磁兼容性标准，一般不应超过它，因此电能 质量指标限值和电磁兼容中的发射总限值（ 在中、高压系统为规划值）概念等同 。
（3）为了电气产品的贸易和交流，IEC 制定的电磁兼容性标准是国际性的，各国基 本上通用。而电能质量标准则不然，并不强 求统一。
（2）电能质量测量国家标准一项：电能质量监测设备通用要 求（GB/T 19862-2005）。
（3）相关设备的国家标准一项：半导体变流器与供电系统的 兼容及干扰防护导则（GB/T 10236-2006）。
（4）分布式电源接入电网的国家标准三项：①地热电站接入 电力系统技术规定（GB/T 19962-2005）；②风电场接入电力系统技 术规定（GB/T 19963-2011）； ③光伏发电站接入电力系统技术规 定（GB/Z 19964-2005）。④分布式电源配网并网标准(2012国家标 准计划）
比，虽然系统性方面欠缺一些，但内容上有一定的
互补性，表现在：①针对敏感负荷供电，已发布多 项标准（见表3中NO4，8，10）；②对于电能质量 测量给予相当的关注（见NO7，15，16，18）；③ 对谐波标准补充了实施导则（见NO9，14）；④对
于电能质量改善措施，制定了不少规程和导则（见 NO2，5，12，17，22～25）；⑤涉及电能质量术
EMC水平是为了协调目的而定出的一个参考值 ，不能把EMC水平完全等同于电能质量的限值，两 者既有密切联系，又有所区别。
2.1 电磁兼容性标准和电能质量标准的关系
（1）电磁兼容性标准是针对电气装置、设备或 系统（以下简称为“设施”）在电磁环境中“和谐”工作 而制定一个参考值。
电磁兼容性标准既包括传导性干扰指标，也包 括空间干扰（辐射性）的指标。而电能质量标准针 对电网中的“电”是一种产品，规定其各种指标限值 ，作为电网运行和供用电合同中相应条款的依据。
表4 欧盟公用配电网供电电压的特性（摘要）
•图2 公用低压和中压配电网中信号频率的电压水平
6 我国电能质量标准概况
至今由国内标准化技术委员会及相关行业标委 会组织制定的电能质量方面主要标准有：
（1）电能质量指标国家标准八项：①供电电压偏差（ GB/T 12325-2008）；②电压波动和闪变（GB/T 123262008）；③公用电网谐波（GB/T 14549-1993）；④三相电 压不平衡（GB/T 15543-2008）；⑤电力系统频率偏差（ GB/T 15945-2008); ⑥暂时过电压和瞬态过电压（GB/T 18481-2001）；⑦公用电网间谐波（GB/T 24337-2009）； ⑧电能质量 电压暂降与短时中断（正在制定中）
IEC/TC 77的工作成果以IEC61000系列电磁兼 容（EMC）标准文件出版，EMC的范围既有低频也 有高频，既包括传导性也包括空间电磁场干扰。该 系列标准，目前包括六大部分，每个部分又可分若 干项，以国际标准或技术报告形成出版。技术报告 （TR）按其内容有的（注意：并不是所有）标明类 型，共分三类，性质上有所不同[2]。2000年以后， IEC61000文件的技术报告又取消了类型划分。
电能质量标准的概况及 发展-林雪海
2020年6月3日星期三
1 概述
电能质量关系到电力系统及其电气设备的 安全和效率，关系到节能降耗，关系到生产 和生活以及国民经济的总体效益。实施对电 能质量的科学监管是建设节约型社会的重要 条件之一。电能质量标准是保障电能质量的 基本技术依据。
2 IEC电磁兼容标准
语、分析和关键的理论问题也制定了一些导则或标 准（见NO1，13，20）。⑥针对分布式电源的发展 ，制定了相关互联标准（见NO.21）；⑦为智能电 网的发展，制定了系列标准（见NO26）。
5 欧洲配电网的电能质量规定[7]
结合欧盟国家特点制定电能质量标准主要是 EN50160，此标准的规定见表4。
（4）作为电能质量一个基本指标——供 电电压偏差，并未包括在电磁兼容性的低频 传导骚扰指标范围内。
2.2 与电能质量有关的IEC标准
表1 与电能质量有关的IEC 61000系列标准及对应的国家标准
3 IEC关于低频传导方面的兼容水平 规定（见表2）
图1 公用电网中纹波控制系统的Meister曲线