第四章电压波动与闪变
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供电系统电能质量
电气2003级
2006—2007 学年 第一学期
第四章 电压波动与闪变
4.1 基本概念
一、有效值电压的变动
理想供电系统（PCC 点Sd 无穷大，等值 Z零）电压恒定不 变。实际电压偏离标称值的现象称电压变动。这里强调有效值
电压变动（以区别瞬时电压变动）： d U1 U2 100 %
规定闪变觉察率F=50%为瞬时闪变视感度的衡量单位，对 应的S=1为觉察单位。换言之，若S>1为闪变不允许值 。 3、视感度频率特性和视感度系数K（f）
人的视觉反映与照度波动的频率有关：
1）闪变的觉察频率范围：1—25Hz 2）闪变的最大觉察频率范围：0.05-35Hz（其上下限值称为 截止频率，上限值又称为停闪频率）
4.2 电压波动现象分析
一、电压波动频度 电压波动值为一系列电压变动的两个相邻有效值之差，可
引出电压波动频度的概念，如图所示。
电压波动频度r：单位时间内电压波动的次数，为调幅波频 率的2倍。电压波动值为调幅波的峰谷差值。即
γ =2fF（次/s） 或γ =2*60*fF（次/min）
4.2 电压波动现象分析
三、电压波动限值
国标规定：P93表4-1。电弧炉引起的电压波动最严重，标 准条款一般是针对电弧炉负荷制定的。
4.3 闪变
一、基本概念与定义 电压波动造成灯光闪烁的专业术语称为闪变。 因此闪变是电压波动引起的有害结果，是人对照度波动的
主观视感反映，闪变本身不属于电磁现象。 人对闪变感受与电压波动的幅值和频度有关。 闪变程度是对观察者进行视感调查、统计的结果。
电压偏差也称长期电压变化或稳态电压变化，是电网运行 的主要考核指标之一。合格率常指一周内95%的10min平均电压 不超过标准规定的允许值。 2、电压波动： 冲击性负荷变化引起的、明显偏离额定值的快 速电压变动。电压波动值用一系列电压有效值的相邻两个极值 之差的百分数来表示。
3、4、5与前面重复略，但说明电压变动现象复杂。
1、闪变觉察率F（%）
式中，A：没有觉察的人数，B：略有觉察的人数，C：有明显 觉察的人数，D：难以忍受的人数。
实验条件：230V、60W白枳灯施加不同波动电压。
2、瞬时闪变视感度S（t） 电压波动引起照度波动对人的主观视觉反映称为瞬时闪变
视感度S（t）。用闪变强弱的瞬时值变化来描述，它是电压波 动的频度、波形、大小等综合作用的结果。
4.5 电弧炉用电特征分析
Pst计算公式：
2、单位闪变
IEC推荐取Pst = 1作为低压供电的短时间闪变限值，称为单 位闪变。单位闪变代表标准实验条件下，实验人数的 80%有明 显感觉的闪变程度。
Pst < 0.7时，一般察觉不出闪变； Pst > 1.3时，闪变会使人感到不舒服。 3、长时间闪变值Plt ： 与Pst 的区别：统计时间需在1h以上，典型值取2h。 定义方法：对统计期间内，将S（t）的 99% 时间概率不超 标或1%时间时间超标的Pst作为长时间闪变值Plt 。即
UN
几个概念：相对稳态电压变动值dc 、相对动态电压变动值 dd 、相对最大电压变动值dmax：参见图4-1所示。
dc
U c UN
100 %
dd
U d UN
100 %
U dmax U N 100 %
IEC相关标准规定：dc不超过3%；dd超过3%的持续时间小 于200ms；dmax不超过4%。
二、典型电压变动现象 1、电压偏差：指实测电压与额定电压相对差值的百分数。
1）闪变干扰的传递：高电压级向中、低电压级的传递系数 等于 0.8-1；中、低电压级向高电压级的传递系数等于 0；同电 压级相邻母线间的传递需通过计算决定。
2）闪变允许值、兼容值、规划值：允许值指负荷产生闪变 的限值；兼容值指遭受干扰设备的安全限值；规划值指对高中
压系统提出的质量目标值（等于或小于兼容值）。
二、供电系统电压波动原因和波动值计算
由电力系统课：
U1
U2
源自文库
R+jX
P+jQ
若R + jX不变，电压变化决定负荷的有功功率和无功功率； 对高压系统有R<<X，因此电压变化主要决定无功功率变化。
d
RP XQ U 2N
100 %
XQ U 2N
100 %
Q Sd
100 %
不平衡负荷电压波动计算自看，依据物理概念。
问题提出：如何用数学方法表述闪变视感。 基本思路：用5条直线（即5个典型环节的传递函数）和渐 近线进行逼近，描述视感度频率特性。模型和系数如下：
4.4 闪变的评估方法
一、电压波动的起因和危害 起因：电弧炉、轧钢机等大功率波动性负荷引起的。 危害：工业生产、居民生活等，同时产生谐波等干扰。
二、闪变评估和干扰限值 1、短时间闪变值Pst （统计时间10min）确定方法如下：
Plt = Pst99% =P1 IEC推荐的Plt算法：
4、闪变干扰限制值： 国标限值如下：
系统电压等级 低压（LV） 中压（MV） 高压（HV）
Pst (10min)
1.0
0.9(1.0)
0.8
Plt(2h)
0.8
0.7(0.8)
0.6
注：评估取系统较小方式，波动负荷最大周期的实测值。
5、闪变限值补充说明
3）闪变敏感频率范围：6—12Hz；最大敏感频率：8.8Hz
IEC推荐的视感度系数K(f)为： 由表4.2数据和上式可算各频率的K(f)，得图4-8特性。
4、波形因数R（f） 不同波形电压波动引起的闪变不同，常用波形因数R（f）表
示：
由表4-2数据和上式可计算R（f）；由结果图 4-9可知：矩 形电压波动（非正弦）比正弦电压波动的影响更严重。 5、闪变视觉系统模型
三、闪变严重度简捷预测算法（略）
4.5 电弧炉用电特征分析
电弧炉是对电压波动影响最大的负荷，研究 目的在于为防治、抑制打基础。 一、电弧炉负荷的运行特点
电弧炉运行周期包括：熔化期、氧化期和还原期。 运行特点：熔化期—使炉料迅速熔化，由于材料、工艺和 技术等原因，电流不稳定、电压波动大；氧化和还原的精练期 引起的电压波动相对小一些。 二、电弧炉运行的电气特性（影响因素） 1）大电流在短网不对称电感回路产生不平衡压降； 2）电弧电压不稳定、不对称，产生基波负序分量； 3）电弧炉本身为非线性负荷，产生复杂谐波成分；
电气2003级
2006—2007 学年 第一学期
第四章 电压波动与闪变
4.1 基本概念
一、有效值电压的变动
理想供电系统（PCC 点Sd 无穷大，等值 Z零）电压恒定不 变。实际电压偏离标称值的现象称电压变动。这里强调有效值
电压变动（以区别瞬时电压变动）： d U1 U2 100 %
规定闪变觉察率F=50%为瞬时闪变视感度的衡量单位，对 应的S=1为觉察单位。换言之，若S>1为闪变不允许值 。 3、视感度频率特性和视感度系数K（f）
人的视觉反映与照度波动的频率有关：
1）闪变的觉察频率范围：1—25Hz 2）闪变的最大觉察频率范围：0.05-35Hz（其上下限值称为 截止频率，上限值又称为停闪频率）
4.2 电压波动现象分析
一、电压波动频度 电压波动值为一系列电压变动的两个相邻有效值之差，可
引出电压波动频度的概念，如图所示。
电压波动频度r：单位时间内电压波动的次数，为调幅波频 率的2倍。电压波动值为调幅波的峰谷差值。即
γ =2fF（次/s） 或γ =2*60*fF（次/min）
4.2 电压波动现象分析
三、电压波动限值
国标规定：P93表4-1。电弧炉引起的电压波动最严重，标 准条款一般是针对电弧炉负荷制定的。
4.3 闪变
一、基本概念与定义 电压波动造成灯光闪烁的专业术语称为闪变。 因此闪变是电压波动引起的有害结果，是人对照度波动的
主观视感反映，闪变本身不属于电磁现象。 人对闪变感受与电压波动的幅值和频度有关。 闪变程度是对观察者进行视感调查、统计的结果。
电压偏差也称长期电压变化或稳态电压变化，是电网运行 的主要考核指标之一。合格率常指一周内95%的10min平均电压 不超过标准规定的允许值。 2、电压波动： 冲击性负荷变化引起的、明显偏离额定值的快 速电压变动。电压波动值用一系列电压有效值的相邻两个极值 之差的百分数来表示。
3、4、5与前面重复略，但说明电压变动现象复杂。
1、闪变觉察率F（%）
式中，A：没有觉察的人数，B：略有觉察的人数，C：有明显 觉察的人数，D：难以忍受的人数。
实验条件：230V、60W白枳灯施加不同波动电压。
2、瞬时闪变视感度S（t） 电压波动引起照度波动对人的主观视觉反映称为瞬时闪变
视感度S（t）。用闪变强弱的瞬时值变化来描述，它是电压波 动的频度、波形、大小等综合作用的结果。
4.5 电弧炉用电特征分析
Pst计算公式：
2、单位闪变
IEC推荐取Pst = 1作为低压供电的短时间闪变限值，称为单 位闪变。单位闪变代表标准实验条件下，实验人数的 80%有明 显感觉的闪变程度。
Pst < 0.7时，一般察觉不出闪变； Pst > 1.3时，闪变会使人感到不舒服。 3、长时间闪变值Plt ： 与Pst 的区别：统计时间需在1h以上，典型值取2h。 定义方法：对统计期间内，将S（t）的 99% 时间概率不超 标或1%时间时间超标的Pst作为长时间闪变值Plt 。即
UN
几个概念：相对稳态电压变动值dc 、相对动态电压变动值 dd 、相对最大电压变动值dmax：参见图4-1所示。
dc
U c UN
100 %
dd
U d UN
100 %
U dmax U N 100 %
IEC相关标准规定：dc不超过3%；dd超过3%的持续时间小 于200ms；dmax不超过4%。
二、典型电压变动现象 1、电压偏差：指实测电压与额定电压相对差值的百分数。
1）闪变干扰的传递：高电压级向中、低电压级的传递系数 等于 0.8-1；中、低电压级向高电压级的传递系数等于 0；同电 压级相邻母线间的传递需通过计算决定。
2）闪变允许值、兼容值、规划值：允许值指负荷产生闪变 的限值；兼容值指遭受干扰设备的安全限值；规划值指对高中
压系统提出的质量目标值（等于或小于兼容值）。
二、供电系统电压波动原因和波动值计算
由电力系统课：
U1
U2
源自文库
R+jX
P+jQ
若R + jX不变，电压变化决定负荷的有功功率和无功功率； 对高压系统有R<<X，因此电压变化主要决定无功功率变化。
d
RP XQ U 2N
100 %
XQ U 2N
100 %
Q Sd
100 %
不平衡负荷电压波动计算自看，依据物理概念。
问题提出：如何用数学方法表述闪变视感。 基本思路：用5条直线（即5个典型环节的传递函数）和渐 近线进行逼近，描述视感度频率特性。模型和系数如下：
4.4 闪变的评估方法
一、电压波动的起因和危害 起因：电弧炉、轧钢机等大功率波动性负荷引起的。 危害：工业生产、居民生活等，同时产生谐波等干扰。
二、闪变评估和干扰限值 1、短时间闪变值Pst （统计时间10min）确定方法如下：
Plt = Pst99% =P1 IEC推荐的Plt算法：
4、闪变干扰限制值： 国标限值如下：
系统电压等级 低压（LV） 中压（MV） 高压（HV）
Pst (10min)
1.0
0.9(1.0)
0.8
Plt(2h)
0.8
0.7(0.8)
0.6
注：评估取系统较小方式，波动负荷最大周期的实测值。
5、闪变限值补充说明
3）闪变敏感频率范围：6—12Hz；最大敏感频率：8.8Hz
IEC推荐的视感度系数K(f)为： 由表4.2数据和上式可算各频率的K(f)，得图4-8特性。
4、波形因数R（f） 不同波形电压波动引起的闪变不同，常用波形因数R（f）表
示：
由表4-2数据和上式可计算R（f）；由结果图 4-9可知：矩 形电压波动（非正弦）比正弦电压波动的影响更严重。 5、闪变视觉系统模型
三、闪变严重度简捷预测算法（略）
4.5 电弧炉用电特征分析
电弧炉是对电压波动影响最大的负荷，研究 目的在于为防治、抑制打基础。 一、电弧炉负荷的运行特点
电弧炉运行周期包括：熔化期、氧化期和还原期。 运行特点：熔化期—使炉料迅速熔化，由于材料、工艺和 技术等原因，电流不稳定、电压波动大；氧化和还原的精练期 引起的电压波动相对小一些。 二、电弧炉运行的电气特性（影响因素） 1）大电流在短网不对称电感回路产生不平衡压降； 2）电弧电压不稳定、不对称，产生基波负序分量； 3）电弧炉本身为非线性负荷，产生复杂谐波成分；