电能质量指标及其检测方法的研究

电能质量指标及其检测方法的研究

随着电力电子技术的进步和广泛应用，供电系统中出现了大量的会引起电网电压、电流波形畸变，电压波动与闪变，三相不平衡等不利影响的设备，这些不利影响会导致供用电设备的安全性降低，削弱与干扰电网的经济运行，造成电网公害；电压暂降与电压中断、暂时过电压和瞬态过电压等都会影响电网的电能质量，从而造成用户用电损失，甚至直接危及电力设备安全运行。如何提高电能质量、向电力用户提供优质的电能成为国内外研究的热点。

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1 电能质量的定义及内容

电能质量的不严格定义为：以电子系统的供电和接地作为研究对象，以保证对于该系统供电的完善。IEEE1159标准中对电能质量的定义为：涉及敏感设备供电和接地的方法的概念，这种方法有利于敏感设备的运行。在IEEE标准术语权威词典（IEEE100）中，电能质量的定义为：涉及电子设备供电和接地方法的概念，这种方法有利于电子设备的运行，并使其兼容于供電系统及其连接的其他设备。电能质量主要包括：频率，电压，波形，三相对称等。

2 影响电能质量的因素

2.1 电压偏差系统中各处偏离其额定值的百分比即为电压偏差，电网中用户负荷发生变化或电力系统运行方式发生改变而加到用电设备的电压偏离网络的额定电压。过大的电压偏差不仅影响用电设备的安全、经济运行，更会危害电网的稳定以及经济运行。

2.2 电压谐波与畸变由于供电系统中采用大量的如电弧设备以及变压器等非线性的电气设备，这些设备都是高次谐波的电流源，在电网中接入这些高次谐波电流源后就会造成系统的电压以及电流产生高次谐波。发电机的电压波形在高次谐波的作用下会产生畸变而降低供电电压的质量；供电电力会由于谐波的存在而造成损耗，从而导致电气设备的损坏而降低了供电的可靠性。较大的波动或冲击性非线性负荷都会引发间谐波电压。虽然间谐波的频率不是工频品类的整数倍，但是抑制或消除其产生的危害却比正数次谐波困难很多。

2.3 电压波动与闪变电压波动是指电压快速变动时其电压最大值和最小值之差相对于额定电压的百分比，即电压均方根值一系列的变动或连续的变化。闪变即灯光照度不稳定的视感，是由波动负荷引起的，对于启动电流大的鼠笼型感应电动机和异步启动的同步电机也会引起供电母线的快速、短时的电压波动，因为他们启动或电网恢复电压时的自启动电流，流经网络及变压器，会使元件产生附加的电压损失。急剧的电压波动会引起同步电动机的震动，影响产品的质量、产量，造成电子设备、测量仪器仪表无法准确、正常地工作；电压闪变超过限度值是照明负荷无法正常工作，损害工作人员身体健康。

2.4 电压不平衡不平衡相阻抗、不平衡负荷或两者的组合是导致电压不平衡的关键。不平衡电压在用电设备中引起的大负序电流会造成较高的温升，电压严重不平衡还会造成电动机过热，由于电压不平衡，会是的设备错误的调整变压器的抽头位置，大大降低供电可靠性和安全性。

2.5 电压暂降与电压中断由于电力系统故障或干活造成用户电压短时间下降到额定值的90%以下的现象即为电压暂降；由于系统故障跳闸而造成的用户完全丧失电压的现象为电压中断。绝缘子闪络或对敌放电主要是由雷击造成的，架空输配电线的瞬时故障以及大型电动机的全电压启动等都会导致不同程度的电压暂降和电压中断，这些都会影响总成电力设备的正常工作并影响用户的正常生活。

2.6 暂时过电压与瞬态过电压在电力系统运行操作中由于雷电等故障引发的这两种过电压经常发生，会直接危害电气设备的绝缘以及安全运行。

2.7 频率偏差频率偏差的定义是系统频率的实际值和标称值（50HZ）之差，国际要求电力系统正常频率偏差允许值为0.2HZ，当系统容量较小时可以放宽到0.5HZ。

3 电能质量的标准

随着技术以及工业的不断发展，供电中断造成的影响越来越大，因此，电力企业和用户越来越关注电能质量。因此，为了保证供电质量，准确的评定电能质量的好坏以及通过可靠的检测电能质量参数改善电能质量是电能质量研究中的必要一环。IEEE标准和IEC标准是目前国际上流行的两大电能质量标准。在参考两个标准的基础上通过结合我国目前的国情制订了自己的质量标准，主要有以下6项指标：①《电能质量电压波动和闪变》（GB 12326-2000）；②《电能质量暂时过电压和暂态过电压》（GB/T 18481-2001）。③《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T 15945-1995）；

④《电能质量三相电压允许不平衡度》（GB/T 1543-1995）；⑤《电能质量供电电压允许偏差》（GB 12325-1990）；⑥《电能质量公用电网谐波》（GB/T 14549-1993）。

4 总结

在供电系统中影响其安全、可靠以及经济运行的重要因素包括电压的偏移、电压的中断、过电压、电压的波动和闪变以及高次谐波的产生等，衡量配电系统电压质量的指标就是这些因素的具体参数。为了提高电能的质量，保证系统安全、可靠以及经济的运行，必须结合相关的国家标准对供电系统的运行进行检测。随着经济和技术的不断发展，人们越来越关注电压暂降、间谐波以及电压中断等问题。为了保证企业以及家庭用电的要求，必须加强对电能质量指标的检测。

参考文献：

[1]单渊达.电能系统基础[M].机械工业出版社，2005.

[2]Alexander Kusko Marc T.Thompson著.张一工，谭伟璞，刘晋译.电力系统电能质量[M].科学出版社，2009.

[3]粟时平，刘桂英.静止无功功率补偿技术[M].中国电力出版社，2006.

[4]吴竞昌，孙树勤等.电力系统谐波[M].第1版.北京：水利电力出版社，1988.

[5]孙树勤.干扰性负荷的供电[M].第1版.北京：中国电力出版社，1996.

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