电能质量研究简介(PPT 57页)
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三相电压不平衡（即存在负序分量）会引起电 机附加振动力矩和发热。额定转矩的电动机， 如负序电压含量为4％，由于发热，其绝缘寿 命缩短约一半。如果某相电压高于额定值，则 其寿命缩短更严重。一些保护也会因负序的干 扰而误动作。
2020/7/19
19
电能质量问题造成的经济损失
一个计算中心失去电源2ｓ就可能破坏几十小时的数据 处理结果或上百万元的经济损失。
电能质量研究简介
朱守真 清华大学电机系
2006年11月
wk.baidu.com
内容
电能质量的概述 历史、研究方向、定义、扰动因素、影响
电能质量的指标 谐波、闪变、电压骤降、电压中断、电压 突升、电压裂痕、暂态冲击及暂态振荡、 过电压或欠电压、三相电压不对称
电能质量检测设备 检测内容,测试仪类型
电能质量的标准 主要标准、探讨
频率质量
2020/7/19
7
电能质量的分类(2)
稳态 稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要
包括谐波、间谐波、波形下陷以及噪声等； 暂态 暂态电能质量问题通常是以频谱和暂态持续
时间为特征，可分脉冲暂态和振荡暂态两 大类。
2020/7/19
8
更广泛的电磁兼容问题 非技术成分质量问题
2020/7/19
据北京化工集团统计，3年来因供电问题化工生产装置 停车56起，其中因电压跌降的有43起，其中最危险的 是由于这是电压突变过程，供电部门并未察觉也未记 录，造成了一定区分责任的纠纷；
首钢日用电子有限公司等大企业也有同类的情况发生。
2020/7/19
21
电气设备对电压凹陷的敏感性分析
主要原因
短路故障引起较严重的电压凹陷（骤降） 电机启动引起较长的凹陷时间。
频率降低会使汽轮机的叶片承受压力加大，严 重时会发生机械共振，使叶片断裂；
电压的快速波动会使电动机转速不均匀，不仅 危及电动机的安全运行，而且还影响一些产品 的质量，并引起照明的“闪变”。
2020/7/19
18
电能质量问题的影响
电网谐波含量的增加，将导致电气设备寿命缩 短，电网网损增大，系统发生谐波谐振的可能 性增加，同时可能引起继电保护和自动装置误 动，仪表指示和电度计量不准等一系列问题。， 由谐波引起的损耗和电气设备绝缘寿命的缩短 所造成的等值损耗也很可观，约为用电量的0.7 ％。
特征量
幅值：偏离额定值的最大值（60％） 持续时间：均方根值超出指定门槛值的一段时间 发生频次特定幅值及持续时间情况下发生的次数。
2020/7/19
22
产生电压跌落的原因
超高压电网故障造成大范围的配电网的电压波动。 雷击引起的绝缘子闪络或线路对地放电 系统故障 当保护动作后伴随着重合闸时，由此而引起的电
2020/7/19PQ研究热潮开始
4
电能质量研究方向
电能质量相关术语的定义以及标准的建立 电能质量的测量方法以及监测仪器 电能质量的建模、仿真以及分析 电能质量的扰动源确定 电能质量的改善 电能质量问题所产生的影响
2020/7/19
5
电能和电能质量的归类
理想三相交流系统： 1、恒定的频率；2、确定的电压等级；3、 完好的电压波形且能连续的向负荷供电；
11
电能质量的定义
电力公司 用户 设备制造商 IEEE IEC 电能质量是任何导致用电设备故障或不能
正常工作的电压、电流或频率偏差
2020/7/19
12
电能质量的影响
国标GB755《电机基本技术要求》规定，电动 机在额定功率下电源电压的偏差不超过±5％ 时才能维持额定出力；
纺织机、造纸机等生产机组对于频率敏感，如 果频率变化过大就可能出现废品，甚至使设备 受损；
2020/7/19
3
电能质量研究的历程
19世纪中叶直至20世纪初
3次谐波
Steinmetz提出变压器的三角-星型不接地连接
20世纪初到40年代
提出更广泛的谐波治理方法
研究处于相对停滞期
50年代到80年代
其他更多的现象被发现
80年代提出电能质量概念
90年代至今
美EPRI着手DPQ项目
9
电能质量的特点
电能质量往往是由用户干扰所决定的 电能质量在空间和时间上均处于动态
变化之中 电能质量和用电设备的性能密切相关
2020/7/19
10
引起电能质量的四大因素
自然现象和灾难 电力设备及装置故障或保护误动作 终端用户非线性、冲击性污染型负荷的大
量使用 人为事故
2020/7/19
合格的、安全的电能 在一定指标或阈值范围内的
不满足规范要求的——电能质量
2020/7/19
6
电能质量的分类（1）
电压质量（电压幅值质量）
狭义电能质量 会影响用户设备正常运行的不理想的系统电压，包括电 压的闪变、瞬时过电压或跌落、谐波畸变、各相电压不 平衡等情况；
电流质量 指电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸 变，包括流入电网的谐波电流，以及无功、不平衡 负荷电流、低频负荷变化造成的闪烁等。
压跌落次数将成倍数增加，并且规定时间间隔的 连续跳闸是造成瞬时供电中断的主要因素之一。 电压跌落统计结果表明大部分的电压跌落幅值都低 于（20～30）％的额定值。
2020/7/19
23
设备对电压凹陷的敏感图
V(幅值) 1
Vmin
据估计，因电能质量问题每年给美国企业造成的损失累计达150亿 到300亿美元之多，尤其是那些对电压变化敏感的电子、信息、半 导体行业。
2020/7/19
20
北京地区电能质量问题
北京供电局了解，北京第11届亚运会期间网球中心在 举行开幕式时全场照明突灭一半，究其原因则是电压 波动引起；
2001年大运会期间清华大学游泳馆等部分场馆均出现 过较为严重的、因电能质量问题影响场馆正常比赛用 电的事件；
在大型机器制造厂,0 1ｓ的电压突降就可能造成异常的 生产状况和质量破坏。
自动化设备控制的连续精加工生产线,它们对配电系统中 的干扰异常敏感,几分之一秒的不正常供电就可能在工厂 内部造成混乱,其损失是难以估量的。这些用户对不合格 电力的容许度可严格到只有1-2周波。
现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。谐波的严重 危害和所造成的损失经常被人们所提及。而无人值守变 电站中计算机系统突然出现的死机现象，大多属于电能 质量问题。
2020/7/19
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电能质量问题造成的经济损失
一个计算中心失去电源2ｓ就可能破坏几十小时的数据 处理结果或上百万元的经济损失。
电能质量研究简介
朱守真 清华大学电机系
2006年11月
wk.baidu.com
内容
电能质量的概述 历史、研究方向、定义、扰动因素、影响
电能质量的指标 谐波、闪变、电压骤降、电压中断、电压 突升、电压裂痕、暂态冲击及暂态振荡、 过电压或欠电压、三相电压不对称
电能质量检测设备 检测内容,测试仪类型
电能质量的标准 主要标准、探讨
频率质量
2020/7/19
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电能质量的分类(2)
稳态 稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要
包括谐波、间谐波、波形下陷以及噪声等； 暂态 暂态电能质量问题通常是以频谱和暂态持续
时间为特征，可分脉冲暂态和振荡暂态两 大类。
2020/7/19
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更广泛的电磁兼容问题 非技术成分质量问题
2020/7/19
据北京化工集团统计，3年来因供电问题化工生产装置 停车56起，其中因电压跌降的有43起，其中最危险的 是由于这是电压突变过程，供电部门并未察觉也未记 录，造成了一定区分责任的纠纷；
首钢日用电子有限公司等大企业也有同类的情况发生。
2020/7/19
21
电气设备对电压凹陷的敏感性分析
主要原因
短路故障引起较严重的电压凹陷（骤降） 电机启动引起较长的凹陷时间。
频率降低会使汽轮机的叶片承受压力加大，严 重时会发生机械共振，使叶片断裂；
电压的快速波动会使电动机转速不均匀，不仅 危及电动机的安全运行，而且还影响一些产品 的质量，并引起照明的“闪变”。
2020/7/19
18
电能质量问题的影响
电网谐波含量的增加，将导致电气设备寿命缩 短，电网网损增大，系统发生谐波谐振的可能 性增加，同时可能引起继电保护和自动装置误 动，仪表指示和电度计量不准等一系列问题。， 由谐波引起的损耗和电气设备绝缘寿命的缩短 所造成的等值损耗也很可观，约为用电量的0.7 ％。
特征量
幅值：偏离额定值的最大值（60％） 持续时间：均方根值超出指定门槛值的一段时间 发生频次特定幅值及持续时间情况下发生的次数。
2020/7/19
22
产生电压跌落的原因
超高压电网故障造成大范围的配电网的电压波动。 雷击引起的绝缘子闪络或线路对地放电 系统故障 当保护动作后伴随着重合闸时，由此而引起的电
2020/7/19PQ研究热潮开始
4
电能质量研究方向
电能质量相关术语的定义以及标准的建立 电能质量的测量方法以及监测仪器 电能质量的建模、仿真以及分析 电能质量的扰动源确定 电能质量的改善 电能质量问题所产生的影响
2020/7/19
5
电能和电能质量的归类
理想三相交流系统： 1、恒定的频率；2、确定的电压等级；3、 完好的电压波形且能连续的向负荷供电；
11
电能质量的定义
电力公司 用户 设备制造商 IEEE IEC 电能质量是任何导致用电设备故障或不能
正常工作的电压、电流或频率偏差
2020/7/19
12
电能质量的影响
国标GB755《电机基本技术要求》规定，电动 机在额定功率下电源电压的偏差不超过±5％ 时才能维持额定出力；
纺织机、造纸机等生产机组对于频率敏感，如 果频率变化过大就可能出现废品，甚至使设备 受损；
2020/7/19
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电能质量研究的历程
19世纪中叶直至20世纪初
3次谐波
Steinmetz提出变压器的三角-星型不接地连接
20世纪初到40年代
提出更广泛的谐波治理方法
研究处于相对停滞期
50年代到80年代
其他更多的现象被发现
80年代提出电能质量概念
90年代至今
美EPRI着手DPQ项目
9
电能质量的特点
电能质量往往是由用户干扰所决定的 电能质量在空间和时间上均处于动态
变化之中 电能质量和用电设备的性能密切相关
2020/7/19
10
引起电能质量的四大因素
自然现象和灾难 电力设备及装置故障或保护误动作 终端用户非线性、冲击性污染型负荷的大
量使用 人为事故
2020/7/19
合格的、安全的电能 在一定指标或阈值范围内的
不满足规范要求的——电能质量
2020/7/19
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电能质量的分类（1）
电压质量（电压幅值质量）
狭义电能质量 会影响用户设备正常运行的不理想的系统电压，包括电 压的闪变、瞬时过电压或跌落、谐波畸变、各相电压不 平衡等情况；
电流质量 指电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸 变，包括流入电网的谐波电流，以及无功、不平衡 负荷电流、低频负荷变化造成的闪烁等。
压跌落次数将成倍数增加，并且规定时间间隔的 连续跳闸是造成瞬时供电中断的主要因素之一。 电压跌落统计结果表明大部分的电压跌落幅值都低 于（20～30）％的额定值。
2020/7/19
23
设备对电压凹陷的敏感图
V(幅值) 1
Vmin
据估计，因电能质量问题每年给美国企业造成的损失累计达150亿 到300亿美元之多，尤其是那些对电压变化敏感的电子、信息、半 导体行业。
2020/7/19
20
北京地区电能质量问题
北京供电局了解，北京第11届亚运会期间网球中心在 举行开幕式时全场照明突灭一半，究其原因则是电压 波动引起；
2001年大运会期间清华大学游泳馆等部分场馆均出现 过较为严重的、因电能质量问题影响场馆正常比赛用 电的事件；
在大型机器制造厂,0 1ｓ的电压突降就可能造成异常的 生产状况和质量破坏。
自动化设备控制的连续精加工生产线,它们对配电系统中 的干扰异常敏感,几分之一秒的不正常供电就可能在工厂 内部造成混乱,其损失是难以估量的。这些用户对不合格 电力的容许度可严格到只有1-2周波。
现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。谐波的严重 危害和所造成的损失经常被人们所提及。而无人值守变 电站中计算机系统突然出现的死机现象，大多属于电能 质量问题。