电能质量概述讲解
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电能质量讲座
1.电能质量综述
一、概述
电能质量是通过电压来表征的, 描述电力系统或供电系统性能和测量方法的总称。由于电压、电流或频率偏差引起的,用户设备工作异常或损坏的任何电力问题,都属于电能质量问题。
主要包括:
●频率偏差;
●电压偏差;
●功率因数
●三相电压不平衡度;
●谐波(波形畸变);
●电压波动与闪变;
●暂时过电压与瞬态过电压。
1)频率
我国规定50Hz正弦波为系统的标准频率,正常频率标准为50Hz±0.2Hz,系统容量较小时,可放宽到50Hz±0.5Hz。标准GB/T 15945-1995《电力系统频率允许偏差》中并没有说明系统容量大小的界线,全国供用电规则中规定了供电局供电频率的允许偏差:电网容量在3000MW及以上者为0.2Hz,电网容量在3000MW以下者为0.5Hz。实际运行中,我国各跨省电力系统频率的允许偏差都保持在+0.1~-0.1Hz的范围内。
2)电压
电网中各点的电压调节不同与频率的调节,电网各点电压主要反映该点无功功率的供需关系,电压调节一般采取无功就地平衡的方式进行无功功率补偿,从源头上进行解决,同步发电机和变压器均具有调整电压的功能。
3)三相不平衡度
电力系统中三相电压的不平衡度,用电压或电流负序分量与正序的均方根百分数表示:
%1001
2⨯=u u u ε 其中,U 1-三相电压正序分量方均根值
U 2-三相电压负序分量方均根值
三相电压不平衡(即存在负序分量)会引起继电保护误动、电机附加振动力矩和发热。额定转矩的电动机,如长期在负序电压含量在4%的状态下运行,由发热,电动机绝缘的寿命将会降低一半,若某相电压高于额定电压,其运行寿命的下降将更加严重。
4)电压波动和闪变
电压波动和闪变是指电压幅值在一定范围内有规则的变动时,电压最大值与最小值之差相对额定电压的百分比,或电压幅值不超过0.9p.u .~1.0p.u.(标么值)的一系列随机变化。这种电压变化称为闪变,以表达电压波动对照明灯的视觉影响。
5)谐波
50Hz 倍频的正弦波,是电能质量的重点问题。
6)间谐波
间谐波是指不是工频频率整数倍的谐波。间谐波往往由较大的电压波动或冲击非线性负荷所引起,所有非线性的波动负荷如电弧炉、电焊机,各种变频调速装置,同步串级调速装置及感应电动机等均为间谐波源。
间谐波的特点是放大电压闪变和对音频干扰,造成感应电动机振动及异常。间谐波的危害等同与整数次谐波电压的危害,我国目前没有制定相应的国家标准对间谐波限值进行规定。
7)暂时过电压和瞬时过电压
(1)暂时过电压是指
持续时间较长的不衰减和弱衰减的(以工频一定的倍数、分数)振荡的过电压。
(2)瞬态过电压是指持续时间数毫秒或更短,通常带有强阻尼的振荡或非振荡的一种过电压。
暂时过电压和瞬态过电压是由于电力系统运行操作,或遭受雷击,或发生故障等因素引起的。
8)电压暂降和电压上升
(1)电压暂降是指由于系统故障或干扰造成用户持续时间0.5周波至1min 内下降到额定电压或电流的10%~90%。即幅值为0.1p.u.~0.9p.u.(标么值)时系统频率仍为标称值,然后又恢复到正常水平。
(2)电压上升是指电压的有效值升至额定值的110%以上,典型值为额定值的110%~180%称为电压上升,即暂时超过标称值10%以上,系统频率仍为标称值,持续时间为0.5周波~1min,幅值为1.1p.u.~1.8p.u.。
二、电压异常
发电机发出的是三相交流正弦电压, 某些因素会降低电压的质量, 对于三相交流系统表现在以下四个方面:
➢电压幅值短时或规律的改变;
➢电压波形偏离正弦形状;
➢三相电压不对称(三个线电压的幅值和相位发生偏移);
➢电压的频率偏离50Hz。
●电压不正常表现形式:
1) 电压跌落
电压跌落是指电网电压突然降低, 甚至达到电压零值。电压跌落通常由短路引起, 发生短路后除了自身电网及下级电网受到影响外, 相邻电网也会受到影响。短路后自动重合闸装置的动作时间一般为10ms~2s。
如果用户馈线发生短路, 则停电时间会长一些, 因为需要检查线路和排除故障。
2) 电压不对称
如果在三相电网的某一相或两相间接有大功率的负载, 则会出现电压不对称。电压不对称会使电气设备(例如电动机)的热损耗增加和发生振动。
3) 缓慢电压改变
由于负载的缓慢变化引起电压的改变, 电力部门通常采用有载调压变压器, 自动跟随电压的改变, 使输出电压保持为额定值。低压电网中电压偏移的程度一般不应超过±10%。
4) 快速电压改变
快速电压改变是指电压较小幅值(3%)的突然变化, 或者规律性出现(电焊机), 或者不规则出现(电弧炉)。这种快速的电压改变可以导致照明灯发生闪烁(闪变)。
5) 谐波电压
产生谐波的设备主要有电视机、照明装置、变流器和电弧炉等。谐波使电压波形发生畸变, 导致电气设备发生功能错误, 使电动机、电容器和电缆增加热损耗。
6) 传输过电压
由于线路或设备落雷会产生传输过电压, 各种电气设备和开关的开闭操作也会导致传输过电压,其延续时间通常在微秒或毫秒范围。
●引起电压异常的原因:
➢电网
➢大气影响(例如雷电、风暴、雾霜等)
其它外部影响(例如挖掘机损坏电缆, 导致单相接地或断电)。
➢相邻负载
➢自身影响
➢用户内部电网短路可导致供电中断, 各种电气设备的关合操作也会产生相互干扰。