中国电能质量标准!

电能质量即电力系统中电能的质量。

理想的电能应该是完美对称的正弦波。

一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。

一方面我们研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题，一方面我们研究这些因素会导致哪些方面的问题，最后，我们要研究如何消除这些因素，从而最大程度上使电能接近正弦波。

一、电能的质量指标
频率：额定频率：50Hz；频率偏差：±0.2Hz（≥3000MW系统）±0.5Hz（＜3000MW系统）
质量标准：正弦波电压和电流见下表。

谐波的危害与抑制：对于电网、电力设备、通讯都会产生负面影响；
二、电压允许偏差
用电设备的运行指标和额定寿命是对其额定电压而言的。

当其端子上出现电压偏差时，其运行参数和寿命将受到影响，影响程度视偏差的大小、持续的时间和设备状况而异，电压偏差计算式如下：
电压偏差（％）=（实际电压－额定电压）／额定电压×100％
《电能质量供电电压允许偏差》（GB12325－90）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压的允许偏差为：
（1）35kV及以上供电以上正、负偏差的绝对值之和小于10%，对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的＋5％～－5％；
（2）10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的＋7％～－7％；
（3）低压照明用户为额定电压的＋5％～－10％。

为了保证用电设备的正常运行，在综合考虑了设备制造和电网建设的经济合理性后，对各类用户设备规定了如上的允许偏差值，此值为工业企业供配电系统设计提供了依据。

三、改善电压偏差的主要措施
1、就地进行无功功率补偿，及时调整无功功率补偿量，无功负荷的变化在电网各级系统中均产生电压偏差，它是产生电压偏差的源，因此，就地进行无功功率补偿，及时调整无功功率补偿量，从源上解决问题，是最有效的措施。

2、调整同步电动机的励磁电流，在铭牌规定植的范围内适当调整同步电动机的励磁电流，使其超前或滞后运行，就能产生超前或滞后的无功功率，从而达到改善网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。

3、采用有载调压变压器。

从总体上考虑无功负荷只宜补偿到功率因数为0.90～0.95，仍然有一部分。

四、电压波动和闪变
1.波动负荷
标准对波动负荷的定义为：生产(或运行)过程中从供电网中取用快速变动功率的负荷。

实际生活中，波动负荷又习惯称为冲击负荷或非线性冲击负荷。

它的用电特性一般具有下述典型特点：
①功率的波动(冲击)性：引起电压波动，产生闪变；
②非线性特征：产生谐波；
③功率因数偏低；
④三相非对称用电。

部分负荷．例如交流电弧炉、单相冲击性负荷等具有这种特征。

标准中该定义是从功率角度、以电网侧为参考定义的。

波动负荷的特征还可从负荷侧用可变阻抗描述，标准采用“波动负荷”的描述更能强调“连续性”这一概念。

因为波动闪变主要描述稳态运行的、连续性的冲击负荷特征；对于偶然的冲击行为，虽然对闪变仍然有贡献，但其特征指标主要不以闪变进行描述，例如电压暂升、暂降、短时中断等。

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2.电压波动
电压波动定义为：电压方均根值一系列的变动或连续的改变。

电压波动是一系列的电压变动是电压变动的集合。

电压波动一般以其引起的闪变水平进行评估，闪变是在一个规定的时间段内对电压波动的频度、波形形状、幅度等指标引起危害的综合评定。

当电压波动引起的闪变水平在规定的范围内，同时电压波动的幅度也是矛盾的一个主要方面时，也可以对电压波动以电压变动的特征进行分析评定，以维持系统电压变化在一个可接受的范围。

因此,谈到电压波动，首先考虑其引起的闪变(闪变限值的应用)，其次当需要时分析其电压变动特征(电压变动限值的应用)。

一般地，闪变以实测数值进行分析，电压变动则在经验分析其变动频度的情况下通过数值计算仿真进行评定。

3.闪变
标准给出的定义是：闪变是灯光照度不稳定造成的视感。

波动负荷的危害首先要评定其闪变发射水平，在闪变水平不超标的情况下若有必要可对电压
变动进行评估。

可见闪变这一物理参数的主角地位。

闪变是主体一——人(人类)对干扰(电压波动)引起的白炽灯(或其他类型灯具)的照度变化的感受，闪变值越大，这种感受越强烈．人的感觉越难受。

一般来说，影响闪变的因素。

主要有下述几个方面：
(1)主体：人
不同的人，年龄、性别不同，对同样的灯光照度变化感受就不同。

那么如何在考虑这些差异的情况下确定一个基准来描述闪变呢?只有通过抽样、观察、统计的方法，由权威机构进行定标。

这一过程是由国际电热委员会UIE进行的，抽样过程中人的感受分为四类，即对于特定的灯光照度变化，A类(人数)代表没有觉察的人数；B类(人数)代表略有觉察的人数；c类(人数)代表有明显觉察的人数；D类(人数)代表不能忍受的人数。

由于人的因素，使得这一抽样、观测、分析变得更加复杂。

例如同样对于120v白灯，针对矩形电压波动特征，UIE与IEEE获取P。

=1的曲线还是存在差异的.
(2)干扰：电压波动
在进行闪变试验时，电压波动的特征即幅度、频度、波形形状等因素应充分考虑，为了便于试验，UIE以规则的矩形、正弦波形特征电压波动为干扰源；一般来说，周期性或近似周期性的电压波动对照度波动的影响更大，人类对5～15Hz范围电压波动引起的照度变化比较敏感，8．8Hz是人类记忆时间最短、且最敏感的波动频度。

(3)参照体：白炽灯
不同类型的灯泡、同类型不同额定电压等级的灯泡、同类型同电压等级不同功率的灯泡对相同特征的电压波动的反映是不一样的。

目前，IEC以60w、230v额定电压的白炽灯为基准照度变化体进行试验定标；而IEEE以60w、120v额定电压的白炽灯为基准照度变化体进行试验定标，进一步的研究试验正在进行，以便在此方面取得一致的标准。

可见选择白炽灯是一个共同的认识，为什么呢?一般来说，El 光灯、电视机等家用电气对电压波动的敏感程度远低于白炽灯，I~I@L'若电压波动不至于引起白炽灯闪变，则肯定不会引起其他家用电器如日光灯、电视机的工作异常。

试验证明：电压等级越高、功率越大，灯泡的钨丝越细，其照度变化对电压波动越敏感，反之亦然。

这是由于钨丝的热惯性时问决定的，120V、60w白炽灯的热惯性时间为28ms，230V、60W白炽灯的热惯性时间为19ms，因而230V、60W白炽灯对电压变动更敏感。

五、电网频率
电力系统频率偏差允许值为0.2Hz，当系统容量较大时，偏差值可放宽到＋0.5Hz～－0.5Hz，标准中并没有说明系统容量大小的界限，而在《全国供用电规则》中有规定：“供电局供电
频率的允许偏差：电网容量在300万千瓦及以上者为0.2Hz；电网容量在300万千瓦以下者为0.5Hz。

”实际运行中，我国各跨省电力系统频率都保持在＋0.1Hz～－0.1Hz的范围内，这点在电网质量中最有保障。

六、三相电压不平衡
三相不平衡就是在三相供电情况下，由各相负荷的不平衡用电特性所造成的。

一般说的三相不平衡度主要指电压不平衡度，需要时也可以分析三相电流不平衡度。

对称分量法是理解与分析不平衡三相系统的基础。

若三相供电电压平衡(即只有正向电压)．对于一个变化缓慢的三角形接线的三相不对称负荷(*接线可以等效成三角行)，理论上可将其变换为一个平衡的三相纯有功负荷，同时其电源与负荷的有功功率交换并不改变。

系统处于三相不平衡运行时，三相电压电流含有大量负序分量。

由于负序分量的存子会对各种电气设备产生不同方面的不良影响。

①发电机：电动机在不对称运行时负荷电流在气隙中产转子生逆转的旋转磁场，增加了转子的损耗。

这些损耗包括在励磁绕组里感应的二倍频电流所引起的附加损耗以及在转子表面由于感应的涡流所产生的附加表面损耗。

这些损耗都属于铜损耗性质，从而造成转子温升的提高。

至于温升（发热）的分布，与转子的结构有关。

另外在不对称负荷时，由负荷电流产生的气隙旋转磁场与转子励磁磁势及由正序气隙旋转磁场与定子负序磁势所产生的二倍频交变电磁力矩，将同时作用在转子转轴以及定子机座上，引起二倍频振动。

②感应电动机：在不平衡电压作用下，负序电流产生制动转矩，使感应电动机的最大转矩和输出功率下降，正反c磁场的相互作用，产生脉动转矩，肯能引起电动机的振动。

由于电动机负序电抗很小负序电压可能产生过大的负序电流从而使电动机定子转子的铜损增加，是电动机过热并导致绝缘老化过程加块。

③变压器：变压器处于不平衡负载下运行时（如变压器供给照明负荷、电焊负荷等单相负荷），如果控制最大相电流为额定容量，就会造成局部过热。

另外还会由于磁路不平衡、大量漏磁通经箱壁使其发热。

研究表明，变压器在额定负荷人下，电流buph度为10%时，其绝缘寿命约缩短16%。

④换流装置：三相电压不平衡使换流装置的触发角不对称，从而产生一系列的非特征谐波。

以6脉冲换流装置为例，在三相电压不平衡时除产生6k+1次等特征谐波外，还会产生6k+3
次非特征谐波.研究表明,随着三相电压不平衡程度的增加，非特征谐波电流的数值也加大。

可能导致换流装置的滤波成本加大。

⑤继电保护和自动装置：如果三相不平衡系统中有较大的负荷分量，则可能导致一些作用于负荷电流的保护和自动装置误导动作。

从而威胁电力系统的安全运行。

包括：发电机的负荷电流保护、变电站主变压器的复合电压起动过电流保护、母线差动保护、线路的各种距离保护震荡闭锁装置。

线路相差高频保护以及故障时动作的可靠性。

⑥线路：三相不平衡系统中，负序电流会产生附加损耗，增大线损，同时使配电线路电压损失增加。

另外，沿线会增大对通信系统的干扰，影响正常通信质量。

⑦计算机等电子设备：在低压三线四线制配电系统中，三相不平衡必然引起中线上出现不平衡电流，产生零电位漂移，产生影响计算机等电子设备的电噪声干扰，可能使设备无法正常工作。