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1、工业电能质量关心的主要问题电能质量关心：电压质量、电流质量、供电质量、用电质量一、工业电能质量主要问题有四类:1） 谐波电压和谐波电流谐波电压和电流表现为电压、电流波形不再是标准的正弦波，而是发生了畸变。谐波电压是导致工业自动化设备误动作的主要原因之一，谐波电流是导致变压器过热、电缆过热，无功补偿柜故障、跳闸等故障现象的主要原因。2） 浪涌电压浪涌电压(又称为瞬态电压)是一种随机出现，持续时间很短(数十s)，幅度很高的电压。浪涌电压的危害是损坏设备硬件，缩短设备寿命，造成数据丢失，导致自动控制设备误动作。3） 电压骤降电压骤降指电压有效值的幅度短时间(60个周期以下)的降低，降低的幅度会达到9
2、0%。电压骤降是导致自动控制设备误动作的主要原因之一。4） 射频干扰射频干扰是指频率在100kHZ以上的电压和电流，或者电磁场。射频干扰是导致仪表精度下降、视频信号质量下降、自动控制设备误动作的主要原因之一。而从技术上看，影响电能质量的因素主要有三方面1） 自然现象包括雷击线路等；2） 电力设备及装置的正常使用和自动保护包括电容器正常投运、系统接线等；3） 用户终端的非线性负荷，冲击负荷的大量使用包括民用设备、工业负荷等4） 电力系统中的电气设备和用电设备是按照在额定电压下运行的条件设计和制造的因此当电压高于额定值时，电气设备和用电设备的绝缘受到威胁，影响使用寿命；当电压低于额定值时，电气设备
3、和用电设备的性能必然受到影响：A、对照明设备产生影响。常用的白炽灯、荧光灯等照明设备的发光效率、光通量都与电压有关；B、对交流电动机的影响。电网中的交流电动机 90 以上是异步电动机，异步电动机的运行特性对电压的变化非常敏感。当电压变化时，影响异步电动机的转矩、定子电流、温升、效率等。C、对电力变压器的影响。低电压运行，在同样传输功率条件下，使变压器电流增大，增大绕组损耗。 D、对电力电容器的影响。低电压运行降低电容器向电网提供的无功功率。E、对家用电器的影响。影响电热装置的温度；影响动力装置的启动、转速、电流等；影响电视机显象管的正常工作等。F、对电网经济运行的影响。低电压运行增大电网有功功
4、率损耗和无功功率损耗，增大供电成本。对于工业企业来说，80%的电能质量由企业内部产生，比如过长或尺寸过小的电线、电机或变压器过热、电费账单偏高、灯光忽明忽暗、生产中断损坏半成品。时间损失等于收益的损失，良好的电能质量，需要频繁监测：电力波动：数量、持续时间电压瞬降：灯光忽明忽暗、电压突升：谐波：断路器、继电器异常操作电压不平衡：超过2%会导致三相电机过热，甚至损坏闪变：荧光灯能够察觉的敏感变化 影响人情绪瞬态：立即摧毁设备 雷击等二、暂态电能质量对高新技术产业的影响举例1：通过实际调查，浦东新区上海索广映像有限公司（生产等离子电视机）显像管生产线中PLC的工作电压要求不低于85%额定电压、持续
5、时间不得超过0.01s；举例2：英特尔中国有限公司（芯片封装厂）对电源提出零停电的电压要求，工作电压不低于90%额定电压持续时间不得超过0.01s。非线性负荷：产生电压波动和谐波；从电网吸收非正弦电流，引起电网电压畸变，称为谐波源。电弧和接触焊设备、矿热炉、硅铁炉、中频炉等电气化铁路、电力机车：单相负载交流电弧炉：三相非对称负载 冶金、化工、矿山：大量使用晶闸管整流电源工业中大量使用变频调速装置电气化铁路：采用交流单相整流供电直流输电：高压大容量直流输电中的换流站家用电器：电视机、空调、冰箱、电子节能灯等造成电能质量问题的主要原因：大功率冲击性负载：电压波动与闪变、电压暂降大功率或大量的非线性
6、负载：谐波、间谐波、电压缺口大功率的不对称负载：三相电压不平衡、负序分量电压波动动态监测系统：据统计，1990年亚运会和2001年大运会期间均出现过因供电质量问题引起的事故。如亚运会期间，主会场工人体育馆在开幕式前几分钟由于建国门地区10kV配电网故障，致使工人体育馆失去的备用电源；网球中心举行项目开幕式在会场起立奏国歌时，由于东郊某站10kV馈出电缆故障，电压波动致使网球中心电压跌落，造成照明失电十余分钟（照明灯一般为摘灯，需冷启动），使厂内照明减少一办。2001年大运会期间，光彩体育馆、清华大学游泳馆、清华大学综合体育馆等场馆均发生过因系统电压波动致使场馆瞬时断电而影响正常比赛的情况。三、
7、电能质量现象的产生、危害及改善1）电压偏差（GB/T 12325-2008）1、 含义供电系统在正常运行条件下，某一节点的实测电压与系统标称电压之差对系统标称电压的百分数。U=U为电压偏差Ure为实测电压UN为标称电压2、 产生电压偏差属于基波无功功率范畴，主要与电能传输的导线线径、供电距离、潮流分布、调压手段、无功补偿方式及其容量、负荷用电特性等因素有关。不合理的无功功率潮流：某个负荷区域无功功率不平衡意味着将有大量的无功功率流经供电线路和变压器给该区域的负荷提供无功功率，由于线路和变压器中存在阻抗，造成线路和变压器首末端电压出现差值。供配电网络结构的不合理：供配电线路输送距离过长，输送容量
8、过大，导线截面过小等因素都会加大线路的电压损失，从而增加电压偏差的幅度。3、 危害电压偏差过大对广大用电设备以及电网的安全稳定和经济运行都会产生极大的危害。1 对用电设备的危害所有的用电设备都是按照额定电压进行设计和制造的。当电压偏离额定电压较大时，用电设备的运行性能恶化，很可能会由于过电压或过电流而损坏。例如：白炽灯：当电压为额定电压的95%时，白炽灯的光通量减少18%；当电压为额定电压的90%时，白炽灯的光通量减少30%。发光不足会影响人们的视力，降低工作效率。当电压为额定电压的105%时，白炽灯的寿命减少30%；当电压为额定电压的110%时，白炽灯的寿命减少一半。电炉等电热设备：因其发热
9、量与电压的平方成正比，如果电压偏低，则设备的发热量急剧(平方倍)下降，导致生产效率降低。异步电动机：电磁转矩与端电压的平方成正比。当电压过低时，电动机滑差过大，定子电流显著增加，导致绕组温度升高，从而加速绝缘老化，缩短电动机寿命，严重时刻烧毁电动机；当电压过高时，可能损坏电动机绝缘或由于励磁电流过大而过电流，同样也会缩短电动机的寿命。家用电器：电压过低时，电视机屏幕显示不稳定，图像模糊，甚至无法观看，而电压过高则大大缩短显像管的寿命，对家用电器的使用效率和寿命均产生不良影响。2 对电网的危害 威胁系统稳定：输电线路的输送功率受功率稳定极限的限制，而线路的静态稳定功率极限近似于线路的电压平方成正
10、比。系统运行电压偏低，输电线路的功率极限大幅度降低，可能产生系统频率不稳定的现象，甚至导致电力系统频率崩溃，造成系统解列。系统运行电压过高又可能使系统中各种电器设备的绝缘受损，使带铁芯的设备饱和，产生谐波，并可能引发铁磁谐振，同样威胁电力系统的安全和稳定运行。 影响经济运行：当输送功率一定时，输电线路和变压器的电流与运行电压成反比，而输电线路和变压器的有功损耗与电流的平方成正比。因此，系统电压偏低将使电网的有功损耗、无功功率损耗以及电压损失大大增加；系统电压偏高，超高压电网的电晕损耗加大。所有这些都使供电成本增加。4、 改善的措施1、 配置充足的无功功率电源电力系统中的无功功率损耗很大一部分是
11、线路和变压器中的无功功率损耗。由于高压线路和变压器的等值电抗远大于等值电阻，变压器的无功损耗也比有功损耗大得多，从而导致整个系统的无功损耗大于有功损耗。系统运行时仅靠发电机提供的无功功率远远不能满足系统对无功功率的需要，因此必须装设大量的无功补偿设备。无功电源发出的无功功率大致一半给负荷，另一半则用于补偿线路和变压器的无功损耗。无功补偿设备的分布应兼顾调压和减少无功潮流的要求。无功补偿的原则是尽量做到分区、分层、分变电所进行补偿，实现无功功率的就地平衡，并要留有足够的事故无功功率备用容量。电力系统的无功功率电源有：同步发电机、同步调相机、电容器、电抗器和静止无功无功补偿装置(SVC)等 2、系
12、统调压电压中枢点：电网是一个庞大的系统，其中的负荷难以计数，无法对其中每一个节点的电压进行监视和调整。通常的做法是选择一些关键性的母线作为电压监视点，如果将这些母线电压偏差控制在允许范围内，系统中其他节点的电压及负荷电压就能基本满足要求。这些电压监视点称为电压中枢点。对电力系统电压偏差的监视与调整就是监视与调整系统的电压中枢点。一般选择系统内装机容量较大的发电厂高压母线，容量较大的变电所低压母线以及有大量地方负荷的发电机母线。调整方式：逆调压：最大负荷时提高中枢点电压以补偿线路上增加的电压损失，最小负荷时降低中枢点电压以防止受端电压过高的调压方式。适合于出线线路较长、负荷变化规律大致相同，且负
13、荷波动较大的中枢点。顺调压：最大负荷时适当降低中枢点的电压，最小负荷时适当增大中枢点电压的调压方式。适合于出线线路不长、负荷变化不大的中枢点。恒调压：无论负荷如何变动，中枢点电压基本保持不变的电压调整方式。调整手段：a) 用发电机调压a) 当以发电机母线作为电压中枢点时，在维持发电机额定输出功率的同时，可以通过调节其自动励磁装置时发电机输出电压在95%105%的额定电压范围内变动。采用逆调压。b) 改变变压器变比调压（有载调压即可带负荷调压、无载调压即调压时需停电）c) 改变线路参数调压a) 增加线路导线截面积来减小电阻；b) 串联电容器：使线路等值电抗减小，降低线路的电压损失，提高线路末端的
14、电压。5、 供电电压偏差的的测量(GB/T 12325-2008) 测量仪器的性能：A级性能用来测量精确测量的地方；测量误差不超过 可选择4种不同的时间长度计算，3s、1min、10min、2hB级性能-用来进行调查统计、排除故障以及其他不需要高精确度测量的应用场合；测量误差不超过。时间长度为 1min、10min2）电压波动和闪变（GB/T 12326-2008）定义电压波动是生产（或运行）过程中从供电网中取用快速变动功率的负荷。闪变是灯光照度不稳定造成的视感。由电压波动产生。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
15、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。电弧炉在运行过程中，特别是在熔化期，随机且大幅度波动的无功功率会引起供电母线严重的电压波动和闪变。电弧炉在熔化期电极和炉料（或融化后的钢水）接触可以有开路和短路两种极端状态，当相继出现这两种状态时，其最大的无功功率变动量就等于短路容量。危害：1） 闪变引起人的视觉不适和疲劳，影响功效；2） 使电视机画面变化，垂直和水平幅度振动；3） 电动机转速不均匀，影响电机的寿命和产品质量；4） 电子仪器、电子计算机、自动控制设备等工作不正常；5） 影响对电压波动敏感的工艺或试验结果，如实验室示波器波形跳动、大功率稳流管的电流不稳定，导致试验无法进行。95%概率值：电能质量的现象，在空间上和时间上都出力动态变化之中，从整体上表现出统计的特性，因此标准用95%概率大值作为衡量值。抑制电压波动的措施：1） 合理选择变压器的分接头以保证用电设备的电压水平；2） 设置电容器进行人工补偿。并联电容器：改变网络中的无功分配，从而抑制电压的波动、提高用户的功率因数、改善电能的质量。串联电容器：改变线路参数，从而减少线路电压的损失、
