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1、电能质量背景知识美国理想深圳总代理浚海仪器http:/ 描述电力系统或供电系统性能的测量方法的总称 。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。电能质量主要参数（指标）： 电压偏差； 频率偏差； 功率因数低 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。电能质量问题的危害u设备过热、烧毁（中性线、电机、变频器、变压器 ）u电容器击穿u计算机复位、保护装置误动作或设备工作异常u功率因数下降，无功功率增加，付出更多的电费基本概念 与 术语瞬态：半个周波（10ms)以内 暂态：从10ms 到1min 稳态：1min
2、以上瞬变 -瞬态概念 骤升，骤降 -暂态概念 过电压，低电压，电压中断 -稳态概念电压波动 闪变 谐波类别频谱条件持续时间电压大小脉冲纳秒5ns rise1ms振荡低频1min0.0pu欠电压1min0.8 to 0.9pu过电压1min1.1 to 1.2pu电压的长期变化计算机商用设备制造协 会 CBEMA曲线商用设备所能承受的交流电压波动范围商用设备所能承受的交流电压波动范围瞬变130骤升：106130骤降：0 90%过压+106欠压-90%中断-60电压波动造成的危害uIT设备 当电压波动超过40，持续时间超过12个周波（0.24s）时，导致数据 丢失。uPLC （可编程控制器）：早期
3、的产品，电压低于10时，可工作15个周波（0.3s）；电压低于(5060)时，停止工作；u数控设备： 为保证产品质量和安全，工作电压波动范围一般为10，当电压低于此 值、持续时间超过23个周波（0.040.06s）时，保护性停机。u变频调速 当低于额定电压70，持续时间超过6个周波(0.12s)时停机。精细加 工业中的电机，电压波动10、持续时间超过3个周波时，停机。u电机 当电压波动超过（5030）、持续时间超过1个周波，控制开关就会 跳闸。谐波u非线性负载产生谐波；u频率是50Hz的整数倍；u除绝对的正弦/余弦波外，任何其他波形均含谐波典型谐波产生源电子开关型:各种交直流换流装置、变频装置
4、铁磁饱和型:各种铁芯设备, 如变压器、电抗器等，其铁磁饱 和特性呈现非线性电弧型:各种炼钢电弧炉、交流电弧焊机非正弦（余弦）波形的分 析u非正弦波信号 通过傅立叶分析，可分解为多个不同频率的正弦波叠加3次谐波叠加29次谐波叠加u非正弦波信号 通过傅立叶分析，可分解为多个不同频率的正弦波叠加非正弦（余弦）波形的分 析谐波种类u偶次谐波 : 2nd, 4th, 6th, 8th u奇次谐波 : 3rd, 5th, 7th, 11th u正序谐波 :(3n+1) 4th, 7th, 10thu负序谐波 :(3n-1) 2nd, 5th, 8thu零序谐波 :(3n) 3rd, 6th, 9thu电压
5、谐波总畸变率(失真率): V(THD)谐波的危害u设备过热、中性线电流大、断路器动作；u功率因数下降，电费增加；u供电波形产生畸变，精密设备工作异常；u测试计量器具显示不准；u干扰通信系统功率因数u相移功率因数（DPF）:不考虑谐波的影响，电流与电压相位差的余弦值（cos）jIU U Iu功率因数（PF）：有功功率与视在功率的比值。与相移和谐波相关。功率因数低，意味着付出更多电费。谐波造成PF降低的数学原 理 u三角函数的正交特性 两个不同三角函数乘积，在周期内的积分等于0； 两个相同三角函数乘积，在周期内的积分不等于0 ；结论：只有同频（同相） 的电压、电流相乘， 才产生有功功率。谐波降低P
6、F实例u负载电流中含有3次、5次等谐波成分，负载的输入电压 为标准正弦波，根据三角函数的正交特性，当计算负载上 的功率时， ， ，即：高次谐 波的有功功率为0。u谐波含量越高，功率因数越低。 谐波造成波形畸 变基波与2次谐波无相差叠加基波与2次谐波有相差叠加基波与3次谐波无相差叠加基波与3次谐波有相差叠加GB/T1594595 电能质量 电力系统频率允许偏差；GB1232590 电能质量 供电电压允许偏差；GB/T1454993 电能质量 公用电网谐波；GB123262000 电能质量 电压允许波动和闪变；GB/T1554395 电能质量 三相电压允许不平衡度；GB/T184812001 电能
7、质量 暂时过电压和瞬态过电压；GB17625.11998 低压电气及电子设备谐波电流限值；IEEE标准11591995EN50160电能质量标准电能质量国标摘要 1 GB/T1594595 电能质量 电力系统频率允许偏差u一般不得超过0.2Hz，最大可放宽至0.5Hz GB1232590 电能质量 供电电压允许偏差u10KV以下三相电压允许偏差为7 u220V单相电压允许偏差为7 10 GB/T1454993 电能质量 公用电网谐波u380V系统电压总谐波畸变率小于5.0，奇次 谐波电压含有率小于4.0，偶次谐波电压含有率小 于2.0% GB/T1554395 电能质量 三相电压允许不平衡度u
8、公共连接点正常电压不平衡度允许值为2，短 时不超过4，接于公共接点的每个用户所引起的不 平衡度允许值为1.3电能质量国标摘要2电能质量 公用电网谐波GB/T 14549-93电网标称 电压KV电压总谐 波 畸变率%各次谐波电压含有率：%奇次（3、5、 7、9、11.)偶次(2、4、6 、8、10.)0.385.04.02.0 64.03.21.6 10 353.02.41.2 66 1102.01.60.8电能质量国标摘要3电压变动和闪变的限值GB123262000电压等级LVMVHVPSt1.00.9(1.0)0.8PLt0.80.7(0.8)0.6注:PSt测量周期为10min,PLt测量
9、周期为2h;MV括号中值仅适用于pcc连接的所 有用户为同电压等级的用户场合。n 电压变动限值(%)r,h-1LV、MVHVr1431 r 1032.510 r 10021.5100 r 10001.251谁会在意电能质量u供电局u制造业 动力部门u过程工业（冶金，石化）u数据中心，运维部门u军队工业&政府事业u集成商u电能治理公司客户行业：电力客户名称： 朔州供电局部门：生计科面临问题：生计科总体负责电能质量问题，承担着下属二十多所变电站电能质量的巡检任务。购买电能质量分析仪用于变电站PT(100V),CT(5A)输出端的电能质量定期巡检。案例1：朔州供电局客户行业：电力客户名称： 包头供电
10、局部门：营销用电监察科面临问题1.变电站PT(100V),CT(5A)输出端电能质量需要定期巡检。2.由于电能质量问题，与部分大客户端产生纠纷，需判定责任。 案例2：包头供电局客户行业：制造业客户名称： 和舰科技（苏州）有限公司部门：厂务部 面临问题晶圆生产厂商，有两条电力进线，其中一条的功率因数0.93，工程师希望能查找出原因。由于经常有设备发生改变，工程师希望通过定时地进行监测谐波等参数的变化趋势，及时督促相关部门整改。原有的台式电能质量分析仪现场使用不便，也不直观。 案例3：和舰科技客户行业：制造业 客户名称： 北京巴可利亚德电子科技有限公司 部门：售后工程部 面临问题 生产的全彩LED
11、显示器，在工厂检测无缺陷，但在个别用户侧 实际使用中频繁出现故障。用户投诉，影响到销售。设备安装前，用分析仪对电能质量进行监测分析。如有电能质 量问题，先建议用户采取措施改善电能质量，杜绝了由于用 户电能质量问题所产生的产品投诉，提高了该公司产品的认 知度，为后续销售打下基础。案例4：北京巴可利亚德电子科技公 司客户行业：制造业 子行业：电气设备、电源制造企业 客户名称：中科院北京科诺伟业科技有限公司 部门：质检部 面临问题 生产220V UPS，客户抱怨一些控制系统因UPS输出信号中的 谐波及电压不稳导致设备损坏，还有客户反映产品的功率达不 到要求。通过电能分析，及时得到产品的全面电能质量数
12、据，消除客户 对产品技术和质量的怀疑。案例5：中科院科诺伟业公司客户行业：制造业 子行业：烟草制造企业 客户名称：上海烟草（集团）公司 部门： 设备科 面临问题 生产线大量使用变频调速设备和电机，造成对企业内部的谐波 污染和电能质量危害。用户希望掌握全厂的动力系统的电能质 量参数，从而为谐波治理及监控供电状况提供有力的数据支持 。为企业节省大量的费用，避免生产安全隐患。案例6：上海烟草集团客户行业：集成商 客户名称： 天津电建实业公司 部门：系统集成部 面临问题 从事电力机柜及变频器的配套集成，在系统招标中，招标方要 求提供系统电能质量详细指标。通过使用分析仪生成电能质量分析报告提供给招标方，使 其对系统有一个全面客观的评估，极大提高了项目中标率。 同时通过对用户端电能质量问题的分析，避免了因为电能质 量问题所产生的产品质量纠纷。案例7：天津电建实业公 司
