電能質(zhì)量標準淺析

【搞　要】 結合工程實(shí)際，對電能質(zhì)量涵蓋的五個(gè)方面：公用電網(wǎng)高次諧波、電壓閃變與電壓波動(dòng)、三相電壓及電流不平衡、電壓偏差、頻率偏差等的國家標準作了簡(jiǎn)要介紹，并對其主要內容作了分析，以利對其抑制方法的研究和工程應用。
【關(guān)鍵詞】 高次諧波 電壓波動(dòng) 閃變抑制

隨著(zhù)電力電子技術(shù)的廣泛應用與發(fā)展，供電系統中增加了大量的非線(xiàn)性負載，特別是靜止變流器，從低壓小容量家用電器到高壓大容量用的工業(yè)交直流變換裝置，由于靜止變流器是以開(kāi)關(guān)方式工作的，會(huì )引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，引起電網(wǎng)的諧波“污染”。另外，沖擊性、波動(dòng)性負荷，如電弧爐、大型軋鋼機、電力機車(chē)等運行中不僅會(huì )產(chǎn)生大量的高次諧波，而且使得電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡日趨嚴重，這些對電網(wǎng)的不利影響不僅會(huì )導致供用電設備本身的安全性降低，而且會(huì )嚴重削弱和干擾電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，造成對電網(wǎng)的“公害”，為此，國家技術(shù)監督局相繼頒布了涉及電能質(zhì)量五個(gè)方面的國家標準，即：供電電壓允許偏差，供電電壓允許波動(dòng)和閃變，供電三相電壓不允許平衡度，公用電網(wǎng)諧波，以及供電頻率允許偏差等的指標限制。

1.電壓允許偏差

用電設備的運行指標和額定壽命是對其額定電壓而言的。當其端子上出現電壓偏差時(shí)，其運行參數和壽命將受到影響，影響程度視偏差的大小、持續的時(shí)間和設備狀況而異，電壓偏差計算式如下：

電壓偏差（％）=（實(shí)際電壓－額定電壓）

/額定電壓×100％……（1）

《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》（GB12325－90）規定電力系統在正常運行條件下，用戶(hù)受電端供電電壓的允許偏差為：

（1）35kV及以上供電和對電壓質(zhì)量有特殊要求的用戶(hù)為額定電壓的＋5％～－5％；

（2）10kV及以下高壓供電和低壓電力用戶(hù)為額定電壓的＋7％～－7％；

（3）低壓照明用戶(hù)為額定電壓的＋5％～ －10％。

為了保證用電設備的正常運行，在綜合考慮了設備制造和電網(wǎng)建設的經(jīng)濟合理性后，對各類(lèi)用戶(hù)設備規定了如上的允許偏差值，此值為工業(yè)企業(yè)供配電系統設計提供了依據。

在工業(yè)企業(yè)中，改善電壓偏差的主要措施有三：

（1）就地進(jìn)行無(wú)功功率補償，及時(shí)調整無(wú)功功率補償量，無(wú)功負荷的變化在電網(wǎng)各級系統中均產(chǎn)生電壓偏差，它是產(chǎn)生電壓偏差的源，因此，就地進(jìn)行無(wú)功功率補償，及時(shí)調整無(wú)功功率補償量，從源上解決問(wèn)題，是最有效的措施。

（2）調整同步電動(dòng)機的勵磁電流，在銘牌規定植的范圍內適當調整同步電動(dòng)機的勵磁電流，使其超前或滯后運行，就能產(chǎn)生超前或滯后的無(wú)功功率，從而達到改善網(wǎng)絡(luò )負荷的功率因數和調整電壓偏差的目的。

（3）采用有載調壓變壓器。從總體上考慮無(wú)功負荷只宜補償到功率因數為0.90～0.95，仍然有一部分變化無(wú)功負荷要電網(wǎng)供給而產(chǎn)生電壓偏差，這就需要分區采用一些有效的辦法來(lái)解決，采用有載調壓變壓器就是有效而經(jīng)濟的辦法之一。

2.公用電網(wǎng)諧波

諧波（Harmonic）即對周期性的變流量進(jìn)行傅里葉級數分解，得到頻率為大于1的整數倍基波頻率的分量，它是由電網(wǎng)中非線(xiàn)性負荷而產(chǎn)生的。

電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14529－ 93）中規定了各電壓等級的總諧波畸變率，各單次奇次電壓含有率和各單次偶次電壓含有率的限制值，詳見(jiàn)表1：

該標準還規定了電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的諧波電流（2～25次）注入的允許值；而且同一公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶(hù)向電網(wǎng)注入的諧波電流允許值按此用戶(hù)在該點(diǎn)的協(xié)議容量與其公共連接點(diǎn)的供電設備容量之比進(jìn)行分配，以體現供配電的公正性。

3.電壓波動(dòng)和閃變

電壓波動(dòng)（Fluctuation）即電壓方均根值一系列的變動(dòng)或連續的改變，閃變（Flick）即燈光照度不穩定造成的視感，是由波動(dòng)負荷，如電弧爐、軋機、電弧焊機等引起的。

《電能質(zhì)量 電壓波動(dòng)和閃變》（GB12326－ 2000）是在原來(lái)標準GB12326－90的基礎上，參考了國際電工委員會(huì )（IEC）電磁兼容（EMC）標準IEC6100－3－7等而修訂而成的，適用于由波動(dòng)負荷引起的公共連接點(diǎn)電壓的快速變動(dòng)及由此可能人對燈閃明顯感覺(jué)的場(chǎng)合，該標準規定了各級電壓下的閃變限制值，見(jiàn)表2：

表2中的括號內的數值僅適用于公共連接點(diǎn)（PCC）點(diǎn)連接的所有用戶(hù)為同電壓等級的用戶(hù)場(chǎng)合，Pst為短時(shí)間閃變值，即衡量短時(shí)間（若干分鐘）內閃變強弱的一個(gè)統計量值；Plt為長(cháng)時(shí)間閃變值，它由Pst推算出，反映出長(cháng)時(shí)間（若干小時(shí)）內閃變強弱的一個(gè)統計量值。

4.三相電壓不平衡

《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》（GB/T15543－1995）適用于交流額定頻率為50Hz電力系統正常運行方式下由于負序分量而引起的PCC點(diǎn)連接點(diǎn)的電壓不平衡，該標準規定：電力系統公共連接點(diǎn)正常運行方式下不平衡度允許值為2％，短時(shí)間不得超過(guò)4％。

而且該標準還解釋?zhuān)翰黄胶舛仍试S值指的是在電力系統正常運行的最小方式下負荷所引起的電壓不平衡度為最大的生產(chǎn)（運行）周期中的實(shí)測值，例如煉鋼電弧爐應在熔化期測量等。在確定三相電壓允許不平衡指標時(shí)，該標準規定用95％概率值作為衡量值。即正常運行方式下不平衡度允許值，對于波動(dòng)性較小的場(chǎng)合，應和實(shí)際測量的五次接近數值的算術(shù)平均值對比；對于波動(dòng)性較大的場(chǎng)合，應和實(shí)際測量的95％概率值對比；以判斷是否合格。其短時(shí)允許值是指任何時(shí)刻均不能超過(guò)的限制值，以保證保護和自動(dòng)裝置的正確動(dòng)作。

5.電網(wǎng)頻率

《電能質(zhì)量電力系統頻率允許偏差》（GB/T 15945－1995）中規定：電力系統頻率偏差允許值為0.2Hz，當系統容量較大時(shí)，偏差值可放寬到＋0.5Hz～－0.5Hz，標準中并沒(méi)有說(shuō)明系統容量大小的界限，而在《全國供用電規則》中有規定：“供電局供電頻率的允許偏差：電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦及以上者為0.2Hz；電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦以下者為0.5Hz�！睂�(shí)際運行中，我國各跨省電力系統頻率都保持在＋0.1Hz～－0.1Hz的范圍內，這點(diǎn)在電網(wǎng)質(zhì)量中最有保障。

6.結語(yǔ)

加強電能質(zhì)量管理，提高電能質(zhì)量，已經(jīng)成為電力系統廣泛關(guān)注的重要內容之一，并且有關(guān)電力行業(yè)規則明確：用戶(hù)的非線(xiàn)性負荷、沖擊性負荷、波動(dòng)負荷、非對稱(chēng)負荷對供電質(zhì)量產(chǎn)生影響或對安全運行構成干擾和妨礙時(shí)，用戶(hù)必須采取措施加以消除。抑制電壓波動(dòng)、電壓閃變、電網(wǎng)諧波等不利影響的最直接、最常用的現有措施是裝設無(wú)功功率補償兼諧波濾波裝置、靜止型無(wú)功功率補償裝置（SVC），以及有源濾波器、無(wú)功發(fā)生器（SVG）等。通過(guò)對影響電能質(zhì)量的五個(gè)方面國家標準的了解，從而為實(shí)際工程中抑制電網(wǎng)諧波“污染”，減小電壓波動(dòng)等找到?jīng)Q策略與設計的依據。