電能質量(liáng)標(biāo)準淺析

   隨著電(diàn)力電(diàn)子(zǐ)技術的(dí)廣(guǎng)泛(fàn)應用與(yǔ)發(fā)展(zhǎn)，供(gōng)電係(xì)統中增加(jiā)了大量的非綫性負載，特別是靜止(zhǐ)變流(liú)器(qì)，從低(dī)壓小(xiǎo)容量家(jiā)用電器到高(gāo)壓(yā)大(dà)容量(liáng)用的(dí)工業(yè)交直流變(biàn)換裝置(zhì)，由(yóu) 於(yú)靜(jìng)止變(biàn)流器(qì)是以開關方式工作的，會引起電(diàn)網電(diàn)流(liú)，電壓(yā)波形發生畸變(biàn)，引起(qǐ)電網(wǎng)的諧波(bō)“汙染(rǎn)”。另外(wài)，衝擊性(xìng)，波動性負(fù)荷，如電(diàn)弧(hú)爐(lú)，大型(xíng)軋(yà)鋼(gāng)機(jī)，電力機 車(chē)等(děng)運行中不(bù)僅(jǐn)會產生大(dà)量的(dí)高(gāo)次諧波，而(ér)且使得電(diàn)壓(yā)波動(dòng)，閃變，三相不平(píng)衡(héng)日(rì)趨嚴(yán)重，這些(xiē)對電網的(dí)不利影(yǐng)響不(bù)僅會導(dǎo)致(zhì)供(gōng)用電設備本身(shēn)的(dí)性降低，而且會 嚴(yán)重削弱(ruò)和(hé)幹(gān)擾電網的經(jīng)濟運(yùn)行(háng)，造(zào)成(chéng)對電網(wǎng)的“公(gōng)害”，為(wéi)此，技術(shù)監(jiān)督局(jú)相繼頒布了涉(shè)及(jí)電(diàn)能質(zhì)量(liáng)五個方麵(miàn)的(dí)標(biāo)準(zhǔn)，即：供(gōng)電電壓允許偏差，供(gōng)電(diàn)電(diàn)壓(yā) 允許波動和閃變，供(gōng)電(diàn)三相電(diàn)壓(yā)不允許平衡度，公(gōng)用電(diàn)網(wǎng)諧波，以(yǐ)及供電(diàn)頻率允許偏差等(děng)的(dí)指(zhǐ)標限製。

　　 1.電壓(yā)允(yǔn)許(xǔ)偏差
用電(diàn)設(shè)備(bèi)的運(yùn)行指標(biāo)和額定(dìng)壽命是(shì)對其(qí)額定(dìng)電壓(yā)而言的。當(dāng)其(qí)端子上出(chū)現電(diàn)壓偏差時，其(qí)運行(háng)參(cān)數和(hé)壽命(mìng)將受到(dào)影響，影(yǐng)響程度(dù)視(shì)偏(piān)差的(dí)大(dà)小，持續的時(shí)間(jiān)和設備狀(zhuàng)況(kuàng)而異，電壓(yā)偏差計算式如下(xià)：
電(diàn)壓偏(piān)差（％）=（實際(jì)電壓(yā)－額(é)定(dìng)電(diàn)壓(yā)）/額定電壓(yā)×100％……（1）
《電能(néng)質量供(gōng)電電壓(yā)允(yǔn)許偏差(chà)》（GB12325－90）規(guī)定(dìng)電(diàn)力(lì)係(xì)統(tǒng)在正(zhèng)常運行條件下(xià)，用戶受(shòu)電(diàn)端供(gōng)電(diàn)電壓(yā)的(dí)允許(xǔ)偏差為：
（1）35kV及以(yǐ)上供(gōng)電(diàn)和對(duì)電(diàn)壓質量有(yǒu)特(tè)殊要求的用(yòng)戶(hù)為額(é)定(dìng)電(diàn)壓(yā)的＋5％～－5％；
（2）10kV及(jí)以(yǐ)下高壓(yā)供電和(hé)低(dī)壓電力用(yòng)戶為(wéi)額定(dìng)電(diàn)壓(yā)的(dí)＋7％～－7％；
（3）低壓照明用(yòng)戶為(wéi)額定(dìng)電壓(yā)的(dí)＋5％～ －10％。
為了保(bǎo)證(zhèng)用(yòng)電(diàn)設備的(dí)正(zhèng)常(cháng)運行(háng)，在(zài)綜(zōng)合考慮(lǜ)了設備製造和電網建(jiàn)設(shè)的(dí)經濟合理(lǐ)性(xìng)後，對各(gè)類用戶設備規定了如上的(dí)允(yǔn)許(xǔ)偏(piān)差值，此(cǐ)值為工(gōng)業(yè)企(qǐ)業供(gōng)配電係統設計(jì)提(tí)供了(liǎo)依據。
在工業(yè)企業(yè)中，改(gǎi)善(shàn)電(diàn)壓偏差的主(zhǔ)要措(cuò)施有(yǒu)三：
（1）就(jiù)地(dì)進行無(wú)功(gōng)功(gōng)率補(bǔ)償(cháng)，及(jí)時調整無(wú)功(gōng)功(gōng)率(shuài)補償量，無功負(fù)荷的(dí)變化在電(diàn)網各級係統中(zhōng)均產生電壓偏差，它(tā)是(shì)產生電壓偏差(chà)的(dí)源，因此(cǐ)，就(jiù)地進(jìn)行(háng)無功功率(shuài)補償(cháng)，及時調(tiáo)整無(wú)功功(gōng)率補(bǔ)償量，從源(yuán)上解決(jué)問題，是(shì)zui有效的(dí)措(cuò)施。
（2）調(tiáo)整(zhěng)同(tóng)步(bù)電動機的勵磁(cí)電流，在銘(míng)牌規定(dìng)植的(dí)範(fàn)圍(wéi)內適當(dāng)調(tiáo)整同步電動機(jī)的勵磁電(diàn)流，使(shǐ)其(qí)超前或(huò)滯後運行，就能(néng)產(chǎn)生(shēng)超前或滯(zhì)後的(dí)無功(gōng)功(gōng)率，從而達(dá)到(dào)改善(shàn)網絡負荷(hé)的功率(shuài)因(yīn)數和(hé)調整電壓(yā)偏差(chà)的(dí)目的。
（3）采(cǎi)用有(yǒu)載(zǎi)調壓變壓(yā)器。從總(zǒng)體上(shàng)考(kǎo)慮無功負(fù)荷(hé)隻(zhī)宜補償到功率(shuài)因(yīn)數(shù)為(wéi)0.90～0.95，仍然(rán)有一部(bù)分(fēn)變(biàn)化無功(gōng)負(fù)荷要電網供給而(ér)產生電壓(yā)偏差，這(zhè)就(jiù)需要(yào)分(fēn)區采(cǎi)用一些有(yǒu)效的辦(bàn)法(fǎ)來解決，采(cǎi)用(yòng)有載調壓變壓(yā)器就是有效而(ér)經濟(jì)的(dí)辦法之一(yī)。

　　2.公(gōng)用電網諧波
諧(xié)波（Harmonic）即對周期性的變流(liú)量進(jìn)行傅裏(lǐ)葉級數分(fēn)解(jiě)，得(dé)到(dào)頻率(shuài)為(wéi)大於(yú)1的整數倍基波頻率的分(fēn)量(liáng)，它(tā)是由(yóu)電網中(zhōng)非綫(xiàn)性(xìng)負(fù)荷而產(chǎn)生的。
《電(diàn)能質量(liáng) 公用電網諧(xié)波》（GB/T14529－ 93）中(zhōng)規(guī)定(dìng)了各電壓(yā)等級(jí)的(dí)總(zǒng)諧波(bō)畸變(biàn)率，各(gè)單(dān)次奇次(cì)電壓(yā)含有率(shuài)和各單(dān)次偶次電(diàn)壓(yā)含有(yǒu)率的(dí)限製值，詳(xiáng)見表1：
該(gāi)標準還規(guī)定(dìng)了(liǎo)電網公(gōng)共連接(jiē)點的(dí)諧波電流（2～25次）注入的允許(xǔ)值(zhí)；而(ér)且同一公共連接(jiē)點(diǎn)的每(měi)個(gè)用(yòng)戶(hù)向(xiàng)電網(wǎng)注(zhù)入的(dí)諧波電(diàn)流允(yǔn)許值按(àn)此用戶在該(gāi)點(diǎn)的協議(yì)容量與其公(gōng)共(gòng)連(lián)接點(diǎn)的供(gōng)電(diàn)設備(bèi)容(róng)量之(zhī)比進(jìn)行分(fēn)配，以(yǐ)體現供(gōng)配電的(dí)公正性(xìng)。

　　3.電壓波(bō)動和(hé)閃變(biàn)
電壓波動（Fluctuation）即(jí)電(diàn)壓(yā)方均根值一(yī)係列的變(biàn)動或連續的(dí)改(gǎi)變，閃變（Flick）即(jí)燈(dēng)光照度不(bù)穩定造(zào)成的視感，是由波動負荷(hé) ，如電弧(hú)爐，軋機，電(diàn)弧焊(hàn)機等(děng)引起的。
《電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng) 電(diàn)壓(yā)波動(dòng)和閃變》（GB12326－ 2000）是(shì)在原來(lái)標(biāo)準(zhǔn)GB12326－90的基礎(chǔ)上(shàng)，參考了電(diàn)工(gōng)委員(yuán)會(huì)（IEC）電(diàn)磁兼容（EMC）標準(zhǔn)IEC6100－3－7等(děng)而修(xiū)訂而成(chéng)的，適 用(yòng)於(yú)由(yóu)波(bō)動(dòng)負(fù)荷(hé)引起的(dí)公(gōng)共連接點電(diàn)壓的快(kuài)速變動(dòng)及由此(cǐ)可(kě)能人(rén)對(duì)燈(dēng)閃明顯感(gǎn)覺(jué)的(dí)場合(hé)，該標準規(guī)定了各(gè)級電壓(yā)下(xià)的(dí)閃(shǎn)變限(xiàn)製(zhì)值(zhí)，見表2：
表2中的(dí)括號內的數(shù)值(zhí)僅(jǐn)適用(yòng)於(yú)公共連(lián)接點（PCC）點連(lián)接(jiē)的(dí)用(yòng)戶(hù)為同電(diàn)壓等(děng)級的用(yòng)戶場合(hé)，Pst為(wéi)短(duǎn)時間閃變(biàn)值，即(jí)衡(héng)量短(duǎn)時(shí)間(jiān)（若(ruò)幹分(fēn)鐘）內閃(shǎn)變(biàn)強弱(ruò)的一(yī)個統計量(liáng)值；Plt為長時(shí)間閃(shǎn)變值，它(tā)由(yóu)Pst推算出，反映(yìng)出(chū)長時間（若(ruò)幹小時(shí)）內(nèi)閃(shǎn)變強(qiáng)弱的一個(gè)統計(jì)量值(zhí)。

　　4.三相電(diàn)壓(yā)不(bù)平衡
《電能(néng)質(zhì)量(liáng) 三相(xiāng)電壓允(yǔn)許不平衡度(dù)》（GB/T15543－1995）適(shì)用於(yú)交(jiāo)流額定(dìng)頻率(shuài)為50Hz電力係(xì)統正(zhèng)常運行方(fāng)式(shì)下由於負(fù)序分量而(ér)引起的PCC點(diǎn)連接點(diǎn)的(dí)電壓不(bù)平(píng)衡，該(gāi)標準(zhǔn)規定：電(diàn)力(lì)係(xì)統公共連接點(diǎn)正常運行(háng)方式下不平衡(héng)度允(yǔn)許值為2％，短時間不得(dé)超過(guò)4％。
而(ér)且該標準(zhǔn)還解(jiě)釋(shì)：不平衡(héng)度允(yǔn)許(xǔ)值(zhí)指的是在(zài)電(diàn)力係(xì)統(tǒng)正(zhèng)常運(yùn)行的(dí)zui小方(fāng)式(shì)下(xià)負(fù)荷所引起(qǐ)的電(diàn)壓(yā)不(bù)平衡(héng)度為(wéi)zui大的(dí)生產（運行(háng)）周期中的實測值，例如(rú)煉(liàn)鋼(gāng)電弧(hú)爐(lú)應(yīng) 在熔(róng)化(huà)期(qī)測量等。在確(què)定(dìng)三相(xiāng)電壓允許不平衡指標(biāo)時，該標準規(guī)定(dìng)用95％概率值作為(wéi)衡量值。即正常運行方(fāng)式(shì)下不平(píng)衡度允許值，對於波動(dòng)性較小(xiǎo)的(dí)場合(hé)，應和(hé)實(shí) 際測(cè)量的五次(cì)接近數值的(dí)算術(shù)平均(jūn)值對比；對於(yú)波(bō)動性(xìng)較(jiào)大的場(cháng)合，應和實(shí)際(jì)測(cè)量(liáng)的95％概(gài)率值(zhí)對(duì)比(bǐ)；以判(pàn)斷(duàn)是否合格。其短時(shí)允(yǔn)許(xǔ)值(zhí)是指(zhǐ)任何時(shí)刻均不能(néng)超(chāo)過(guò)的(dí) 限製(zhì)值，以(yǐ)保(bǎo)證保(bǎo)護和(hé)自動(dòng)裝置(zhì)的正確(què)動作。

　　5.電網頻率(shuài)
《電(diàn)能質量(liáng)電(diàn)力(lì)係(xì)統頻率允許偏差》（GB/T 15945－1995）中規定：電力(lì)係(xì)統(tǒng)頻率偏差(chà)允許值為0.2Hz，當係統容量較(jiào)大(dà)時(shí)，偏差(chà)值可放寬到＋0.5Hz～－0.5Hz，標準中(zhōng)並沒有說明係 統容(róng)量大小的界限(xiàn)，而在《全國(guó)供用(yòng)電規則》中(zhōng)有(yǒu)規定(dìng)：“供電局(jú)供電(diàn)頻率(shuài)的允許偏(piān)差：電網(wǎng)容量在300萬千瓦(wǎ)及(jí)以(yǐ)上者(zhě)為0.2Hz；電網(wǎng)容量(liáng)在300萬(wàn)千瓦(wǎ) 以下者為0.5Hz。”實際運行(háng)中，我國各(gè)跨省電(diàn)力(lì)係(xì)統頻率(shuài)都保(bǎo)持在＋0.1Hz～－0.1Hz的範圍內，這(zhè)點在電(diàn)網(wǎng)質(zhì)量(liáng)中zui有(yǒu)保障。

　　 6.結語
加(jiā)強電能(néng)質量管(guǎn)理，提高(gāo)電能(néng)質量(liáng)，已經成(chéng)為電力係統廣(guǎng)泛關注的(dí)重要內容(róng)之一(yī)，並(bìng)且有關電(diàn)力(lì)行(háng)業規(guī)則(zé)明確：用戶(hù)的非綫(xiàn)性(xìng)負荷 ，衝(chōng)擊性負(fù)荷，波動負荷，非(fēi)對稱(chēng)負荷(hé)對供電質量(liáng)產(chǎn)生(shēng)影響或(huò)對(duì)運(yùn)行(háng)構(gòu)成幹擾和(hé)妨礙(ài)時，用戶必須采取措施(shī)加(jiā)以(yǐ)消除。抑製電壓波動(dòng)，電(diàn)壓閃(shǎn)變，電網諧(xié)波等不 利影響(xiǎng)的zui直(zhí)接(jiē)，zui常(cháng)用的現(xiàn)有(yǒu)措(cuò)施(shī)是裝設無功(gōng)功(gōng)率補償兼(jiān)諧波濾波(bō)裝(zhuāng)置，靜止型(xíng)無(wú)功(gōng)功(gōng)率補償裝置(zhì)（SVC），以(yǐ)及(jí)有源(yuán)濾波器，無功發生器(qì)（SVG）等(děng)。通過 對影響電能質量的五(wǔ)個(gè)方(fāng)麵(miàn)標準(zhǔn)的(dí)了解，從而為(wéi)實(shí)際工程(chéng)中(zhōng)抑製(zhì)電網諧波“汙(wū)染(rǎn)”，減小電壓波(bō)動等(děng)找到(dào)決(jué)策略(lüè)與設計的(dí)依(yī)據。