淺析電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（2）
2013-10-31 03:24:00孫愛芳
孫愛芳
【摘 要】結(jié)合工程實際，對電能質(zhì)量涵蓋的五個方面：公用電網(wǎng)高次諧波、電壓閃變與電壓波動、三相電壓及電流不平衡、電壓偏差、頻率偏差等的國家標(biāo)準(zhǔn)作了簡要介紹，并對其主要內(nèi)容作了分析，以利對其抑制方法的研究和工程應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】高次諧波；電壓波動；閃變抑制
隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性負載，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關(guān)方式工作的，會引起電網(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、波動性負荷，如電弧爐、大型軋鋼機、電力機車等運行中不僅會產(chǎn)生大量的高次諧波，而且使得電壓波動、閃變、三相不平衡日趨嚴(yán)重，這些對電網(wǎng)的不利影響不僅會導(dǎo)致供用電設(shè)備本身的安全性降低，而且會嚴(yán)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(jiān)督局相繼頒布了涉及電能質(zhì)量五個方面的國家標(biāo)準(zhǔn)，即：供電電壓允許偏差，供電電壓允許波動和閃變，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(biāo)限制。
1.電壓允許偏差
用電設(shè)備的運行指標(biāo)和額定壽命是對其額定電壓而言的。當(dāng)其端子上出現(xiàn)電壓偏差時，其運行參數(shù)和壽命將受到影響，影響程度視偏差的大小、持續(xù)的時間和設(shè)備狀況而異，電壓偏差計算式如下：
電壓偏差（%）=（實際電壓-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(guī)定電力系統(tǒng)在正常運行條件下，用戶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為額定電壓的+5%～-5%。
（2）10kV及以下高壓供電和低壓電力用戶為額定電壓的+7%～-7%。
（3）低壓照明用戶為額定電壓的+5%～-10%。
為了保證用電設(shè)備的正常運行，在綜合考慮了設(shè)備制造和電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟合理性后，對各類用戶設(shè)備規(guī)定了如上的允許偏差值，此值為工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)設(shè)計提供了依據(jù)。
在工業(yè)企業(yè)中，改善電壓偏差的主要措施有三：
（1）就地進行無功功率補償，及時調(diào)整無功功率補償量，無功負荷的變化在電網(wǎng)各級系統(tǒng)中均產(chǎn)生電壓偏差，它是產(chǎn)生電壓偏差的源，因此，就地進行無功功率補償，及時調(diào)整無功功率補償量，從源上解決問題，是最有效的措施。
（2）調(diào)整同步電動機的勵磁電流，在銘牌規(guī)定植的范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整同步電動機的勵磁電流，使其超前或滯后運行，就能產(chǎn)生超前或滯后的無功功率，從而達到改善網(wǎng)絡(luò)負荷的功率因數(shù)和調(diào)整電壓偏差的目的。
（3）采用有載調(diào)壓變壓器。從總體上考慮無功負荷只宜補償?shù)焦β室驍?shù)為0.90～0.95，仍然有一部分變化無功負荷要電網(wǎng)供給而產(chǎn)生電壓偏差，這就需要分區(qū)采用一些有效的辦法來解決，采用有載調(diào)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行傅里葉級數(shù)分解，得到頻率為大于1的整數(shù)倍基波頻率的分量，它是由電網(wǎng)中非線性負荷而產(chǎn)生的。
電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14529-93）中規(guī)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。
該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了電網(wǎng)公共連接點的諧波電流（2～25次）注入的允許值；而且同一公共連接點的每個用戶向電網(wǎng)注入的諧波電流允許值按此用戶在該點的協(xié)議容量與其公共連接點的供電設(shè)備容量之比進行分配，以體現(xiàn)供配電的公正性。
3.電壓波動和閃變
電壓波動（Fluctuation）即電壓方均根值一系列的變動或連續(xù)的改變，閃變（Flick）即燈光照度不穩(wěn)定造成的視感，是由波動負荷，如電弧爐、軋機、電弧焊機等引起的。
《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》（GB12326-2000）是在原來標(biāo)準(zhǔn)GB12326-90的基礎(chǔ)上，參考了國際電工委員會（IEC）電磁兼容（EMC）標(biāo)準(zhǔn)IEC6100-3-7等而修訂而成的，適用于由波動負荷引起的公共連接點電壓的快速變動及由此可能人對燈閃明顯感覺的場合，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各級電壓下的閃變限制值。
括號內(nèi)的數(shù)值僅適用于公共連接點（PCC）點連接的所有用戶為同電壓等級的用戶場合，Pst為短時間閃變值，即衡量短時間（若干分鐘）內(nèi)閃變強弱的一個統(tǒng)計量值；Plt為長時間閃變值，它由Pst推算出，反映出長時間（若干小時）內(nèi)閃變強弱的一個統(tǒng)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(tǒng)正常運行方式下由于負序分量而引起的PCC點連接點的電壓不平衡，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點正常運行方式下不平衡度允許值為2%，短時間不得超過4%。
而且該標(biāo)準(zhǔn)還解釋：不平衡度允許值指的是在電力系統(tǒng)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）周期中的實測值，例如煉鋼電弧爐應(yīng)在熔化期測量等。在確定三相電壓允許不平衡指標(biāo)時，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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，對于波動性較小的場合，應(yīng)和實際測量的五次接近數(shù)值的算術(shù)平均值對比；對于波動性較大的場合，應(yīng)和實際測量的95%概率值對比；以判斷是否合格。其短時允許值是指任何時刻均不能超過的限制值，以保證保護和自動裝置的正確動作。
5.電網(wǎng)頻率
《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》（GB/T15945-1995）中規(guī)定：電力系統(tǒng)頻率偏差允許值為0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較大時，偏差值可放寬到+0.5Hz～-0.5Hz，標(biāo)準(zhǔn)中并沒有說明系統(tǒng)容量大小的界限，而在《全國供用電規(guī)則》中有規(guī)定：“供電局供電頻率的允許偏差：電網(wǎng)容量在300萬千瓦及以上者為0.2Hz；電網(wǎng)容量在300萬千瓦以下者為0.5Hz。
實際運行中，我國各跨省電力系統(tǒng)頻率都保持在+0.1Hz～-0.1Hz的范圍內(nèi)，這點在電網(wǎng)質(zhì)量中最有保障。
6.結(jié)語
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(tǒng)廣泛關(guān)注的重要內(nèi)容之一，并且有關(guān)電力行業(yè)規(guī)則明確：用戶的非線性負荷、沖擊性負荷、波動負荷、非對稱負荷對供電質(zhì)量產(chǎn)生影響或?qū)Π踩\行構(gòu)成干擾和妨礙時，用戶必須采取措施加以消除。抑制電壓波動、電壓閃變、電網(wǎng)諧波等不利影響的最直接、最常用的現(xiàn)有措施是裝設(shè)無功功率補償兼諧波濾波裝置、靜止型無功功率補償裝置（SVC），以及有源濾波器、無功發(fā)生器（SVG）等。通過對影響電能質(zhì)量的五個方面國家標(biāo)準(zhǔn)的了解，從而為實際工程中抑制電網(wǎng)諧波“污染”，減小電壓波動等找到?jīng)Q策略與設(shè)計的依據(jù)。
