低壓電器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)電能質(zhì)量要求的探究

陳勤

（上海電器設(shè)備檢測(cè)所有限公司 上海 200063）

科技快速發(fā)展，低壓電器在生活中隨處可見(jiàn)?？墒?，即使是低壓電器也依然存在很多安全隱患，每年因?yàn)榈蛪弘娖鞫霈F(xiàn)的安全事故不計(jì)其數(shù)，一旦發(fā)生，便會(huì)對(duì)人們的生活造成嚴(yán)重影響。實(shí)驗(yàn)室中的低壓電器設(shè)備的正確檢測(cè)對(duì)于實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)可以起到安全保障作用。但是低壓電器監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用并不簡(jiǎn)單，它需要相關(guān)人員來(lái)進(jìn)行操作，不僅如此，而且需要保證一定的頻次才能保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。現(xiàn)在，市面上低壓電器的數(shù)量越來(lái)越多，種類日漸豐富，這就意味著可供人們選擇的低壓電器也越來(lái)越多，不同的情況下需要不同的低壓電器。低壓電器在使用的過(guò)程中需要電器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)各種低壓電器的供電設(shè)備進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，再通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析找到導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在偏差的原因，為后續(xù)的低壓電器設(shè)備的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)提供更多支持。這也要求供職于低壓電器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的各方面人員需緊跟時(shí)代的腳步，積極學(xué)習(xí)有關(guān)于低壓電器的先進(jìn)知識(shí)，外出參觀和學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。檢測(cè)設(shè)備同時(shí)，需要做到及時(shí)更新和完善，及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的供電電源系統(tǒng)進(jìn)行全面詳盡的電能質(zhì)量分析，以及檢查設(shè)備是否正常，在能力范圍內(nèi)，盡量減少其他人為因素和固定因素給監(jiān)測(cè)結(jié)果帶來(lái)的影響［1］。

1 低壓電器檢測(cè)對(duì)電能質(zhì)量的基本要求

8 個(gè)方面的內(nèi)容，具體表現(xiàn)為：電網(wǎng)間諧波、瞬態(tài)過(guò)電壓、電壓波動(dòng)及閃變、三相電壓平衡度、暫時(shí)過(guò)電壓、公用電網(wǎng)諧波、頻率偏差、電壓偏差。

眾所周知，電能質(zhì)量的要求有多項(xiàng)指標(biāo)，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要滿足各種指標(biāo)和國(guó)家要求，其主要包括公共電網(wǎng)諧波、電壓偏差、頻率偏差及電壓波動(dòng)和閃變等。其中一項(xiàng)指標(biāo)達(dá)不到國(guó)家的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，最終呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能將低壓電器的性能準(zhǔn)確反映出來(lái)。因此，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前，要對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試，來(lái)達(dá)到國(guó)家的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，這也是低壓檢測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量提出的要求。由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各項(xiàng)指標(biāo)內(nèi)容的準(zhǔn)確性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差的影響之大，指標(biāo)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)是保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的重要前提條件［2］。

2 對(duì)內(nèi)部電能質(zhì)量的基本要求

低壓檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室管理者需要營(yíng)造一個(gè)良好氛圍的工作環(huán)境，確保所有參與檢測(cè)的設(shè)備可以正常運(yùn)作，各項(xiàng)指標(biāo)調(diào)試能夠達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。此外，實(shí)驗(yàn)開(kāi)展期間，工作人員需要對(duì)場(chǎng)外設(shè)施定期進(jìn)行檢測(cè)與抽樣。特別要注意的是，在檢測(cè)時(shí)，對(duì)所有的相關(guān)設(shè)備要進(jìn)行細(xì)致的檢查，查看設(shè)備的各項(xiàng)性能是否正常，對(duì)于性能異常的設(shè)備，及時(shí)報(bào)備并檢修，進(jìn)而避免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)事故對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成不良影響。隨后，根據(jù)會(huì)對(duì)檢測(cè)校準(zhǔn)結(jié)果有所影響的環(huán)境條件、相關(guān)技術(shù)及其他需求，制成相應(yīng)的文件。假如檢測(cè)和校準(zhǔn)的結(jié)果被環(huán)境條件所影響，這時(shí)就要求工作人員立刻停止檢測(cè)活動(dòng)和改造活動(dòng)，避免對(duì)最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成不可挽回的影響［3］。

檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中，通常采用的是恒流電源設(shè)備，根據(jù)低壓檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)電能質(zhì)量的具體要求，做出對(duì)應(yīng)的調(diào)整并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，確保檢測(cè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌瓿?。?dāng)工作人員在低壓電器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，很多指標(biāo)都可為實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)部電能進(jìn)行工作且對(duì)內(nèi)部電能的要求更高。各項(xiàng)指標(biāo)如下：實(shí)驗(yàn)室在應(yīng)用恒流電源設(shè)備時(shí)，可采用諧波畸變和頻率穩(wěn)定性這兩項(xiàng)指標(biāo)，它們可以清楚地顯示實(shí)驗(yàn)室電能質(zhì)量的具體情況，保證各類低壓電器設(shè)備的檢測(cè)和電能質(zhì)量能夠達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，確保檢測(cè)實(shí)驗(yàn)可以順利完成，且保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性［4-5］。

3 低壓電器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)電源質(zhì)量的監(jiān)測(cè)工作

低壓電器設(shè)備量大、面廣，這些設(shè)備對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量干擾（主要是諧波、電壓波動(dòng)和閃變）IEC 是通過(guò)制定單臺(tái)設(shè)備（或接入電網(wǎng)）干擾限值標(biāo)準(zhǔn)加以限制的。目前主要有4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，均已為我國(guó)采用，成為國(guó)標(biāo)或國(guó)標(biāo)指導(dǎo)性技術(shù)文件，簡(jiǎn)要介紹如下。

（1）GB17625.1-2003《諧波電流發(fā)射限值（設(shè)備每相輸入電流≤16A）》（等同1EC61000-3-2：2001）。本標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)大量220/380V 小型電器設(shè)備（電流≤16A）產(chǎn)生（發(fā)射）諧波電流的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要規(guī)定如下。①設(shè)備的分類按照諧波電流限值，將設(shè)備分為4類。A 類：平衡的三相設(shè)備；家用電器，但不包括D 類設(shè)備；工具，不包括便攜式工具；白熾燈調(diào)光器；音頻設(shè)備；未規(guī)定為B、C、D類設(shè)備均可視為本類設(shè)備。B類：便攜式工具；非專用的電弧焊設(shè)備。C 類：照明設(shè)備。D 類：功率不大于600W 的下列設(shè)備，即個(gè)人計(jì)算機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)顯示器；電視接收機(jī)。②諧波電流限值見(jiàn)表1，其中，B類設(shè)備的限值為表1給出值的1.5倍。需指出，實(shí)際執(zhí)行中，有許多具體規(guī)定（例如測(cè)量設(shè)備、測(cè)量電路、測(cè)量方法、試驗(yàn)電源、試驗(yàn)條件等等）應(yīng)參照標(biāo)準(zhǔn)文本規(guī)定執(zhí)行。

表1 A類設(shè)備的限制

（2）GB/Z17625.6-2003《對(duì)額定電流大于16A的設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電流的限制》（等同IECTR61000-3-4：1998）。本標(biāo)準(zhǔn)（技術(shù)指導(dǎo)性）文件是針對(duì)較大低壓電器或綜合的設(shè)備（電流＞16A）規(guī)定的諧波電流限制，其接入電網(wǎng)按以下3級(jí)條件考慮。

第1級(jí)：簡(jiǎn)化連接設(shè)備發(fā)射到公用供電系統(tǒng)的諧波電流符合相關(guān)限值規(guī)定，則可連接到短路比RSC等于或大于33的供電系統(tǒng)任何點(diǎn)。注1：短路比小于33不予考慮，因?yàn)樵谶@種情況下，需供電部門的同意。注2：為了限制換流器換相缺口的深度，短路比大于33是必要的。

第2 級(jí)：根據(jù)電網(wǎng)和設(shè)備參數(shù)的連接。對(duì)于不符合相關(guān)諧波電流發(fā)射值的設(shè)備，若短路比Rsce＞33，則允許有較高的諧波電流發(fā)射值。

第3級(jí)：根據(jù)用戶協(xié)議功率的連接，如果設(shè)備不滿足第1 級(jí)和第2 級(jí)的條件，或設(shè)備的輸入電流大于75A，則供電部門可根據(jù)用戶協(xié)議的有功功率同意設(shè)備的連接。在這種情況下，供電部門可根據(jù)本部門的要求實(shí)施。

（3）GB17625.2-2007《對(duì)每相額定電流≤16A 且無(wú)條件接入的設(shè)備在公用低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓變化、電壓波動(dòng)和閃爍的限制》（等同1IEC61000-3-3：2005）。本標(biāo)準(zhǔn)涉及大量小型設(shè)備（電流≤16A）對(duì)公用低壓供電系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃爍的限制。本標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。主要規(guī)定如下：電壓變化、電壓波動(dòng)和閃爍的評(píng)定。

①相對(duì)電壓變化“d”的評(píng)定。當(dāng)不同時(shí)間點(diǎn)加n上由測(cè)量或計(jì)算得到設(shè)備的電壓有效值為U（h1）和U（h2）時(shí)，則相對(duì)電壓變化d由下式得到：

d= ΔU/Un(%)

其中，ΔU= |U(h1)-U(h2)；Un為設(shè)備額定電壓。

由于電壓波動(dòng)就是一系列的電壓變化，因此，d值也適用于對(duì)波動(dòng)的衡量。

②短期閃爍值PIt的評(píng)定。有關(guān)PIt的規(guī)定見(jiàn)GB/T 12326-2008（電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變）（詳細(xì)的規(guī)定源自IEC61000-4-15：2003 閃變儀一功能和設(shè)計(jì)規(guī)范）。

（4）GB/Z17625.3-2000《對(duì)額定電流大于16A的設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃爍的限制》。這是一個(gè)國(guó)標(biāo)指導(dǎo)性技術(shù)文件，適用于準(zhǔn)備接到公用低壓交流配電系統(tǒng)中較大的波動(dòng)源設(shè)備（電流＞16A），或者雖然額定電流較低但需要經(jīng)供電公司特許才能接入的設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容主要如下。

第一，規(guī)定了額定電流不大于75A 的設(shè)備型式試驗(yàn)的測(cè)量程序，其試驗(yàn)電路同GB17625.2 中規(guī)定。但電路阻抗Z參數(shù)需要替換，應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：由設(shè)備引起的電壓降ΔU應(yīng)該在3%～5%之間；阻抗的電阻分量和感抗分量之比應(yīng)該在0.5～0.75之間。

第二，對(duì)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)出dc、dmax、Pst、PIt。

第三，計(jì)算校核以上參數(shù)，應(yīng)近似相等。

第四，根據(jù)GB 17625.2 中限值，檢查測(cè)量值，如均小于或等于限值，則視為滿足電壓波動(dòng)要求。

第五，對(duì)額定電流大于75A的設(shè)備評(píng)估，建議要進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)研究。

應(yīng)該按照實(shí)際的系統(tǒng)阻抗來(lái)評(píng)估設(shè)備，對(duì)dmax和dc的限值建議仍與GB17625.2所給出的相同。對(duì)Pst和PIt推薦的限值為：

其值的范圍為0.6＜Pst＜1。

注1：當(dāng)計(jì)算的P值小于0.6時(shí)，應(yīng)令其等于0.6。

式中：SL是要連接的負(fù)荷的額定視在功率；STR是MV/LV配電變壓器的額定視在功率。

PIt=0.65Pst

4 滿足低壓電器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)電能質(zhì)量要求的有關(guān)建議

4.1 做好對(duì)外部電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的跟蹤監(jiān)視與記錄

外部電力系統(tǒng)是整個(gè)區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的組成部分之一，不是一個(gè)單獨(dú)存在的單位，其他部門的供電與其同時(shí)進(jìn)行。在整個(gè)區(qū)域，電網(wǎng)中各用戶單位的用電負(fù)荷有參差，是不穩(wěn)定的，因此，電力系統(tǒng)供電的指標(biāo)會(huì)在一定程度上有所變化。此外，還要考慮到供電系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障、供電計(jì)劃需要調(diào)整等變量的影響，外部電力系統(tǒng)的電能的具體質(zhì)量不能處于一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)。

對(duì)于這種情況，可以在外部電力系統(tǒng)增設(shè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，一次對(duì)供電的電能質(zhì)量實(shí)時(shí)地進(jìn)行監(jiān)測(cè)和跟蹤，這樣可以在電能質(zhì)量低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。根據(jù)電能質(zhì)量的補(bǔ)償和控制裝置，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行電能質(zhì)量調(diào)整，使外部電力系統(tǒng)供給的電能質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，滿足低壓電器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行，保證設(shè)備能夠正常工作，避免實(shí)驗(yàn)事故的發(fā)生，同時(shí)，也是為工作人員的自身安全負(fù)責(zé)，這也是為實(shí)驗(yàn)提供了良好的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)最后的檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性提供保障。

4.2 加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部電能質(zhì)量的核查與糾正

不僅是外部電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量需要監(jiān)測(cè)和跟蹤，內(nèi)部的電能質(zhì)量的核查工作也要增強(qiáng)重視。在實(shí)驗(yàn)期間，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)要全程跟進(jìn)并記錄，保證達(dá)到國(guó)家的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，提高檢測(cè)的質(zhì)量。

當(dāng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部電源系統(tǒng)有所改變，如維修、線路變動(dòng)或者安裝其他設(shè)備等情況出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)的電力負(fù)荷與未改變前的數(shù)據(jù)會(huì)有較大的出入，電能質(zhì)量可能會(huì)無(wú)法維持原有的良好穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)此，需要對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行核查加以措施進(jìn)行糾正，例如，出現(xiàn)電壓跌落的情況時(shí)，可以補(bǔ)償或者安裝穩(wěn)定的電源來(lái)解決問(wèn)題；出現(xiàn)諧波畸變超出正常范圍值的情況，可以安裝諧波抑制設(shè)備或者濾波設(shè)備來(lái)進(jìn)行解決。采取這些措施的主要原因是為了使電能質(zhì)量能夠達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，得以滿足實(shí)驗(yàn)室的要求，防止內(nèi)部電能質(zhì)量不充足而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響［6］。

4.3 恒流電源設(shè)備以及低壓電器檢測(cè)設(shè)備維護(hù)

作為低壓電器檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室常用設(shè)備之一的恒流電源設(shè)備，它是一種特殊的試驗(yàn)電源和負(fù)載。依據(jù)實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)規(guī)定，恒流電源設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)都有一定的衡量標(biāo)準(zhǔn)。在日常的設(shè)備維護(hù)中，對(duì)此設(shè)備要根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行狀態(tài)的檢測(cè)，避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò)，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。

進(jìn)行低壓電器檢測(cè)時(shí)會(huì)有各種類型設(shè)備參與，這些參與的設(shè)備會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。因此，工作人員在日常的工作中需要對(duì)設(shè)備及時(shí)進(jìn)行檢修，檢測(cè)各項(xiàng)性能，確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中設(shè)備的狀態(tài)可以符合國(guó)家的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，為低壓電器檢測(cè)創(chuàng)設(shè)良好的前提條件。

5 結(jié)語(yǔ)

科技快速發(fā)展，低壓電器在生活中隨處可見(jiàn)，可是即使是低壓電器也依然存在很多安全隱患，每年因?yàn)榈蛪弘娖鞫霈F(xiàn)的安全事故不計(jì)其數(shù)，一旦發(fā)生便會(huì)對(duì)人們的生活造成嚴(yán)重影響。質(zhì)量更好、性能更優(yōu)的產(chǎn)品才能滿足目前市場(chǎng)的需求。這也要求供職于低壓電器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的各方面人員需緊跟時(shí)代的腳步，不能停滯不前，積極學(xué)習(xí)有關(guān)于低壓電器的先進(jìn)知識(shí)，外出參觀和學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，讓其滿足國(guó)家的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，并促進(jìn)其更好地發(fā)展。