電能質量標準淺析

   隨著電力電子技術的廣泛應用與(yu) 發展，供電係統中增加了大量的非線性負載，特別是靜止變流器，從(cong) 低壓小容量家用電器到高壓大容量用的工業(ye) 交直流變換裝置，由 於(yu) 靜止變流器是以開關(guan) 方式工作的，會(hui) 引起電網電流、電壓波形發生畸變，引起電網的諧波“汙染”。另外，衝(chong) 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(jin) 會(hui) 產(chan) 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(yan) 重，這些對電網的不利影響不僅(jin) 會(hui) 導致供用電設備本身的性降低，而且會(hui) 嚴(yan) 重削弱和幹擾電網的經濟運行，造成對電網的“公害”，為(wei) 此，技術監督局相繼頒布了涉及電能質量五個(ge) 方麵的標準，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，公用電網諧波，以及供電頻率允許偏差等的指標限製。

　　 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，其運行參數和壽命將受到影響，影響程度視偏差的大小、持續的時間和設備狀況而異，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）
《電能質量供電電壓允許偏差》（GB12325－90）規定電力係統在正常運行條件下，用戶受電端供電電壓的允許偏差為(wei) ：
（1）35kV及以上供電和對電壓質量有特殊要求的用戶為(wei) 額定電壓的＋5％～－5％；
（2）10kV及以下高壓供電和低壓電力用戶為(wei) 額定電壓的＋7％～－7％；
（3）低壓照明用戶為(wei) 額定電壓的＋5％～ －10％。
為(wei) 了保證用電設備的正常運行，在綜合考慮了設備製造和電網建設的經濟合理性後，對各類用戶設備規定了如上的允許偏差值，此值為(wei) 工業(ye) 企業(ye) 供配電係統設計提供了依據。
在工業(ye) 企業(ye) 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(chang) ，及時調整無功功率補償(chang) 量，無功負荷的變化在電網各級係統中均產(chan) 生電壓偏差，它是產(chan) 生電壓偏差的源，因此，就地進行無功功率補償(chang) ，及時調整無功功率補償(chang) 量，從(cong) 源上解決(jue) 問題，是zui有效的措施。
（2）調整同步電動機的勵磁電流，在銘牌規定植的範圍內(nei) 適當調整同步電動機的勵磁電流，使其超前或滯後運行，就能產(chan) 生超前或滯後的無功功率，從(cong) 而達到改善網絡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(cong) 總體(ti) 上考慮無功負荷隻宜補償(chang) 到功率因數為(wei) 0.90～0.95，仍然有一部分變化無功負荷要電網供給而產(chan) 生電壓偏差，這就需要分區采用一些有效的辦法來解決(jue) ，采用有載調壓變壓器就是有效而經濟的辦法之一。

　　2.公用電網諧波
諧波（Harmonic）即對周期性的變流量進行傅裏葉級數分解，得到頻率為(wei) 大於(yu) 1的整數倍基波頻率的分量，它是由電網中非線性負荷而產(chan) 生的。
《電能質量 公用電網諧波》（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製值，詳見表1：
該標準還規定了電網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(ge) 用戶向電網注入的諧波電流允許值按此用戶在該點的協議容量與(yu) 其公共連接點的供電設備容量之比進行分配，以體(ti) 現供配電的公正性。

　　3.電壓波動和閃變
電壓波動（Fluctuation）即電壓方均根值一係列的變動或連續的改變，閃變（Flick）即燈光照度不穩定造成的視感，是由波動負荷 ，如電弧爐、軋機、電弧焊機等引起的。
《電能質量 電壓波動和閃變》（GB12326－ 2000）是在原來標準GB12326－90的基礎上，參考了電工委員會(hui) （IEC）電磁兼容（EMC）標準IEC6100－3－7等而修訂而成的，適 用於(yu) 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，該標準規定了各級電壓下的閃變限製值，見表2：
表2中的括號內(nei) 的數值僅(jin) 適用於(yu) 公共連接點（PCC）點連接的用戶為(wei) 同電壓等級的用戶場合，Pst為(wei) 短時間閃變值，即衡量短時間（若幹分鍾）內(nei) 閃變強弱的一個(ge) 統計量值；Plt為(wei) 長時間閃變值，它由Pst推算出，反映出長時間（若幹小時）內(nei) 閃變強弱的一個(ge) 統計量值。

　　4.三相電壓不平衡
《電能質量 三相電壓允許不平衡度》（GB/T15543－1995）適用於(yu) 交流額定頻率為(wei) 50Hz電力係統正常運行方式下由於(yu) 負序分量而引起的PCC點連接點的電壓不平衡，該標準規定：電力係統公共連接點正常運行方式下不平衡度允許值為(wei) 2％，短時間不得超過4％。
而且該標準還解釋：不平衡度允許值指的是在電力係統正常運行的zui小方式下負荷所引起的電壓不平衡度為(wei) zui大的生產(chan) （運行）周期中的實測值，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，該標準規定用95％概率值作為(wei) 衡量值。即正常運行方式下不平衡度允許值，對於(yu) 波動性較小的場合，應和實 際測量的五次接近數值的算術平均值對比；對於(yu) 波動性較大的場合，應和實際測量的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 限製值，以保證保護和自動裝置的正確動作。

　　5.電網頻率
《電能質量電力係統頻率允許偏差》（GB/T 15945－1995）中規定：電力係統頻率偏差允許值為(wei) 0.2Hz，當係統容量較大時，偏差值可放寬到＋0.5Hz～－0.5Hz，標準中並沒有說明係 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：電網容量在300萬(wan) 千瓦及以上者為(wei) 0.2Hz；電網容量在300萬(wan) 千瓦 以下者為(wei) 0.5Hz。”實際運行中，我國各跨省電力係統頻率都保持在＋0.1Hz～－0.1Hz的範圍內(nei) ，這點在電網質量中zui有保障。

　　 6.結語
加強電能質量管理，提高電能質量，已經成為(wei) 電力係統廣泛關(guan) 注的重要內(nei) 容之一，並且有關(guan) 電力行業(ye) 規則明確：用戶的非線性負荷 、衝(chong) 擊性負荷、波動負荷、非對稱負荷對供電質量產(chan) 生影響或對運行構成幹擾和妨礙時，用戶必須采取措施加以消除。抑製電壓波動、電壓閃變、電網諧波等不 利影響的zui直接、zui常用的現有措施是裝設無功功率補償(chang) 兼諧波濾波裝置、靜止型無功功率補償(chang) 裝置（SVC），以及有源濾波器、無功發生器（SVG）等。通過 對影響電能質量的五個(ge) 方麵標準的了解，從(cong) 而為(wei) 實際工程中抑製電網諧波“汙染”，減小電壓波動等找到決(jue) 策略與(yu) 設計的依據。