电能质量的基本概念

作者:永利博 发布时间:2021-01-24 23:17

  电能质量的基本概念_其它_高等教育_教育专区。电能质量的概念 什么是电能质量? 电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。理想状态的公用电网应以恒定的频率、 正弦波形和标准电压对用户供电。同时,在三相交流系统中,各相电压和电流的幅值应大

  电能质量的概念 什么是电能质量? 电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。理想状态的公用电网应以恒定的频率、 正弦波形和标准电压对用户供电。同时,在三相交流系统中,各相电压和电流的幅值应大小相等、 相位对称且互差 120°。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称,负荷性质 多变,加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因,这种理想的状态并不存在, 因此产生了电网运行、电力设备和供用电环节中的各种问题,也就产生了电能质量的概念。围绕 电能质量含义,从不同角度理解通常包括: (1)电压质量:是以实际电压与理想电压的偏差,反映供电企业向用户供应的电能是否合格的概 念。这个定义能包括大多数电能质量问题,但不能包括频率造成的电能质量问题,也不包括用电 设备对电网电能质量的影响和污染。 (2)电流质量:反映了与电压质量有密切关系的电流的变化,是电力用户除对交流电源有恒定频 率、正弦波形的要求外,还要求电流波形与供电电压同相位以保证高功率因素运行。这个定义有 助于电网电能质量的改善和降低线损,但不能概括大多数因电压原因造成的电能质量问题。 (3)供电质量:其技术含义是指电压质量和供电可靠性,非技术含义是指服务质量。包括供电企 业对用户投诉的反映速度以及电价组成的合理性、透明度等。 (4)用电质量:包括电流质量与反映供用电双方相互作用和影响中的用电方的权利、责任和义务, 也包括电力用户是否按期、如数交纳电费等。 目前针对电能质量问题研究的主要内容有哪些? 目前,研究和解决电能质量问题已成为电力发展的当务之急。主要研究课题包括: (1)研究谐波对电网电能质量污染的影响并采取相应的对策。由于钢铁等金属熔炼企业的发展, 5 化工行业整流设备的增加,大功率晶闸管整流装置及电力电子器件的开发应用,使公用电网的谐 7 次 次 波影响日趋严重,电源的波形产生了严重的畸变,影响了电网安全可靠运行。 (2)研究谐波对电力计量装置的影响并采取相应的措施。由于波形畸变,使电力计量的准确度与 精确度到影响,致使计量误差,产生附加的功率损耗,造成不必要的经济损失。 (3)研究电能质量污染对高新技术企业的影响并采取相应的技术手段。由于计算机系统和基于微 电子技术控制的自动化生产流水线以及新兴的 IT 产业、微电子芯片制造企业等,对电能质量的要 求和敏感程度比一般电力设备要高得多,任何暂态和瞬态的电能质量问题都可能造成设备的损坏 或运行异常,影响正常的生产,给电力用户造成经济损失。 (4)加强电能质量控装置的研制。电能质量控制装置的基本功能即使要在任何条件,甚至是极为 恶劣的供电条件下改善电能质量,保证供电电压、电流的稳定、可靠,在谐波干扰产生的瞬间能 立即将其抑制或消除。 我国对电网的电能质量制定了哪些国家标准? (1)GB 12325-1990 《供电电压允许偏差》。 (2)GB/T 14549-1993 《公用电网谐波》。 (3)GT/T 15543-1995 《三相电压允许不平衡度》。 (4)GB/T 15945-1995 《电力系统频率允许偏差》。 (5)GB 12326-2000 《电压允许波动和闪变》。该标准是在 GB 12326-1990 《电冶允许波动和 闪变》的基础上,参考了国际电工委员会 IEC 电磁兼容 IEC6100-3-7 等文件和标准修订后重新颁 布实施的。 (6)GB/T 18481-2001 《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》。 国际电工委员会 IEC 对电能质量是怎样分类的? 国际电工委员会 IEC 从电磁兼容及相互干扰的角度考虑,对引起电磁干扰的基本现象进行了分类, 见表 1-1。 表 1-1 IEC 对电能质量根据电磁干扰现象的分类 方式 序号 电磁干扰现象 对应电能质量产生的影响因素 谐波、间谐波;载波干扰;电压波动;电压跌落和间断;电压 1 传导型低频现象 不对称;工频偏差;感应低频电压;交流电网中的直流分量 2 辐射型低频现象 工频电磁场 3 传导型高频现象 感应连续波电压或电流;单方向瞬变;振荡性瞬变 4 辐射性高频现象 磁场;电场;电磁场;连续波;瞬变 5 静 电放电现 象 6 核电磁脉冲 国际电力电子工程师协会 IEEE 对电能质量问题是怎样分类的? 国际电力电子工程师协会 IEEE 根据电压扰动的频谱特征、持续时间、幅值变化等将其进行了细分, 并对供电系统典型的电磁干扰现象进行了特征分类,为准确地区分电压暂态现象提供了依据,见 表 1-2。 表 1-2 种类 冲击 电磁瞬态 低频 振荡 中频 高频 中断 瞬时 跌落 升高 短时电压 暂时 变动 中断 跌落 升高 中断 短时 跌落 升高 持续中断 长期电压变动 欠电压 过电压 电压不平衡 波形畸变 直流偏移 谐 波 IEEE 电力系统电磁现象的特性与分类 频谱成分 持续时间 电压幅值 上升沿 5ns 50ns - 上升沿 1μs 50ns~1ms - 上升沿 0.1ms 1ms - 5kHz 0.3~50ms 0~4p.u. 5~500kHz 20μs 0~8p.u. 0.5~5MHz 5μs 0~4p.u. - 0.5~30 周波 0.1p.u. - 0.5~30 周波 0.1p.u.~0.9p.u. - 0.5~30 周波 1.1p.u.~1.8p.u. - 30 周波~3s 0.1p.u. - 30 周波~3s 0.1p.u.~0.9p.u. - 30 周波~3s 1.1p.u.~1.4p.u. - 3s~1min 0.1p.u. - 3s~1min 0.1p.u.~0.9p.u. - 3s~1min 1.1p.u.~1.4p.u. - 1ms 0.0p.u. - 1ms 0.8p.u.~0.9p.u. - 1ms 1.1p.u.~1.2p.u. - 稳态 0.5%~2% - 稳态 0%~0.1% 0~100th 稳态 0%~20% 间谐波 陷 波 噪 声 电压波动 工频变化 0~6kHz - 宽带 25Hz 稳态 稳态 稳态 间歇 10s 0%~2% - 0%~1% 0.1%~7% 什么是电力系统频率? 电力系统频率是指电力系统统一的一种允许参数,国家标准 GB/T 15945-1995 《电力系统频率允 许偏差》规定以 50Hz 正弦波作为我国电力系统的标准频率(工频),并规定电力系统正常的频率 标准为 50Hz±0.2Hz。当系统容量较小时,可放宽到 50Hz±0.5Hz。但 GB/T 15945-1995 《电力 系统频率允许偏差》中并没有说明系统容量大小的界限,全国供用电规则中规定了供电局供电频 率的允许偏差:电网容量在 3000MW 及以上者为 0.2Hz;电网容量在 3000MW 以下者为 0.5Hz。实际 运行中,我国各跨省电力系统频率的允许偏差都保持在+0.1~-0.1Hz。因此,电压频率目前在电 能质量中最有保障。 什么是供电电压允许偏差? 供电电压允许偏差是指电力系统各处的电压偏离其额定值的百分比。目前,GB12325-1990 《供 电电压允许偏差》中规定:电压允许偏差是在正常运行条件下应保持电网各点电压在额定的水平 上。其中:35kV 及以上供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的+5~-5%;10kV 及以 下高压供电和低压电力用户为额定电压的+7%~-7%;低压照明用户为额定电压的+5%~-10%。 由于电网各点的电压调节不同于频率的调节,可由电网统一进行,又由于电网各点电压主要反映 了该点无功功率的供需关系,因此电压调节一般采取了无功就地平衡的方式进行无功功率补偿, 并及时调整无功功率补偿量,以从源头上解决问题。也有采取调整同步发电机励磁电流的方式, 以产生超前或滞后的无功功率,从而达到改善网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。还有 利用有载调压变压器,采取对电压偏差及时调整的方式。因为从总体上考虑,无功负荷只宜补偿 到功率因数 0.90~0.95,但仍然有一部分变化无功负荷要电网供给,从而产生电压偏差,这就需 要分区采取一些有效的技术手段,而有载调压变压器就是有效而经济的措施之一。 什么是三相电压不平衡度? 三相电压不平衡度是指三相系统中三相电压的不平衡度程度,用电压或电流负序分量与正序分量 的均方根百分比表示。三相电压不平衡(即存在负序分量)会引起继电保护误动、电机附加振动 力矩和发热。额定转矩的电动机,如长期在负序电压含量 4%的状态下运行,由于发热,电动机绝 缘的寿命将会降低一半,若某相电压高于额定电压,其运行寿命的下降将更加严重。 我国目前执行的 GB/T 15543-1995 《三相电压允许不平衡度》规定了电力系统公共连接点正常电 压不平衡度允许值为 2%,同时规定了短时的不平衡度不得超过 4%,其短时允许值的概念是指任 何时刻均不能超过的限制值,以保证继电保护和自动装置正确动作。对接入公共连接点的每个用 户引起该点正常电压不平衡度允许值一般为 1.3%。 什么是电压波动和闪变? 电压波动和闪变是指电压幅值在一定范围内有规则变动时,电压最大值与最小值之差相对额定电 压的百分比,或电压幅值不超过 0.9p.u.~1.1p.u.(标幺值)的一系列随即变化。这种电压变化被 称为闪变,以表达电压波动对照明灯的视觉影响。因此,闪变是说明对不同频率电压波动引起灯 闪的敏感度及引起闪变刺激性程度的电压波动值,是人眼对灯闪的一种主观感觉。 对用户负荷引起的闪变限制,是根据用户负荷的大小、协议用电容量占供电容量的比例及系统电 压等级规定的。电力系统公共供电点由冲击负荷产生的电压波动允许值的百分数,分三级作不同 的规范和限制。 (1)10kV 及以下为 2.5 (2)35~110kV 为 2.0 (3)220kV 及以上为 1.6 GB 12326-2000《电压允许波动和闪变》特别规定了各级电压下的闪变限制值,它适用于由波动 负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能造成人对灯闪明显感觉的场合。 什么是电压谐波? 电压谐波是指电力系统各公共连接点的电压谐波含有率允许值。国际电工委员会文件 IEC61000-3 -6 《中、高压电力系统畸变负荷发射限制的评估》提出了决定畸变负荷接入电网时所作评估的 一些基本原则和评估程序。其目的是将电网的谐波电压限制到对所有用电设备不致造成有害影响 的水平(兼容水平),保证对接入电网的用户都有合适的供电质量,并提出了电网谐波的兼容水 平、规划水平和发射水平三个方面的标准。我国目前执行的电压谐波标志是 GB/T 14549-1993《公 用电网谐波》,标准中对电网 0.38,6,10,35,66,110kV 电压等级公共连接点的电压谐波含有 率允许值做了明确的规定。 什么是间谐波? 间谐波是指不是工频频率整数倍的谐波。间谐波往往由较大的电压波动或冲击性非线性负荷所引 起,所有非线性的波动负荷如电弧炉、电焊机,各种变频调速装置,同步串级调速装置及感应电 动机等均为间谐波源,电力载波信号也认为是一种间谐波。 间谐波源的特点是放大电压闪变和对音频干扰,影响电视机画面及增大收音机的噪声,造成感应 电动机振动及异常。对于采用电容、电感和电阻构成的无源滤波器电路,间谐波可能会被放大, 严重时会使滤波器因谐波过载而不能投运,甚至造成损坏。间谐波的影响和危害等同整数次谐波 电压的影响和危害已成共识,IEC 61000-3-6 对间谐波的发射水平作出了明确的说明,如间谐波 电压水平应低于邻近谐波水平,并规定为(0.5%~1%)UN。我国目前还没有制定相应的国家标准给 出限制规定。 什么是暂时过电压和瞬时过电压? (1)暂时过电压是指在给定安装点上持续时间较长的不衰减和弱衰减的(以工频或其一定的倍数、 分数)振荡的过电压。 (2)瞬态过电压是指持续时间数毫秒或更短,通常带有强阻尼的振荡或非振荡的一种过电压。它 可以叠加于暂时过电压上。 暂时过电压和瞬态过电压使由于电力系统运行操作,或遭受雷击,或发生故障等因素引起的,是 供电特性之一。新颁布的国家标准 GB/T 18481-2001 《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》, 规定了作用于电气设备的暂时过电压和瞬态过电压要求、电气设备的绝缘水平及过电压保护方法, 并对过电压的相关术语、定义做了比较详尽的论述。 什么是电压暂降和电压上升? (1)电压暂降是指由于系统故障或干扰造成用户持续时间 0.5 周波至 1min 内下降到额定电压或 电流的 10%~90%。即幅值为 0.1p.u.~0.9p.u.(标幺值)时系统频率仍为标称值,然后又恢复 到正常水平。国际上普遍认为,电压幅值低于 0.1p.u.(标幺值)或大于 0.5 个周波的供电中断对 敏感用户和严格用户而言都属于断电故障。电压暂降可能造成某些用户的生产停顿或次品率增加, 而供电恢复时间取决于自动重合闸或自动功能转换装置的动作时间,因此传统的机械式断路器已 不能满足对敏感和严格用电负荷的要求,目前主要采取的方案是利用高速固态切换开关 SSTS、动 态电压恢复器 DVR 或利用不间断电源 UPS 作后备电源并配合固态电子开关等措施。 (2)电压上升是指电压的有效值升至额定值的 110%以上,典型值为额定值的 110%~180%称为 电压上升,即暂时性超过标称值 10%以上,系统频率仍为标称值,持续时间为 0.5 周波~1min, 幅值为 1.1p.u.~1.8p.u.(标幺值)。 什么是断电和电压中断? (1)断电是指由于系统发生故障,造成用户在一定时间内一相或多相失去电压,低于 0.1p.u.称 为断电。断电按持续时间分为三类:其一,0.5~3s 称为瞬态断电;其二,3~60s 称为暂时断电; 其三,大于 60s 称为持续断电。 (2)电压中断是指断电的持续时间大于 3min。 断电和电压中断往往是由于电力系统故障引起的,如供电线路遭受雷击、对地闪络,或是系统线 路发生外力破坏致使保护动作等。由于短时失电后又重合闸,致使电压突然跌到零或接近零。电 压中断将致使一些用户生产停顿,造成重大的经济损失或产生严重的后果。 什么是电压瞬变? 电压瞬变又称为瞬时脉冲,是指在一定时间间隔内,两个连续稳态之间的一种在极短时间内发生 的现象或数量变化。 这种瞬时脉冲可以是任一极性的单方向脉冲,也可以是第一个峰值为任意极性的衰减振荡波,即 发生在任一极性阻尼振荡波的第一个尖峰。 什么是过电压和欠电压? (1)过电压是指电压幅值超过了标称电压,且持续时间大于 1min。过电压的幅值为 1.1p.u.~1.2p.u.(标幺值)。 (2)欠电压是指电压幅值小于标称电压,且持续时间大于 1min。欠电压的幅值为 0.8p.u.~0.9p.u. (标幺值)。 什么是电压切痕? 电压切痕(也称为电压缺口)是指一种持续时间小于 0.5 周波的周期性电压扰动。电压切痕主要 是由于电力电子装置在有关两相间发生瞬态短路时,电流从一相转换到另一相而产生的。电压切 痕的频率会非常高。用常规的谐波分析仪器很难测量出电压切痕,这就是过去从未有过的此项电 压扰动的内容,直到最近才被国际电力电子工程师协会 IEEE 列入的主要原因。 什么是稳态电压扰动? 稳态电压扰动是指以电源电压波形畸变为特征而引起电能质量污染的各种稳态电能质量问题。稳 态电压扰动主要包括: (1)谐波。其特征指标是出现谐波频谱电压和谐波频谱电流的波形。 (2)陷波。其特征指标是陷波的持续时间及幅值大小。 (3)电压闪变。其特征指标是波动幅值、调制频率等。 (4)三相电压不对称。其特征指标是不平衡因子,产生的主要原因是三相负载不平衡。 什么是暂态(瞬态)电压扰动? 暂态(瞬态)电压扰动是指电源电压的正弦波形受到暂态(瞬态)的电压扰动而发生畸变,引起 电能质量的污染的各种问题。暂态电能质量问题是以频谱和暂态持续时间为特征的,一般分为脉 冲暂态和振荡暂态两种类型。暂态(瞬态)电压扰动的主要特征包括: (1)暂态谐振。其特征指标是波形、峰值和持续时间,产生的原因是由于线路、负载和电容器组 的投切,造成的后果是破坏运行设备的绝缘、损坏电子设备等。 (2)暂态脉冲。其特征指标是电压上升时间、峰值和持续时间,产生的原因是线路遭受雷击或感 性电路分合等,造成的后果是破坏运行设备的绝缘。 (3)瞬时电压上升或暂降。其特征指标是幅值、持续时间、瞬时值/时间,产生的原因通常是由 于大容量电动机启动、负荷瞬变、电力系统切换操作或远端发生故障等引起的,这是电力用户投 诉最多的一种电压扰动,这是因为瞬时电压上升或暂降可能造成用电设备发生运行故障、敏感负 载不能正常运行等后果。 什么是动态电能质量问题? 国际电力电子工程师协会 IEEE 将电磁系统中典型的暂态现象进行了特征分类,主要列出了暂态和 瞬态扰动现象,根据扰动的频谱特征、持续时间、幅值变化等,将其分为瞬时、短时和长期的电 压变动三大类,在此基础上又进一步细分出 18 个子类。其中,短时电压变动,尤其是电压中断和 跌落已成为国际上所关注的问题。这些问题对于具有较强惯性距的传统电机设备也许没有明显的 影响,但对敏感和严格的用电负荷,如集成电路芯片制造和微电子控制的生产流水线等,将可能 造成极大的危害,并已成为现代电能质量的重要问题,使电能质量的内涵也发生了较大的变化。 (1)传统的电能质量问题,如谐波、三相不对称等继续存在,而且严重性正在增加。 (2)目前,随着供电可靠性的不断提高,人们已逐步将注意力转向新的动态电能质量问题。如持 续时间为毫秒级的动态电压升高、脉冲、电压跌落和瞬时供电中断等。 电能质量问题的性质、产生原因及解决方法见表 1-4。 表 1-4 决方法 电能质量问题的性质、产生原因及解 类型 扰动性质 特征指标 产生原因 后果 解决方法 谐波 稳态 谐波频谱电压,电流 非线性负载、固态 设备过热,继电保护误 有源、无源滤波 波形 开关负载 动,设备绝缘破坏 三相不对称 不平衡因子 稳态 不对称负载 设备过热,继电保护误 静止无功补偿 动,通信干扰 陷波 稳态 持续时间、幅值 调速驱动器 计时器计时错误,通信干 电容器、隔离电感 扰 器 电压闪变 稳态 波动幅值、出现频 电弧炉、电机启动 伺服电机运行不正常 率、调制频率 静止无功补偿 谐振暂态 暂态 波形、峰值、持续时 线路、负载和电容 设备绝缘破坏、损坏电力 滤波器、隔离变压 间 器组的投切 电子设备 器避雷器 脉冲暂态 暂态 上升时间、峰值、持 闪电电击线路,感 设备绝缘破坏 续时间 性电路开合 避雷器 瞬时电压上升, 瞬时电压下降 暂态 幅值、持续时间、瞬 远端发生故障、电 设备停运、敏感负载不能 不间断电源、动态 时时间 机启动 正常运行 电压恢复器 噪声 稳态/暂态 幅值、频谱 不正常接地、固态 微处理器控制设备不正 正确接地、滤波器 开关负载 常运行 用电负荷的分类与电能质量的敏感度有哪些对应关系? 根据用电设备负荷的特性及不同的用电负荷对电能质量的要求与敏感度,一般将用电负荷分为三 大类。 (1)普通负荷(Common Load) 普通负荷对电能质量的要求不太高,只有在发生持续断电或电压波动幅度过大,持续时间较长才 会受到影响。同时,本身对电网的电能质量基本不形成影响和危害。如照明设备、加热器、通风 机、一般家用电器等。 (2)敏感负荷(Sensitive Load) 敏感负荷对电能质量有一定的要求,电能质量不好可能对此类负荷会造成一定的影响和危害。同 时,本身对电网的电能质量也可能造成一定的影响和污染。因此,需要采取一定的措施和对策。 如电动机控制器、UPS 电源、变速调速装置等。 (3)负荷(Critical Load) 严格符合对电能质量的要求非常高,电能质量出现问题对秧严格负荷会造成严重的后果,可能损 坏设备,影响生产。同时,对电网的电能质量也会造成一定的影响和危害。因此,对严格负荷必 须确保电能质量符合应用要求。如集成电路芯片制造流水线、微电子产品的智能化流水线、银行 及证券交易中心的计算机系统等,均属于严格用电负荷。 (审稿到此) 什么是定制电力? 定制电力也被称为定质电力,它是针对信息电力时代产生的复杂的电能质量需求问题,应用现代 电力电子技术和控制技术来实现电能质量的控制和改善,为电力用户提供电能质量特定需求的电 力供应技术。 实现定制电力的前提是电力电子技术发展的水平,尤其是晶闸管器件的先进性、稳定性和可靠性, 以及经济实用性水平。现代社会的发展对提高供电可靠性、改善电能质量提出了越来越高的要求。 在现代企业中,由于变频调速驱动器、基于微电子技术控制的自动化生产线、半导体芯片制造、 精密仪器仪表、可编程控制器、计算机信息系统等日益广泛的应用,对电能质量的控制提出了越 来越严格的要求。这些设备对电源的波动和各种干扰十分敏感,任何供电质量问题的影响和恶化 都有可能引起产品质量的下降、仪器设备的损坏,甚至早晨企业重大的经济损失。因此,根据现 代社会发展的实际需求和一些企业的客观需要,便产生了以电力电子技术和现代控制技术为基础 的定制电力技术(Custom Power Technology)。 实现定制电力的基础和条件是什么? 1.实现定制电力的基础 定制电力是现代电力电子技术及相关的检测和控制技术在配电领域的应用,其运行的可靠性、不 断降低的成本和均衡其应用带来的效益是实现定制电力的基础。为提高配电系统无功 调节的质量,目前已开发并投入应用的系统设备主要有: (1)用于配电系统的静止无功发生器(D-STATCOM)。它由储能电路、GTO 或 IGBT 变换电路和变 压器组成。它的功能是快速调节电压,发生和吸收电网的无功功率,同时可以抑制电压闪变。这 是定制电力的关键设备之一。 (2)静止无功发生器和固态开关配合系统。可在电网发生故障的暂态过程中保持电压恒定。 (3)动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer, 简称 DVR)。它由支流储能电路、变换器和 串联在供电线路中的变压器构成。变换器根据检测到的线路电压波形情况产生补偿电压,使合成 的电压动态保持恒定。无论是短时的电压低落或过电压,通过 DVR 均可以使负载上的电压保持动 态恒定。 2.实现定制电力的条件 实现定制电力的条件必须要由供用双方共同努力。因为它不仅仅是供电企业单方面的责任,这是 基于现代电能质量的许多问题大部分并不是电力系统电源本身产生的。 其一,现代非线性用电设备负荷的大量增加和复杂化不可避免地对公用电网造成污染,降低了电 力系统的电能质量,影响和干扰了其他电力用户的设备运行和正常生产。 其二,不可抗拒的因素(如雷击等)导致供电中断。这种“责、权、利”的问题若都由供电企业 承担,既没有法律依据,也会给供电企业带来极大的负担。 因此,对电能质量有特定需求的电力用户,要么由供用电双方共同承担提高电能质量的设施建设 费用,要么实行优质优价的电价机制,才能从根本上解决实际问题。当前,一些重要的电力用户 为保证优质的不间断供电,往往自己采取措施,如安装不间断电源(UPS)等,但这并不是经济合 理的解决方法。根本的出路在于供电企业、用电企业和电力设备制造商能共同协调,齐心协力解 决电能质量问题。 (1)供电企业应根据用户的需要,保证可靠和优质的电能供应,在系统关键的配节点采取有效的 技术手段和必要措施来提高供电质量,同时加强电能质量的监督和管理,确保优质供电。 (2)用电企业能根据自身的实际需求,加强电能质量的检测和控制,对公用电网电能质量造成污 染的电力用户,依据谁污染谁治理的原则,积极采取治理措施。 (3)电力设备制造商要提高设备质量,提高技术水平,分析设备产生电能质量污染的原因、研究 污染机理和提出解决对策。 三方面共同建立强烈的电能质量意识、各自的责任意识,才能有效地提高电能质量水平。 什么是电压容限曲线? 美国计算机和商用设备制造协会(CBEMA)于 20 世纪 80 年代为大型计算机对电能质量的要求,提 出了电压容限曲线 种典型的电压扰动,以防止电压扰动造成计算机及其控制装置的误 动和损坏。这四种电压扰动分别为电压下跌、电压上升、尖峰脉冲和断电。电压电容曲线已为 IEEE 采纳并已为美国的电能质量标准。CBEMA 电压容限曲线 的 CBEMA 电压容限曲线的基本概念是:包络线内阴影部分的电压为合格电压,包络线外的 为不合格电压,在包络线下面的电压会使负荷失电,而在包络线上面的电压会造成其他设备发生 绝缘问题、过电压脱扣或过励磁等。 什么 ITIC 曲线? CBEMA 改称美国信息技术工业协会后,其所属的第三技术委员会针对大型计算机对电能质量的要 求,提出了电压容限曲线及相关的四种典型的电压扰动,以防止电压扰动损坏计算机及其控制系 统,并惊醒了修订,又被称为 ITIC 曲线,该曲线已 IEEE 采纳,同时作为 IEEE STD446-1980 的组 成部分。 ITIC 电压容限曲线适用于所有类型设备的电压容限的幅值和持续时间,与 CBEMA 曲线相比,具有 以下优点: (1)将光滑的曲线改为折线,增设了几个转折点,使电压幅值与时间变化的量化指示更加明确。 (2)稳态电压容限从原有的 106%和 87%改为 110%和 90%,使电压的上下偏差值相等。 (3)ITIC 电压容限曲线Hz 系统的一个周波), 表明了计算机元器件的断电耐受能力有了提高,这就为降低设备造价提供了可能性。如可少用价 格昂贵的可关断晶闸管(GTO),而多用价格相对较低的晶闸管整流器元件(SCR)。 (4)ITIC 电压容限曲线的时间坐标横坐标既标明秒(s、ms、μs)的单位,又标明 60Hz 系统的 周波单位。因此,在实际应用中更具有普遍意义。 什么是电磁兼容? 电磁兼容(EMC)是指设备或系统正常运行且不任何其他事物不能承受的电磁骚扰的能力。国际电 工委员会标准 IEC 对电磁兼容的定义是:系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作,同时不对 其它系统和设备造成干扰。 各种运行的电力设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响,在一 定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。20 世纪 80 年代兴起的电磁兼容 EMC 学科以研究和解决这一问题为宗旨,主要是研究和解决干扰的产生、传播、接收、抑制机理及其 相应的测量和计量技术,并在此基础上根据技术经济最合理的原则,对产生的干扰水平、抗干扰 水平和抑制措施做出明确的规定,使处于一电磁环境的设备都是兼容的,同时又不向该环境中的 任何实体引入不能允许的电磁扰动。 电磁兼容是一门迅速发展的交叉学科,涉及电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、 军事以至人民生活各个方面。在当今信息社会,随着电子技术、计算机技术的发展,一个系统中 采用的电气及电子设备数量大大增加,而且电子设备的频带日益加宽,功率逐渐增大,灵敏度提 高,联接各种设备的电缆网络也越来越复杂,因此,研究电磁兼容的问题已引起各国相关专家的 高度关注,并日显重要。 电力系统电磁兼容研究的主要内容包括哪些方面? 在电力系统中,当电网容量增大、输电电压增高的同时,以计算机和微处理为基础的继电保护、 电网控制、通信设备等得到了广泛的应用。因此,电力系统电磁兼容问题也变得十分突出。主要 体现在以下几个方面: (1)变电站综合自动化设备是集继电保护、通信、SCADA 功能于一体,一般安装在变电站高压设 备的附近,该设备能正常工作的先决条件就是它能够承受变电站中在正常操作或事故情况下产生 的极强的电磁干扰。 (2)现代高压开关等一次设备,常与电子控制和保护设备集成于一体,对这种强电与弱电设备组 合的装置不久需要进行高电压、大电流的试验,同时还要通过电磁兼容的试验。 (3)GIS 组合电器中隔离开关操作时,可以产生频率高达数兆赫的快速暂态电压。这种快速暂态 过电压不仅会危及变压器等设备的绝缘,而且会通过接地网向外传播,干扰变电站继电保护、控 制设备的正常工作。 (4)电磁场对人体生态的影响程度及危害,已成为全世界的电力工作者和社会民众都在关注的热 点。 随着电力发展水平的提高、人类自我保护意识的加强,电磁兼容技术的重要性已日益显现。目前, 电力系统研究电磁兼容方面,主要围绕着电磁兼容技术和电磁场的生态影响两大主题。 电磁兼容技术包括哪些内容? (1)电磁环境评价。即通过实测或数字仿真等手段,对设备在运行时可能受到的电磁干扰水平(幅 值、频率、波形等)进行估计。例如,利用可移动的电磁兼容测试车对高压输电线路或变电站产 生的各种干扰进行实测,或通过电磁暂态计算程序对可能产生的瞬变电磁场进行数字仿真。电磁 环境评价是电磁兼容技术的重要组成部分,是抗干扰设计的基础。 (2)电磁干扰耦合路径。要认识清楚干扰源产生的电磁骚扰及通过何种路径到达被干扰的对象。 一般来说,干扰可分为传导型干扰和辐射型干扰 2 大类。传导干扰是指电磁骚扰通过电源线路、 接地线和信号线传播到达对象所造成的干扰,例如,通过电源线传入的雷电冲击源产生的干扰; 辐射干扰是指通过电磁源空间传播到达敏感设备的干扰,例如,输电线路电晕产生的无线电干扰 或电视干扰均属于辐射型的干扰。研究干扰的耦合途径,对制定抗干扰的措施,消除或抑制干扰 有重要的意义。 (3)电磁抗扰性评价。研究电力系统中各种敏感的设备仪表如继电保护、自动装置、计算机系统、 电能计量仪表等耐受电磁干扰的能力。一般是采用试验来模拟运行中可能出现的干扰并在设备尽 可能接近工作条件下,试验被试设备是否会产生误动或永久性损坏。设备的抗扰性决定于该设备 的工作原理、电子线路布置、工作信号电平,以及所采取的抗干扰措施。随着电力系统中各种自 动化系统和通信系统的广泛应用,以及强电设备与弱电设备集成为一体的趋向,如何评价这些设 备耐受干扰的能力、研究实用和有效的试验方法、制定相应的评价标准,将成为电力系统电磁兼 容技术的重要课题。 (4)抗干扰措施。电磁干扰产生的骚扰、耦合和影响,作为敏感设备是不可能完全避免的。因此, 往往比较经济合理的解决办法是在敏感设备上采取抗干扰措施。例如,电力调度大楼遭受雷击是 不可避免的。但通往系统和调度自动化系统的安全运行可通过正确的接地、屏蔽、隔离措施加以 保证。研究有效经济和适用的抗干扰措施也是未来电磁兼容领域的重要任务。 (5)电能质量。国际大电网会议 36 学术委员会(电力系统电磁兼容)把电能质量控制也列入电 磁兼容的范畴,研究频率变化、谐波、电压闪变、电压骤变等对用户设备性能的影响。 电磁兼容控制技术有哪些特点? 电磁兼容控制技术是电磁兼容科学中最活跃的研究课题,与单纯的抗干扰方法在控制电磁干扰策 略思想上存在本质的差别。单纯的抗干扰方法是处于被动的设法抑制干扰的传播和影响,是根据 经验的局部应用,采取的解决问题的方法也是单纯的对抗式措施。而电磁兼容控制技术必须权衡 利弊,研究出最合理的措施来满足电磁兼容的要求。 (1)在控制干扰的策略上。电磁兼容控制技术是一项综合性治理的系统工程,采取主动预防、整 体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针,所以应在设备和系统设计、研制、生产、应用与维 护的各个阶段都能充分予以考虑和实施才能有效。 (2)在控制干扰的方法上。除采用抑制干扰传播的技术,如屏蔽、接地、搭接、合理布线等方法 以外,还可采用回避和疏导的技术,如空间方位分离、频率划分、回避、滤波、吸收和旁路等方 法。 (3)在控制干扰的时机上。应由在设备研制后期暴露出不兼容问题才采取挽救修补措施的被动控 制方法,转变为在设备设计的初始阶段就开始预测分析和设计,预先检验计算,全面规划实施内 容,做到防患于未然,并同时开展电磁兼容性的设计与可靠性设计、维护维修性设计及产品的基 本功能结构设计。 什么是供电可靠性和供电可靠率? 供电可靠性和供电可靠率是供电质量的重要指标,也是提高电能质量的重要内容。供电可靠性是 由用户平均停电频率(CAIFI,次/年)和用户平均停电累计时间(CAIDI,min/年)以及全部用户 平均供电时间占全年时间的百分数来表示,供电可靠率是以用户年平均停电时间和全年累计小时 数来表示,即 (1)用户平均停电频率(CAIFI)=用户停电总次数/停电用户总数 (2)用户平均停电累计时间(CAIDI)=用户停电累计时间总和/停电用户总数 (3)供电可靠率=[1-用户年平均停电时间/全年小时数(8760)]×100% 提高供电可靠性可减少停电造成的社会经济损失。同时,它意味着将要增加建设投资和运行费用。 因此,要从这两个方面综合考虑经济合理的供电可靠性指标。 美国和加拿大的供电可靠性指标一般为:用户平均年停电 0.1~0.5 次(即为 2~10 年停电一次), 全年累计停电时间为 0~120min,即供电可靠率为 99.98%以上。新加坡电网公司依据其强大的电网 结构和严格的电力管理,目前供电可靠率已达到了 99.999%。经济发展水平不同的国家,供电可靠 性指标会有所不同。我国近几年已投入巨资加强了城乡电网的建设和改造,供电可靠性已得到明 显的改善和提高。 提高供电可靠性的意义是什么? 提高供电可靠性是提高电能质量的重要前提。电力系统从发电厂、变电站、输配电线路到电力用 户,有成千上万的设备及其控制和保护装置,它们分布在各种不同的环境和地区,都可能发生不 同类型的故障或事故,影响电力系统正常运行和用户的正常供电。 各种故障和事故造成的用户停电,都使得供电可靠性下降,给电力用户造成不同程度的损失。轻 则造成用户生产的产量下降,质量降低,严重时甚至造成设备损坏,例如,高炉停电超过 30min, 铁水就要凝固,造成炉体报废,引起重大损失。突然发生的停电更会威胁人身安全,例如,煤矿 矿井突然停电时,使风机停转,井下风量不足,空气中瓦斯气体含量过高,引起窒息的人身事故。 因此,停电会给社会造成经济损失,同时也会给人们日益提升的生活需求带来极大的不便。 在当今全球社会经济高速发展的形势下,提高供电可靠性已成为全社会众多方面客观而迫切的要 求,具有十分重要的现实意义。 提高供电可靠性有哪些有效的措施? 供电可靠性与系统可靠性、电网结构与变电站主接线可靠性、继电保护与安全自动装置配置、电 力系统备用容量与运行方式等密切相关。因此,从电力系统规划直到电力系统运行都要重视提高 供电可靠性。提高供电可靠性的措施是多方面的,与供电系统直接相关的技术措施主要有以下几 点: (1)合理配置继电保护装置,包括高低压用电设备的熔丝保护及保护整定值的配合。当电气设备 发生事故时,用保护装置迅速切断故障,使事故影响限制在最小的范围。 (2)提高安全自动装置的功能。例如,在变电站装设低频率自动减负荷装置,当系统频率降低到 一定数值时,自动断开某些配电线路的断路器,切除部分不重要负荷,使电力系统出力与用电负 荷平衡,频率迅速恢复正常,以确保重要用户的连续供电。提高供电可靠性的自动装置还有高压 线路的自动重合闸、自动解列装置、按功率或电压稳定极限的自动切负荷装置等。 (3)提高供电设备的技术性能和可靠性。首先要选用先进可靠的供电设备,其次要做好供电设备 的维护工作,运行中要防止各种可能的误操作。对于电气设备维修,我国长期实行“定期计划维 修”制度,其主要特点是将时间周期作为设备维修的基础,只要到了计划维修的时间周期,在无 特殊情况的条件下就必须进行设备大修或小修。这种维修制度对保证电力系统安全运行,提高供 电可靠性起到了“预防为主”的积极作用。随着电气检测技术的进步,以及在线诊断和计算机数 据信息处理的发展,目前正在研究和推广“状态维修”制度。它的主要特点是利用各种测试手段 (包括常规和在线监测)、数理统计和在线诊断等技术,对运行中的电力设备的实际状态、变化 趋势和规律进行科学的预测和评估,做出是否需要进行检修的决定。它与“定期计划维修”的主 要区别,是以实际运行状态取代固定的维修周期。在科学管理的基础上,目前“状态维修”是对 定期计划维修制度有效的补充和完善,它不但可提高供电可靠性,而且具有显著的经济效益。 (4)大力采取先进、实用的技术手段和方法来提高供电可靠性。例如:应用计算机网络技术对电 力运行设备动态管理工作;在输电系统带电作业的基础上开展配电系统带电作业工作;应用红外 测温技术开展对运行电力设备进行检测和诊断工作;应用在线检测技术加强电力设备运行可靠性 的监测、维护和管理工作,等等。 (5)提高送电线路和变电站主接线的可靠性。向城市和工业区供电的变电站进线应采用双回路电 源供电,重要的用户变电站也应采用双回线、双电源供电。双回线供电与单回线供电相比,可靠 性要高得多。同时,加强改善和强化中压配网结构。首先要建设和完善配电系统环网结构,实现 “手拉手”的供电方式,达到故障隔离和快速恢复供电的目的。加强配电自动化建设,配电自动 化更要求配电网络结构的合理合具有环网供电能力,要求各环网开关、负荷开关和街道配电站内 开关的操作机构必须具有远方操作功能,环网开关柜内还必须具备可靠的开关操作电源、蓄电池 和馈线终端单元 FTU、通信设备等应用的工作电源。高压电源变压器、蓄电池和馈线远方终端 FTU 等设备要稳定、可靠。通信系统不仅要稳定、可靠,而且能不受外界环境的影响和干扰。 (6)提高供配电系统的管理水平。配电系统计算机监控和信息管理系统不仅能提高供电可靠性, 而且具有显著的经济效益和社会效益。过去十几年,我国对供电过程的计算机监控和信息管理有 了很大发展。供配电系统是一个庞大的系统,可分为不同的工作领域。配电系统各个不同的领域 正在蓬勃发展不同程度和要求的自动化、智能化以及综合化的控制与管理体系。目前正在研究和 实施的配电管理系统(DMS),就是在输电系统的能量管理系统(EMS)基础上发展起来的综合自 动化系统。它是一个以电力系统中的配电系统,直至用户为控制与管理对象,具备数据采集与监 视(SCADA)、负荷控制与管理、自动绘制地图与设备管理、工作顺序管理和网络分析等功能的计 算机控制系统。 电能质量控制技术的发展趋势是什么? 近年来,电能质量控制技术的反展非常迅速,主要体现在以下几个方面。 1.电能质量控制的基础理论研究方面 (1)统一的畸变波形下电能质量含义的研究。 (2)电能质量的界定方法与评价体系的研究。 (3)各功率分成的定义及屋里意义的研究。 目前,为适应不同的需要,提出了许多功率成分的定义方法,在其数学表达式、物理意义及实际 应用方面各有所长,目前尚处于研究阶段,离理论与实际统一并易于接受的表达式还有一定的距 离。 2.电能质量的检测及应用仪器和设备方面 (1)研究不同干扰条件下电能质量的科学测量方法及相应的监测仪和设备。 (2)针对各种电能质量指标均应有合理的计算分析方法,特别是针对不同干扰源的预测计算方法 及其误差的估算等。 (3)建立电能质量指标计算分析程序和数据库,及建立电能质量控制装置的系统仿线.采用数字化控制技术方面 (1)可实现程序控制,改变控制方法或计算方法不必改变控制电路。 (2)可提高系统稳定性、可靠性和灵活性,同时系统一般可不受温度影响。 (3)数字化控制装置的重复性好、调试方便、便于批量生产。 (4)易于实现并联运行和智能化控制,同时随着告诉数字信号处理器(DSP)为基础的实时信号 处理技术的迅速发展及 DSP 性能的不断改善,用 DSP 进行实时信号处理已成为当今和未来数字技 术发展的热点。 4.柔性交流输电技术与柔性交流配电技术的发展与融合方面 基于电力电子技术的柔性交流输电技术(FACTS)与直接服务于用户的柔性交流配电技术(DFACTS) 相融合,不仅能加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力,而且能加强供电的可靠性和 提高电能质量。FACTS 与 DFACTS 的共同基础都是电力电子技术,各自的控制器结构和功能也相同, 其差别仅在于电气值的不同。两者的融合可实现整个电力系统的优化,也是一种电力发展的必然 趋势。 5.非电力电子技术电能质量控制器的发展方面 采用非电力电子技术手段提高电能质量,包括应用新的拓扑改进电路结构,采用新的材料开发新 器件等(这一领域的发展也非常迅速)。如利用合成材料制造绝缘子、避雷器的部件,利用高分 子聚合物或复合材料制成一些性能优良的新型控制器,其中制成的聚合物型故障电流限制器(PCL) 可显著改善电网和供电系统的控制能力,当 PCL 受到过负荷或故障电流时,其电阻将会突然增大 100 多万倍,使电路立即断开。事故消除后,PCL 又因冷却而恢复到导体状态。因此,相比目前常 规断路器而言,其性能更好,且可反复使用。 围绕现代电能质量的管理要做哪些工作? (1)提高电能质量要掌握电网状况。要通过对电网的调查、分析、监测和评估,摸清系统的状况、 污染的严重程度、污染源的位置及污染的特性。同时,要逐步建立和健全电能质量在线监测网络, 实施定期检测和长期监测相结合的方式,并根据实际监测的结构绘制出电能质量污染分布图。以 对电网的电能质量状况有一个清晰的了解。 (2)提高电能质量要积极加强管理。积极加强电能质量的管理工作,制定针对性的管理制度和相 关条例。根据电网电能质量遭受污染的情况,区分污染类型、强弱程度,根据轻重缓急和预防为 主的原则制定整治计划。同时,采取必要的措施和手段,力求做到新的污染不再生产,对已存在 的电能质量污染分布情况及污染源做到心中有底,并积极组织力量,做到有计划、有步骤地重点 突破和综合治理。 (3)提高电能质量需要供用双方共同努力。供电部门有责任向用户宣传维护电网电能质量地重要 性,宣传电能质量受到用电设备污染后对公用电网和用户自身用电造成地影响和危害,宣传贯彻 “谁污染,谁治理”的原则和引导、协助电力用户制定和落实电能质量污染的治理方案、技术措 施等。在确保电能质量提高的前提下,加强非线性负荷对公用电网污染的预防措施和治理,关注 并积极配合敏感负荷与严格负荷的电力用户提出的电能质量指标的需求,并积极采取措施满足电 力用户电能质量的需要。 电能质量影响因素及其危害性 影响与危害电能质量的因素主要包括哪些方面? 电能质量直接关系到电力系统的供电安全和供电质量,从技术上讲,影响电能质量的因素主要包 括三个方面: (1)自然现象的因素,如雷击、风暴、雨雪等对电能质量的影响,使电网发生事故,造成供电可 靠性降低。 (2)电力设备及装置的自动保护及正常运行的因素,如大型电力设备的启动和停运、自动开关的 跳闸及重合等对电能质量的影响,使额定电压暂时降低、产生波动与闪变等。 (3)电力用户的非线性负荷、冲击性负荷等大量投运的因素,如炼钢电弧炉、电气化机车运行等 对电能质量的影响,使公用电网产生大量的谐波干扰、产生电压扰动、产生电压波动与闪变等。 电压质量是怎样受到影响的? 电能质量的关键指标中,电源电压质量的标准是一项重要的内容,它主要以频率质量指标和电压 质量指标来衡量。频率质量指标为频率允许偏差的标准;电压质量指标包括电压幅值质量和波形 质量。幅值质量包括电压允许偏差、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、瞬时过电压与暂态过 电压等。波形质量包括谐波含量和电压正弦波波形的畸变率。 电压质量主要是受到大容量非线性负荷及冲击性负荷的影响。凡是具有非线性阻抗特性的电气设 备都是电能质量的污染源,包括各种电力电子设备的用电负荷、炼钢电弧炉负荷、电力机车负荷 等,使电网中产生电压波动与闪变、产生高次谐波电压、造成系统电压不平衡等,从而引起电压 正弦波形畸变。冲击性负荷的影响,主要使电网中大功率用电设备的启动和切换。 电能质量的污染,影响到电力系统、电力用户、通信系统及其他相关行业。因此,电源电压质量 指标恶化并造成危害不仅影响了电力系统和相关领域的正常运行,而且对正常的安全可靠用电也 造成了一定的威胁。认识电能质量污染的影响并采取相应的防范措施和对策,确保电能的高品质, 是幼稚供电服务的一项重要内容。 引起电压骤降的原因是什么? 电力系统电压骤降是指供电电压幅值(有效值)短暂降低,随后恢复正常的特征。根据欧洲标准 EN50160 以及美国国际电气电子工程师协会推荐标准 IEEE Std1159-1992,电压骤降的定义为: 供电电压有效值突然降至额定电压的 90%~10%(0.9p.u.~0.1p.u.),然后又恢复至正常电压, 这一过程的持续时间为 10ms~60s。供电可靠性反映的是供电中断程度,一般只考虑持续时间 5min 以上的电压中断问题,有些国家对 1min 以下的中断不予统计。随着经济的发展,高科技设备得到 了广泛的应用。这些设备对电压变化很敏感,短时的供电中断或电压有效值下降,往往会造成设 备不能正常运行、发生停机等事故。电压骤降就是针对这一问题提出的。 引起电压骤降的主要原因是电网或用电设备发生雷击、外力短路故障,一些用电设备(如电动机) 启动或突然加荷也会造成电网电压瞬时下降。与长时间供电中断事故相比,电压骤降又发生频度 高、事故原因不易觉察的特点,处理起来也比较困难。 电压骤降对一些设备有哪些影响? (1)对冷却控制器。当电压低于 80%时,控制器动作将制冷电机切除,导致生产损失。 (2)对芯片测试仪。当电压低于 85%时,测试仪停止工作,芯片、主板被毁坏。 (3)对可编程控制器。当电压低于 81%时,可编程控制器(PLC)停止工作;而一些 I/O 设备, 当电压低于 90%、持续时间仅几个周波,就有可能被切除。 (4)对机器人控制的精密加工器具。当电压低于 90%、持续时间达到 40~60ms,就可能跳闸。 (5)对直流电机。当电压低于 80%时,即可能发生跳闸事故。 (6)对变频调速器。当电压低于 70%、持续时间超过 120ms 时,可能被退出运行。而对于一些精 密加工机械的电机,当电压低于 90%、持续时间超过 60ms,也可能发生因跳闸而退出运行。 (7)对交流接触器。当电压低于 50%、持续时间超过 20ms,即可能发生脱扣断电。 (8)对计算机。当电压低于 60%、持续时间超过 240ms,计算机的数据将可能丢失等。 三次谐波产生的特点及影响有哪些? 电网中的谐波主要指频率为工频(基波频率)整数倍成分的谐波及工频非整数倍成分的间谐波。 它们都是造成电网电能质量污染的重要原因。电网中的三次谐波是谐波影响的主要成分之一,除 电气化铁路荷电弧炉负荷是主要谐波源以外,根据大量现场测试的分析结果证实,电力变压器也 是电力系统中三次谐波的一个重要谐波源。电力变压器的激磁电流、铁心饱荷及三相电路荷磁路 的不对称,致使在变压器三角 Z 绕组的线电压和线电流中也仍然存在三次谐波分量,尤其在负荷 低谷时,随着电网电压的升高,变压器铁心饱和程度加剧,产生的三次谐波含量也随之增大。随 着电网大量电容装置的投运,通过对现场谐波实测发现,三次谐波并不是只有零序分量可被变压 器三角绕组所环路,而是波及全网,并给电容装置及电网的正常运行带来影响和威胁。例如,电 容装置盲目采用串联电抗率为 5%~6%的电抗接入电网后,引起三次谐波的放大和导致发生谐振 的情况,已为大量的现场事故案例所证实。 三次谐波的产生,还包括大功率晶闸管整流装置及大量开发应用的电力电子器件,炼钢电弧炉及 轧机容量的增大,电气化铁路交通的发展应用,包括 UPS 电源、电子调速装备、节能型灯具及家 用电器中的计算机、微波炉等电力电子设备和电器设备应用的大量增加,使各类非线性负荷注入 电网的谐波日益增多,造成电网电能质量的污染的影响也越来越大。在这些设备集中使用的地区, 如工厂车间、公寓大厦、居民小区、写字楼、酒店商厦等,谐波污染已相当严重。谐波污染的影 响使电能质量明显下降,因此,对电能质量谐波污染的抑制和治理已刻不容缓。 谐波源主要包括哪些设备? 1.电力电子设备 电力电子设备主要包括整流器、变频器、开关电源、静态换流器、晶闸管系统及其他 SCR 控制系 统登。由于工业与民用电力设备常用到这类电力电子设备和电路,如整流和变频电路,其负载性 质一般分为感性和容性两种,感性负载的单相整流电路为含奇次谐波的电流型谐波源。而容性负 载的单相整流电路,由于电容电压会通过整流管向电源反馈,属于电压型谐波源,其谐波含量与 电容值的大小有关,电容值越大,谐波含量越大。变频电路谐波源由于采用的是相位控制,其谐 波成分不仅含有整数倍数的谐波,还含有非整数倍数的间谐波。 2.可饱和设备 可饱和设备主要包括变压器、电动机、发电机等。可饱和设备是非线性设备,其铁心材料具有非 线性磁化曲线和磁滞回线,在正弦波电压的作用下,励磁电流为对称函数,并满足 。应用傅立叶 级数分解时仅含有奇次项,对于三相对称的变压器,3 次谐波的奇数倍(3 次,6 次,9 次……) 谐波均为零序,可认为变压器是只产生奇次谐波的电流源型谐波源。变压器的谐波次数还受到一、 二次侧接线方式的影响,谐波的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程序越高,谐波电流就越大。 与电力电子设备和电弧设备相比,可饱和设备上的谐波在未饱和的情况下,其谐波的幅值往往可 以忽略。 3.电弧炉设备及气体电光源设备 (1)电弧炉在熔炼金属过程中的非线性影响将产生大量的谐波。 (2)气体电光源包括荧光灯、卤化灯、霓虹灯灯。根据这类气体放电光源的伏安特性,其非线性 特性十分严重,同时含有负的伏安特性。而气体灯具工作时要与电感性镇流器相串联,并使其综 合伏安特性不再为负才能正常工作。由于镇流器的非线性相当严重,其中三次谐波含量再 20%以 上,其特性为对称函数,只含有奇次谐波,所以气体电光源设备属于电流源型谐波源。 产生不同谐波量分布的行业有哪些? 图 2-3 所提供的不同行业产生不同谐波量的分布情况,是日本电气学会公布的统计结果。 谐波污染对电网有哪些具体影响? 谐波污染对电网的影响主要表现在: (1)造成电网的功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、线路和设备 过热灯,特别是三次谐波会产生非常打的中性线电流,使得配电变压器的零线电流甚至超过相线 电流值,造成设备的不安全运行。谐波对电网的安全性、稳定性、可靠性的影响还表现在可能引 起电网发生谐振、使正常的供电中断、事故扩大、电网解裂灯。 (2)引起变电站局部的并联或串联谐振,造成电压互感器灯设备损坏;造成变电站系统中的设备 和元件产生附加的谐波损耗,引起电力变压器、电力电缆、电动机等设备发热,电容器损坏,并 加速绝缘材料的老化;造成断路器电弧熄灭时间的延长,影响断路器的开断容器;造成电子元器 件的继电保护或自动装置误动作;影响电子仪表和通信系统的正常工作,降低通信质量;增大附 加磁场的干扰等。 谐波对电力电容器有哪些影响? 当配电系统非线性用电负荷比重较大,并联电容器组投入时,一方面由于电容器组的谐波阻抗小, 注入电容器组的谐波电流打,使电容器过负荷而严重影响其使用寿命,另一方面当电容器组的谐 波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时,引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而导致 损坏。因此,电压谐波和电流谐波超标,都会使电容器的工作电流增大和出现异常,例如,对于 常用自愈式并联电容器,其允许过电流倍数是 1.3 倍额定电流,当电容器的电流超过这一限制时, 将会造成电容器的损坏增加、发热异常、绝缘加速老化而导致使用寿命降低,甚至造成损坏事故。 同时,谐波使工频正弦波形发生畸变,产生锯齿状尖顶波,易在绝缘介质中引发局部放电,长时 间的局部放电也会加速绝缘介质的老化、自愈性能下降,而容易导致电容器损坏。 按照电力系统谐波管理规定,电网中任何一点电压正弦波的畸变率(歌词谐波电压有效值的均方 根与基波电压有效值的百分比),均不得超过表 2-5 规定。 表 2-5 电网电压正弦波形畸变极限 值 用户供电电压(kV) 总电压正弦波形畸变率极限值 各奇、偶次谐波电压正弦波形畸变率极限之(%) 0.38 5 4 2 6 或 10 4 3 1.75 35 或 63 3 2 1 110 1.5 1 0.5 谐波对电力变压器有哪些影响? (1)谐波电流使变压器的铜耗增加,引起局部过热,振动,噪声增大,绕组附加发热等。 (2)谐波电压引起的附加损耗使变压器的磁滞及涡流损耗增加,当系统运行电压偏高或三相不对 称时,励磁电流中的谐波分量增加,绝缘材料承受的电气应力增大,影响绝缘的局部放电和介质 增大。对三角形连接的绕组,零序性谐波在绕组内形成换流,使绕组温度升高。 (3)变压器励磁电流中含谐波电流,引起合闸涌流中谐波电流过大,这种谐波电流在发生谐振时 的条件下对变压器的安全运行将造成威胁。 谐波对电力避雷器有哪些影响? 变电站大容量、高电压的变压器由于合闸涌流的过程时间比较长,能够延续数秒或更长的时间, 有时还会引起谐振过电压,并使相关避雷器的放电时间过长而受到损坏。这一问题对选择保护高 压滤波器中电感或电容元件用的避雷器参数带来较大的困难。 谐波对输电线)谐波污染增加了输电线路的损耗。输电线路中的谐波电流加上集肤效应的影响,将产生附加 损耗,使得输电线路损耗增加。特别是在电力系统三相不对称运行时,对中性点直接接地的供电 系统线损的增加尤为显著。 (2)谐波污染增大了中性线电流,引起中性点漂移。在低压配电网络中,零序电流和零序性的谐 波电流(3 次,6 次、9 次……)不仅会引起中性线电流大大增加,造成过负荷发热,使损耗增加, 而且产生压降,引起零电位漂移,降低了供电的电能质量。 谐波对电力电缆有哪些影响? 谐波污染将会使电缆的介质损耗、输电损耗增大,泄漏电流上升,温升增大及干式电缆的局部放 电增加,引发单相接地故障的可能性增加。 由于电力电缆的分布电容对谐波电流有放大作用,在系统负荷低谷时,系统电压上升,谐波电压 也相应升高。电缆的额定电压等级越高,谐波引起电缆介质不稳定的危险性越大,更容易发生故 障。 谐波对电力系统其他运行设备有哪些影响? (1)对同步发电机的影响。用户的负序电流和谐波电流注入系统内的同步发动机,将产生附加损 耗,引起发电机局部发热,降低绝缘强度。同时,由于输出的电压波形中产生附加谐波分量,使 负载的同步发电机转子发生扭振,降低其工作寿命。 (2)对断路器的影响。谐波会使某些断路器的磁吹线圈不能正常工作,断路器的遮断能力降低, 不能遮断波形畸变率超过一定限值的故障电流,对中压断路器截断电感电流时可能发生谐频涌波 电压和重燃现象,导致断路器触头烧损。 (3)对消弧线圈的影响。当电网谐波成分较大时,发生单相接地故障,消弧线圈对谐波电流将可 能不起作用,在接地点得不到的补偿,从而引发系统的故障扩大。 (4)对载波通信的影响。高谐波含量对电力载波通信的干扰主要表现在语音通信过程中产生噪声, 数据传输失真,降低 EMS、DAS 实时数据的真实可靠性,造成集中抄表系统中数据出错等故障。 谐波对继电保护及自动装置有哪些影响? 1.对继电保护及自动装置运行环境的影响 (1)在谐波严重超标的电弧炉负荷、电气化铁路等谐波含量大的局部电网中会受到影响。 (2)频繁出现变压器严重涌流且涌流衰减缓慢的变电站受到涌流产生谐波的干扰。 (3)在系统因短路容量太小而可能出现较大谐波电压影响的场所会受到影响。 (4)在易发生谐波谐振的配电系统、输电系统、变电站网架近会受到影响。 (5)在谐波受到电容器组或其他原因而被放大严重的网络附近会受到影响。 2.继电保护及自动装置利用的启动量小 利用负序电流或电压、零序电流或电压、差动电流或电压启动会受到谐波的影响。其中利用负序 量启动的对谐波的敏感性最大。 3.继电器或启动元件本身对谐波敏感 (1)晶体管或集成电路保护装置的动作量非常小和动作时间非常少,因此它的启动判据容易受到 谐波影响而出现较大的误差。 (2)利用信号过零取样的控制系统及利用数据过零点的数字式继电器或微机保护,都会受到谐波 的影响和干扰。 谐波对继电保护整定有哪些影响? 继电保护正常运行中,当电源谐波分量较高时,可能会引起过电压保护、过电流保护的误动作。 当三相严重不对称时,在正序性谐波或负序性谐波含量较高的情况下,可能对以负序滤过器为启 动元件的保护装置产生干扰,而引起误动。如某地电气化铁路通车后,曾发生过由于牵引变电所 注入系统大量的谐波和负序电流,引起供电系统电能质量指标严重恶化,多次造成发电机的负序 电流保护误动,主变压器的过电流保护装置误动,线路的距离保护振荡闭锁装置误动,高频保护 收发讯机误动,母线差动保护误动和故障录波器误动的事故。 近年来,微机保护装置的大规模使用,使信号中的谐波干扰既可能引起测量误差,又可能对装置 关键处理模块的正常工作产生干扰,从而引起保护装置的误动或拒动。如上海宝钢就发生过因电 弧炉产生谐波的影响,造成谐波电流对数字型差动保护产生干扰,使差动保护动作跳闸的事故。 谐波电流对数字型差动保护有哪些影响? 数字型差动保护装置整定简单、动作时间快、功能强,因此目前得到了普遍的推广、应用,但在 电能质量较差的条件下,会发生由于电流波形畸变而出现误动作的可能。如某地在同步电动机降 压启动时连续发生过 3 次变压器差动保护误动作跳闸的事故。经检查,继电器和二次回路均未出 现任何异常。采用电能质量分析仪对电源电流进行录波检测,所得数据见表 2-6。 表 2-6 电源电流谐波分量含有 率 项目 次数 变压器 110kV 侧电流(A)/含有率(%) 变压器 10kV 侧电流(A)/含有率(%) 直流 21/7.6 242/85 286/100 1260/40.3 3598/117 1632/51.2 1 286 284 286 3125 3071 3188 2 19.2/6.7 21.9/7.7 20.8/7.3 292/9.4 245/8.0 221/6.9 3 5.8/2.0 11.3/4.0 8.1/2.8 128/4.1 174/5.7 75/2.4 4 2.9/1.0 5.8/2.0 4.8/2.8 84/2.7 86/2.98 39/1.2 5 1.7/0.6 5.2/1.8 4.0/1.4 67/2.2 58/1.9 27/0.8 6 1.5/0.5 3.8/1.3 2.7/0.9 56/1.8 43/1.4 22/0.7 7 1.3/0.5 3.3/1.2 2.1/0.7 47/1.5 33/1.1 18/0.6 8 1.1/2.7 2.7/0.4 2.0/0.7 41/1.3 25/0.8 14/0.4 9 0.7/0.2 2.5/0.9 1.9/0.7 34/1.1 30/1.0 12/0.4 10 0.7/0.3 2.1/0.8 1.5/0.5 32/1.0 30/1.0 11/0.3 11 0.6/0.2 2.0/0.7 1.5/0.5 28/0.9 25/0.8 11/0.3 12 0.6/0.2 1.9/0.7 1.4/0.5 27/0.9 21/0.7 10/0.3 13 0.5/0.2 1.7/0.6 1.3/0.5 24/0.8 21/0.7 9/0.3 14 0.5/0.2 1.6/0.6 1.2/0.4 23/0.7 20/0.6 8/0.3 15 0.4/0.1 1.5/0.5 1.1/0.4 21/0.7 15/0.5 8/0.2 16 0.4/0.1 1.4/0.5 1.0/0.4 20/0.7 13/0.4 7/0.2 17 0.4/0.1 1.4/0.5 1.0/0.4 20/0.6 15/0.5 7/0.2 18 0.4/0.1 1.3/0.5 0.9/0.3 18/0.6 13/0.4 6/0.2 THD1 7.3 9.8 8.6 11.7 11.0 7.7 根据上述数据分析可得以下几个方面得结论: (1)同步电动机降压启动时,电源波形发生了很大的畸变。 (2)由于变压器一次绕组时三角形接线,因此对二次绕组负荷电流中的 3、6、9 次谐波有滤波作 用。 (3)变压器对直流电流和高次谐波本身起到滤波作用。 (4)变压器一、二次绕组波形畸变率明显不同,二次侧的谐波含量小于抑制值的 15%,因此由于 谐波电流过大的原因导致了差动保护误动作。 采取的对策和措施包括以下几个方面: (1)数字型差动保护继电器出口动作时间快,一般为 20~40ms,同步电动机降压启动过程中前 100ms 波形畸变较为严重,因此可通过将整定值调整到 150ms 的范围。 (2)目前,数字型差动保护继电器对 Dy 接线组别变压器的电流互感器接线组别没有明确的规定, 整定时只要将电流互感器接线组别输入保护装置的参数就可以了。这是因为大多变压器容量相对 负荷容量的裕度较大,且大多负荷电流波形较好,畸变不大,因此影响较小。若变压器负荷较大, 且负荷电流中含有高次谐波分量,对数字型差动保护的影响就比较大了。这时应对变压器 Y 侧的 电流互感器接线组别采用 Yd 接线进行补偿,可抑制高次谐波的影响。 谐波对电能计量有哪些的影响? 通过对感应型电能表和电子型电能表计量准确度的频率响应进行测试和分析,谐波对电能计量的 准确度存在着一定的影响。 1.对感应型电能表计量准确度的影响 感应型电能表对 2 次以上的谐波有逐渐增大的衰减特性,达到 9 次时已衰减掉 80%以上。因此, 谐波的影响具有下降频率特性,即对于同样大小的功率,电能表反应谐波功率的转速随谐波次数 的增大而减小。主要原因时感应式电能表的圆盘涡流路径的等效圆盘阻抗角随频率的增高而增大, 如当基波功率 P1 和谐波功率 Pn 通过感应型电能表时,电能表的转速为: wn=K1P1+KnPn 式中 wn——电能表转速; P1——基波功率; Pn——谐波功率; K1——基波系数; Kn——谐波系数。 当谐波电压和电流达到基波量的 20%时,K1 基本不变,Kn 的实测结果见表 2-7。 表 2-7 谐波系数 Kn 在不同谐波次数下的实测值 谐波次数 n 3次 5次 7次 谐波系数 Kn 0.6 0.4 0.28 表 2-7 中,Kn 为电能表反映谐波功率的转速与反映基波功率的转速之比。谐波次数越高,Kn 越小, 而且 Kn 总小于 1,这是因为谐波功率产生的转矩比等量基波功率产生的转矩要小。 2.对电子型电能表呈宽带响应的特性,电子表带宽主要受其互感器频带和乘法器时钟频率的限制。 电子式电能表的误差主要源自其输入模块。在结构设计上,由于电能表输入模块的信号变送仅考 虑基波,当电压、电流波形发生畸变时,磁通不能相应地发生线性变化而产生误差,影响了电能 表地整体计量精度。 如下式所示地系统供电电压,其 3 次谐波电压含有率为 3%(基波有效值已作归一化处理)。 某用户接在此供电系统上,其负载电流如下式所示: 负载谐波功率随着谐波电压、电流相位差 θ 变化的关系及对负载电能计量的影响见表 2-8(基波 有功为 0.866;基波无功为 0.5)。 表 2-8 负载谐波功率随谐波电压电流相位差 θ 变化的关系及对负载电能计量 的影响 相位差 θ(rad) 谐波功率 P Q 负载电能计量影响(与 基波电度比较) 0 0.006 0 +0.69% π/4 0.00424 0.00424 +0.49% 3π/4 -0.00424 0.00424 -0.49% -3π/4 -π/4 -0.00424 0.00424 -0.00424 -0.00424 -0.49% +0.49% 从电能计量的角度来看,正弦波电源供非线性负荷,负荷污染电网、向系统注入谐波功率,少交 电费,电力系统不公平;谐波电源供线性负荷,用户设备性能变坏,吸收谐波功率,多交电费、 对电力用户不公平。而对于谐波电源供非线性负荷,则应根据谐波电压电流的相位差具体分析, 以判断用户是吸收谐波功率还是污染电网而向系统注入谐波功率。 负荷侧的谐波污染对电网有哪些影响? 近年来,用户端大量非线性负荷的应用正成为电能质量污染甚至恶化的重要因素。从低压小容量 家用电器的集群应用,到高压大容量的工业交直流变换装置中存在的各种静止变流器等,都是电 质量的污染源。各种静止变流器是以开关方式工作的,会引起电网电流、电压波形的畸变。大型 电弧设备,如电弧熔炉,弧焊设备等,也成为重要的冲击源和谐波源。一个值得注意的问题是, 为了减少重要设备对电能质量问题的敏感度,设备制造商努力进行设备的升级和改进,用户则采 用各种保护性装置,而这些改进措施和保护装置常常顾此失彼,对公用供电的电能质量造成更大 的危害。一些信息设备和公用设备的谐波含量见表 2-9。 表 2-9 一些信息设备和公用设备的电流谐波 含量(%) 设备 谐波次数 3 5 7 11 13 2 4 六脉冲整流器 - 17.5 11.1 4.5 2.9 - - 十二脉冲整流器 - 2.6 1.6 4.5 2.9 - - 交流电弧炉 16 8 4.5 2.5 1.1 17 6 六相整流供电直流电弧炉 - 17.5 11.1 4.5 2.9 - - 某综合负荷 60.8 33.7 16.9 - - 1.8 3.0 谐波对电力用户有哪些影响? 用电设备对系统电源的污染会影响用电设备自身的可靠性。使用电能质量污染的电源,用电设备 又可能成为新的污染源,而危害电力系统和其他用户设备。可能产生的影响包括:对用户电动机 产生影响;对用户补偿电容器产生影响;对用户自动控制装置产生影响;对居民生活用电产生影 响;对用电安全造成威胁。另外,还包括对电信通信造成影响,对广播、电视及精密制造工业造 成干扰和影响,这类干扰和影响有些表现在差模干扰和共模干扰,差模干扰是工频及长线传输分 布电容的相互干扰,共模干扰是引起回路对地电位发生变化的干扰,是造成微机控制单元工作不 正常的主要原因。 谐波对用户电动机运行有哪些影响? 谐波电流通过交流电动机,使谐波附加损耗明显增加,引起电动机过热,机械振动和噪声增大。 当三相电压不对称时,定子绕组上产生负序电流,并励磁产生负序旋转磁场,该制动磁场降低了 电机的最大转矩和过载能力,增加铜损,并且负序过电流可以将电机定子绕组烧毁。负序性的谐 波分量(5 此、11 此等)对电机的影响与负序电压的效果一样。当产生电压波动的主要低频分量 与电机机械振动的固有频率一致时,诱发谐振,会使电动机造成损坏。 谐波对用户补偿电容器有哪些影响? 电网无功配置容量中电容器所占比例最大,其中用户电容器约占全部电容器的 2/3。这部分电容器 的设计大多只考虑无功补偿量,不考虑装设点电能质量的实际污染情况,因此,运行点电能质量 指标低时,常造成一些事故,如补偿装置投不上、电容器使用寿命降低、电容器保护熔丝熔断, 甚至发生串并联谐振,引发电容器的谐波过电压与过电流,导致电容器爆炸等。另外,用户电容 器的管理目前仍按平均功率因数进行考核,电容器很少按电网实际运行情况投切,甚至只投不切, 无形中使电网电压失去了应有的调节裕度,使电压偏差等电能质量指标难以控制。 谐波对用户自动控制装置有哪些影响? 随着数字控制技术的大规模使用,很多精密负载对受电电能质量指标提出了更高的要求。电能质 量污染对这类设备的危害主要有三个方面,即在设备的检测模块中引入畸变量、干扰正常的分析 计算、导致错误的输出结果。另外还会对设备的硬件,如精密电机、开关电源等造成不可逆转的 损坏。干扰负载的保护回路,造成误动作等。 谐波对居民生活用电有哪些影响? 谐波引起电压波动和闪变产生脉冲磁场,使用电设备受到高能量冲击。 (1)最直观的感觉就是引起照明灯光和电视画面忽明忽暗的闪烁,造成视觉疲劳。 (2)引起冰箱、空调的压缩机承受冲击力,产生振动,降低使用寿命。 (3)影响有线电视、广播的信号正常传输,可能通过电磁感应和辐射造成干扰影响。 (4)引起电能计量误差,造成不必要的电费损失等。 谐波对用电安全有哪些影响和干扰? 1.火灾影响 一些建筑物突发性火灾已被证明与电力谐波有关。目前,节能灯、调光器和电器设备中开关电源 应用得很普遍,本意是节能,但这些终端设备作为谐波源,对电网得危害很大。经有关部门测定, 应用电器设备较多得酒店、商厦、网吧、计算机房、居民小区等,在没有采取滤波等措施前,中 性线电流都很大,有些甚至超过相电流,导致过热成为形成火灾事故得重大隐患。 2.设备影响 电能质量得污染对继电保护、计算机系统和精密制造业的精密机械或仪器等,都可能影响正常的 运行、操作,降低设备使用寿命,甚至引起继电保护误动作而形成不必要的事故,造成不同程度 的影响和损害。 3.通信影响 谐波是电网干扰通信的重要因素,主要通过静电感应(电容耦合,电压作用)和电磁感应(电流 作用),在通信线路上产生声频干扰。谐波频率高时,会发生杂音,在通信线路上引起音频干扰, 严重时还可能触发电话铃响。采用屏蔽电缆通信,虽可消除静电感应的影响,但不能消除电磁感 应的干扰。同时,对于存在多个中性点接地的配电网络,当三相负载不对称时,零序电流将对利 用大地作参考电位的通信系统,造成参考电位漂移而产生干扰。 电能质量对计算机系统有哪些影响? 计算机系统的用电负荷一般只占整个建筑物用电负荷的一小部分。在大多情况下,民用建筑物内 动力和照明负荷都是共用同一变压器低压电源或同一段低压配电线路,因此,计算机系统会受到 电能质量的影响和干扰。计算机系统受电源影响的因素包括: (1)电压波动的影响。大容量设备启动或停止会引起母线电源电压的波动,产生瞬态的低电压或 高电压。 (2)非线性负荷的影响。非线性的大功率晶闸管整流装置,调压、调速装置,各种气体放电光源, 电子镇流器等都会产生谐波,使计算机系统的电源电压波形产生畸变,影响计算机系统的正常工 作。 (3)操作过电压和暂态过电压的影响。同一配电网络中的感性负荷,补偿电容的投入和切除,断 路器的分合等会产生操作过电压;雷击时产生的暂态过电压,会引起瞬变脉冲。这些都可能损害 计算机设备,影响计算机系统安全运行。据统计,内部过电压约占 80%,雷击过电压约占 15%左 右。 (4)瞬时失电的影响。低压电网瞬间失电,将直接影响计算机的正常运行。对于大多数计算机来 说,中断供电超过 10ms 就有可能引起计算机内部 5VP-G 信号消失,从而可能导致正在运行的程序 遭到破坏和数据丢失。 电源线干扰电路有哪两种型式? 电源线是电磁干扰传入和传出设备的主要途径。为了防止电磁干扰传入设备而影响设备的正常工 作,或传到电网,对电网上的其他设备造成干扰。必须在设备的电源入口处装设低通滤波器(这 里也称为电源线滤波器),只容许设备的工作频率(59Hz,60Hz,400Hz)通过,以抑制较高频率 的干扰和影响。电源线上的干扰电路一般以差模干扰和共模干扰两种形式出现。 (1)差模干扰。这是在电源相线与零线回路中产生的干扰。通常频率在 200Hz 以下时差模干扰成 分占主要部分。 (2)共模干扰。这是在相线、零线与地线和大地的回路中产生的干扰。通常频率在 1MHz 以上时 共模干扰成分占主要部分。 电源滤波器对差模干扰和共模干扰都有抑制功能,但由于实际电路结构的差异,对差模干扰和共 模干扰的抑制效果并不一样,所以电源滤波器的技术指标中有差模插入损耗和共模插入损耗的区 别,这些都是应该在现场实际应用中充分注意和考虑的问题。 电力系统中三相电压不对称有哪些影响? 供电电压三相不对称的主要原因是三相负荷分布不均匀,如在配电系统中不能合理地调整单相用 电负荷的分配,加上各种不平衡负荷设备(如单相电焊机、单相电炉等)的应用等,产生了负序 分量,导致了三相电压不对称。三相电压不对称的主要影响包括: (1)三相电压不对称会影响变换器及其控制系统的正常工作并改变其设计性能,从而产生某些附 加的非特性谐波分量。 (2)三相电压不对称会造成旋转电机的转子受到反方向的负序旋转磁场的作用,该磁场切割转子 产生双倍频率附加电流,引起电机发热甚至烧毁。同时,双倍频率附加交变电磁力矩作用在转子 和定子上还会产生双倍频率的附加振动,造成电机的机械损伤。 (3)三相电压不对称产生的负序电流和负序电压会引起继电保护装置的误动和拒动,如国内大同 某发电厂曾发生过发电机负序电流过负荷保护受到电气化铁路所产生的负序电流和谐波电流的影 响,发生保护误。


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