電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)淺析

   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(fù)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(huì)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(dòng)性負(fù)荷，如電弧爐、大型軋鋼機(jī)、電力機(jī) 車等運(yùn)行中不僅會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，而且使得電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡日趨嚴(yán)重，這些對(duì)電網(wǎng)的不利影響不僅會(huì)導(dǎo)致供用電設(shè)備本身的性降低，而且會(huì) 嚴(yán)重削弱和干擾電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，造成對(duì)電網(wǎng)的“公害”，為此，技術(shù)監(jiān)督局相繼頒布了涉及電能質(zhì)量五個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)，即：供電電壓允許偏差，供電電壓 允許波動(dòng)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(yùn)行指標(biāo)和額定壽命是對(duì)其額定電壓而言的。當(dāng)其端子上出現(xiàn)電壓偏差時(shí)，其運(yùn)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(shí)間和設(shè)備狀況而異，電壓偏差計(jì)算式如下：
電壓偏差（％）=（實(shí)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(yùn)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(duì)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(yùn)行，在綜合考慮了設(shè)備制造和電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)合理性后，對(duì)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(jì)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(jìn)行無功功率補(bǔ)償，及時(shí)調(diào)整無功功率補(bǔ)償量，無功負(fù)荷的變化在電網(wǎng)各級(jí)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(jìn)行無功功率補(bǔ)償，及時(shí)調(diào)整無功功率補(bǔ)償量，從源上解決問題，是zui有效的措施。
（2）調(diào)整同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)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(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，使其超前或滯后運(yùn)行，就能產(chǎn)生超前或滯后的無功功率，從而達(dá)到改善網(wǎng)絡(luò)負(fù)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(fù)荷只宜補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)為0.90～0.95，仍然有一部分變化無功負(fù)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(jì)的辦法之一。

　　2.公用電網(wǎng)諧波
諧波（Harmonic）即對(duì)周期性的變流量進(jìn)行傅里葉級(jí)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(fù)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(jí)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，詳見表1：
該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的諧波電流（2～25次）注入的允許值；而且同一公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶向電網(wǎng)注入的諧波電流允許值按此用戶在該點(diǎn)的協(xié)議容量與其公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量之比進(jìn)行分配，以體現(xiàn)供配電的公正性。

　　3.電壓波動(dòng)和閃變
電壓波動(dòng)（Fluctuation）即電壓方均根值一系列的變動(dòng)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(dòng)負(fù)荷 ，如電弧爐、軋機(jī)、電弧焊機(jī)等引起的。
《電能質(zhì)量 電壓波動(dòng)和閃變》（GB12326－ 2000）是在原來標(biāo)準(zhǔn)GB12326－90的基礎(chǔ)上，參考了電工委員會(huì)（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(dòng)負(fù)荷引起的公共連接點(diǎn)電壓的快速變動(dòng)及由此可能人對(duì)燈閃明顯感覺的場(chǎng)合，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各級(jí)電壓下的閃變限制值，見表2：
表2中的括號(hào)內(nèi)的數(shù)值僅適用于公共連接點(diǎn)（PCC）點(diǎn)連接的用戶為同電壓等級(jí)的用戶場(chǎng)合，Pst為短時(shí)間閃變值，即衡量短時(shí)間（若干分鐘）內(nèi)閃變強(qiáng)弱的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量值；Plt為長(zhǎng)時(shí)間閃變值，它由Pst推算出，反映出長(zhǎng)時(shí)間（若干小時(shí)）內(nèi)閃變強(qiáng)弱的一個(gè)統(tǒng)計(jì)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(yùn)行方式下由于負(fù)序分量而引起的PCC點(diǎn)連接點(diǎn)的電壓不平衡，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值為2％，短時(shí)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(yùn)行的zui小方式下負(fù)荷所引起的電壓不平衡度為zui大的生產(chǎn)（運(yùn)行）周期中的實(shí)測(cè)值，例如煉鋼電弧爐應(yīng) 在熔化期測(cè)量等。在確定三相電壓允許不平衡指標(biāo)時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用95％概率值作為衡量值。即正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值，對(duì)于波動(dòng)性較小的場(chǎng)合，應(yīng)和實(shí) 際測(cè)量的五次接近數(shù)值的算術(shù)平均值對(duì)比；對(duì)于波動(dòng)性較大的場(chǎng)合，應(yīng)和實(shí)際測(cè)量的95％概率值對(duì)比；以判斷是否合格。其短時(shí)允許值是指任何時(shí)刻均不能超過的 限制值，以保證保護(hù)和自動(dòng)裝置的正確動(dòng)作。

　　5.電網(wǎng)頻率
《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》（GB/T 15945－1995）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(shí)，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(guó)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(shí)際運(yùn)行中，我國(guó)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(diǎn)在電網(wǎng)質(zhì)量中zui有保障。

　　 6.結(jié)語
加強(qiáng)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(fù)荷 、沖擊性負(fù)荷、波動(dòng)負(fù)荷、非對(duì)稱負(fù)荷對(duì)供電質(zhì)量產(chǎn)生影響或?qū)\(yùn)行構(gòu)成干擾和妨礙時(shí)，用戶必須采取措施加以消除。抑制電壓波動(dòng)、電壓閃變、電網(wǎng)諧波等不 利影響的zui直接、zui常用的現(xiàn)有措施是裝設(shè)無功功率補(bǔ)償兼諧波濾波裝置、靜止型無功功率補(bǔ)償裝置（SVC），以及有源濾波器、無功發(fā)生器（SVG）等。通過 對(duì)影響電能質(zhì)量的五個(gè)方面標(biāo)準(zhǔn)的了解，從而為實(shí)際工程中抑制電網(wǎng)諧波“污染”，減小電壓波動(dòng)等找到?jīng)Q策略與設(shè)計(jì)的依據(jù)。