显微镜技术博客

电能质量分析仪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.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弦波波形的畸变率.

谐波分析仪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和闪变,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,主要是电网中大功率用电设备的启动和切换.

谐波测试仪电能质量的污染,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,是优质供电服务的一项重要内容.

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    电能质量分析仪电力系统过电压概念是:当峰值电压超过系统正常运行的最高峰值电压时的工况称为过电压.电力系统中因运行操作,雷击和故障原因,经常会发生过电压的问题,这是电力系统的一种供电特性,减少或避免过电压引发的事故是电力工作者面临的一项长期任务.

根据作用于电力系统过电压的来源,一般分为内过电压和外过电压两种.

1. 内过电压

    电能质量分析仪内过电压是由于电网中的开关操作,事故,或其他原因,引起电力系统的状态突然从一种稳态的过渡过程中出现的过电压.这种过电压是由于系统内部原因造成并且能量又来自电网本身,所以叫内过电压.内过电压又可以分为工频过电压,操作过电压和谐振过电压等.

2. 外过电压

    外过电压又称为大气过电压或雷电过电压,这种过电压是由于雷击破等原因造成,且能量又来自电网外部的冲击波影响,所以称外过电压.外过电压又分为直击雷过电压和感应雷过电压两种类型.

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形成稳态电压偏差的主要原因包括：

(1) 电能质量分析仪电网存在负荷峰谷差的变化或大容量负荷率的变化影响较大.就其原因,主要是”削峰填谷”相应的措施尚未能得到落实,如实行分时电价,从电价政策上鼓励使用谷电量等.
(2) 系统网架结构不合理,供电电源不靠近用电负荷中心,或导线的有效截面积偏小,或系统的阻抗值偏大等.(3) 供电半径太大,超过合理的允许范围,造成线路末端的电源电压明显偏低.
(4) 无功负荷没有遵循就地平衡的原则,无功补偿装置尚不能随负荷变化分组自动投切或按需自动投切,故不能减小无功在电网中的流动.主要是对大用户实行用功率因数调整电价的措施不力,没有完全做到用经济手段鼓励用户合理投切电容补偿装置.
(5) 有载调压设备配置没有达到有关规定,不符合实现有关带负荷电压调整的要求.
(6) 电能质量分析仪对电压质量的管理重视程度不够,没有合理选择电压监测点.因为,用户侧的电压监测点应选择在网架的对薄弱,负荷较重,线路末端位置,才能真实地反映电网的实际运行水平和电压的真实状况.

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谐波污染对电网的影响主要表现在:

(1) 电能质量分析仪造成电网的功率损耗增加,设备寿命缩短,接地保护功能失踪,遥控功能失常,线路和设备过热等,特别是三次谐波会产生非常大的中性线电流,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,电网解裂等.例如,葛-上线500kV直流输电运行后,出现多次由谐波造成的姚双凤线地波保护误动,葛岗云线保护振荡闭锁装置误动.谐波问题直接影响相差高频保护误动等,又如,陕西330kV韩金线，安微220kV三条线路,山西220kV章长线,河南220kV许驻线都发生过谐波问题导致的保护误动,出现大面积停电.当谐波问题造成电网谐振时,其影响程度更大,例如丰-沙-大电气化铁路和湘渝电气化铁路都发生过因谐振而导致保护误动每日百次以上;丰-沙-大电气化铁路的谐波和负序曾造成大同二电厂200MW发电机负序电流过负荷保护动作切机,导致了大面积停电.由于谐波问题造成主变保护误动使得这电面积扩大的现象在国内已发生多起,谐波问题导致并联无功补偿装置误动,不能正常投运的事故更是不胜枚举.例如:曾经发生的青海电网与西北主电网解列事故,龙羊峡水电厂运行机组调速系统组滞事故等,造成青海电网频率先上摆到55Hz,然后又下摆到35Hz,在接近43.2Hz时电网参数的配合进入接近5次谐波谐振的条件,当时的5次频率是216Hz,在达到41Hz时,达到了谐振最高点,5次频率为205Hz,从43.2~41Hz,5次谐波电流和电压迅猛增大,7次谐波也迅速增大,从41~35Hz,5次谐波夺逐渐减轻,而7次谐波却继续增大,峰值时330kV线路5次谐波电压电流畸变率为45%，所幸此时主变压器跳闸,历时较短,才未酿成重大设备损坏事故电能质量分析仪。

(2) 电能质量分析仪引起变电站局部的并联或串联谐振,造成电压互感器等设备损坏;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量;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.

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谐波污染对电网的影响主要表现在:

(1) 电能质量分析仪造成电网的功率损耗增加,设备寿命缩短,接地保护功能失踪,遥控功能失常,线路和设备过热等,特别是三次谐波会产生非常大的中性线电流,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,电网解裂等.例如,葛-上线500kV直流输电运行后,出现多次由谐波造成的姚双凤线地波保护误动,葛岗云线保护振荡闭锁装置误动.谐波问题直接影响相差高频保护误动等,又如,陕西330kV韩金线，安微220kV三条线路,山西220kV章长线,河南220kV许驻线都发生过谐波问题导致的保护误动,出现大面积停电.当谐波问题造成电网谐振时,其影响程度更大,例如丰-沙-大电气化铁路和湘渝电气化铁路都发生过因谐振而导致保护误动每日百次以上;丰-沙-大电气化铁路的谐波和负序曾造成大同二电厂200MW发电机负序电流过负荷保护动作切机,导致了大面积停电.由于谐波问题造成主变保护误动使得这电面积扩大的现象在国内已发生多起,谐波问题导致并联无功补偿装置误动,不能正常投运的事故更是不胜枚举.例如:曾经发生的青海电网与西北主电网解列事故,龙羊峡水电厂运行机组调速系统组滞事故等,造成青海电网频率先上摆到55Hz,然后又下摆到35Hz,在接近43.2Hz时电网参数的配合进入接近5次谐波谐振的条件,当时的5次频率是216Hz,在达到41Hz时,达到了谐振最高点,5次频率为205Hz,从43.2~41Hz,5次谐波电流和电压迅猛增大,7次谐波也迅速增大,从41~35Hz,5次谐波夺逐渐减轻,而7次谐波却继续增大,峰值时330kV线路5次谐波电压电流畸变率为45%，所幸此时主变压器跳闸,历时较短,才未酿成重大设备损坏事故电能质量分析仪。

(2) 电能质量分析仪引起变电站局部的并联或串联谐振,造成电压互感器等设备损坏;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量;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.

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电能质量分析仪目前,异常情况下的电压暂降,瞬时供电中断等动态电压质量问题已被引起关注.

英国曾对容量超过1MW和100家用户作了调查,结果显示在过去的12个月里,69%的用户的生产过程因电能质量问题而受到破坏,其中45%的用户遭到多次扰动,在事故原因调查结果统计中发现,83%的事故是由电压暂降或瞬时供电中断造成的.

电能质量分析仪美国EPRH对电压暂降也进行了长期,广泛的调研和实测,结果表明许多电压暂降的幅值是变化的,有的还伴随相位的突变,不对称以及波形发生畸变,且绝大多数的电压暂降的幅值小于40%的额定值,持续时间一般不足200ms.因此,他们提出若能持续200ms补偿30%的负荷容量,则可消除95%以上的电压跌落扰动.

电能质量分析仪虽然国情不同,但这些调查分析的结果对我国电能质量问题的研究具有十分重要的参考意义和借鉴作用.

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1． 电能质量分析仪电压波动与闪变形成的原因

（1） 用电设备具有冲击负荷或波动的负荷,如电弧炉,炼钢炉,轧钢机,电焊机,轨道交通,电气化铁路,以及短路试验负荷等.
（2） 系统发生短路故障,引起电网电压波动和闪变.
（3） 系统设备自动投切时产生操作波的影响,如备用电源自动投切,自动重合闸动作等.
（4） 系统遭受雷引起的电网电压波动等.

2.电能质量分析仪电压波动与闪变存在的影响

电压闪变主要是表征人眼对灯闪主观感觉的参数.它一般是由开关动作或与系统的短路容量相比出现足够大的负荷变动引起的.有些电压波动尽管在正常的电压变化限度以内,但可能产生10Hz左右照明闪烁,干扰计算机等电压敏感型电子设备和仪器的正常运行.电压波动和闪变大多产生于配电系统,并通过配电变压器传递到低压侧的用户电源端.产生电压波动与谐波的产生有类似的物理原因,如冲击性负荷的非线性特性,规则或不规则的分合闸操纵等.使非线性的交变负荷电流在与频率有依赖关系的电网阻抗上造成电网的电压波动.

电能质量分析仪对电压波动与闪变的影响,首选的解决办法是采用电力电子技术,用快速无功补偿器消除电源的闪变,使电压中工频以外的分量降低.目前很多国家对电压波动和闪变的允许范围已制定了一系列的标准和规则进行限制,我国于2000年也经修订后重新颁布了国家标准GB12326-2000《电压波动和闪变指标限值》,对电压波动和闪变的允许值做了明确的规定.

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