電能質量指標及其檢測方法的研究

李國平

摘要：隨著電力電子技術的進步和廣泛應用，供電系統中出現了大量的會引起電網電壓、電流波形畸變，電壓波動與閃變，三相不平衡等不利影響的設備，這些不利影響會導致供用電設備的安全性降低，削弱與干擾電網的經濟運行，造成電網公害；電壓暫降與電壓中斷、暫時過電壓和瞬態過電壓等都會影響電網的電能質量，從而造成用戶用電損失，甚至直接危及電力設備安全運行。如何提高電能質量、向電力用戶提供優質的電能成為國內外研究的熱點。

關鍵詞：電能質量指標 檢測方法 研究

1 電能質量的定義及內容

電能質量的不嚴格定義為：以電子系統的供電和接地作為研究對象，以保證對于該系統供電的完善。IEEE1159標準中對電能質量的定義為：涉及敏感設備供電和接地的方法的概念，這種方法有利于敏感設備的運行。在IEEE標準術語權威詞典（IEEE100）中，電能質量的定義為：涉及電子設備供電和接地方法的概念，這種方法有利于電子設備的運行，并使其兼容于供電系統及其連接的其他設備。電能質量主要包括：頻率，電壓，波形，三相對稱等。

2 影響電能質量的因素

2.1 電壓偏差 系統中各處偏離其額定值的百分比即為電壓偏差，電網中用戶負荷發生變化或電力系統運行方式發生改變而加到用電設備的電壓偏離網絡的額定電壓。過大的電壓偏差不僅影響用電設備的安全、經濟運行，更會危害電網的穩定以及經濟運行。

2.2 電壓諧波與畸變 由于供電系統中采用大量的如電弧設備以及變壓器等非線性的電氣設備，這些設備都是高次諧波的電流源，在電網中接入這些高次諧波電流源后就會造成系統的電壓以及電流產生高次諧波。發電機的電壓波形在高次諧波的作用下會產生畸變而降低供電電壓的質量；供電電力會由于諧波的存在而造成損耗，從而導致電氣設備的損壞而降低了供電的可靠性。較大的波動或沖擊性非線性負荷都會引發間諧波電壓。雖然間諧波的頻率不是工頻品類的整數倍，但是抑制或消除其產生的危害卻比正數次諧波困難很多。

2.3 電壓波動與閃變 電壓波動是指電壓快速變動時其電壓最大值和最小值之差相對于額定電壓的百分比，即電壓均方根值一系列的變動或連續的變化。閃變即燈光照度不穩定的視感，是由波動負荷引起的，對于啟動電流大的鼠籠型感應電動機和異步啟動的同步電機也會引起供電母線的快速、短時的電壓波動，因為他們啟動或電網恢復電壓時的自啟動電流，流經網絡及變壓器，會使元件產生附加的電壓損失。急劇的電壓波動會引起同步電動機的震動，影響產品的質量、產量，造成電子設備、測量儀器儀表無法準確、正常地工作；電壓閃變超過限度值是照明負荷無法正常工作，損害工作人員身體健康。

2.4 電壓不平衡 不平衡相阻抗、不平衡負荷或兩者的組合是導致電壓不平衡的關鍵。不平衡電壓在用電設備中引起的大負序電流會造成較高的溫升，電壓嚴重不平衡還會造成電動機過熱，由于電壓不平衡，會是的設備錯誤的調整變壓器的抽頭位置，大大降低供電可靠性和安全性。

2.5 電壓暫降與電壓中斷 由于電力系統故障或干活造成用戶電壓短時間下降到額定值的90%以下的現象即為電壓暫降；由于系統故障跳閘而造成的用戶完全喪失電壓的現象為電壓中斷。絕緣子閃絡或對敵放電主要是由雷擊造成的，架空輸配電線的瞬時故障以及大型電動機的全電壓啟動等都會導致不同程度的電壓暫降和電壓中斷，這些都會影響總成電力設備的正常工作并影響用戶的正常生活。

2.6 暫時過電壓與瞬態過電壓 在電力系統運行操作中由于雷電等故障引發的這兩種過電壓經常發生，會直接危害電氣設備的絕緣以及安全運行。

2.7 頻率偏差 頻率偏差的定義是系統頻率的實際值和標稱值（50HZ）之差，國際要求電力系統正常頻率偏差允許值為0.2HZ，當系統容量較小時可以放寬到0.5HZ。

3 電能質量的標準

隨著技術以及工業的不斷發展，供電中斷造成的影響越來越大，因此，電力企業和用戶越來越關注電能質量。因此，為了保證供電質量，準確的評定電能質量的好壞以及通過可靠的檢測電能質量參數改善電能質量是電能質量研究中的必要一環。IEEE標準和IEC標準是目前國際上流行的兩大電能質量標準。在參考兩個標準的基礎上通過結合我國目前的國情制訂了自己的質量標準，主要有以下6項指標：①《電能質量 電壓波動和閃變》（GB 12326-2000）；②《電能質量 暫時過電壓和暫態過電壓》（GB/T 18481-2001）。③《電能質量 電力系統頻率允許偏差》（GB/T 15945-1995）；

④《電能質量 三相電壓允許不平衡度》（GB/T 1543-1995）；⑤《電能質量 供電電壓允許偏差》（GB 12325-1990）；⑥《電能質量 公用電網諧波》（GB/T 14549-1993）。

4 總結

在供電系統中影響其安全、可靠以及經濟運行的重要因素包括電壓的偏移、電壓的中斷、過電壓、電壓的波動和閃變以及高次諧波的產生等，衡量配電系統電壓質量的指標就是這些因素的具體參數。為了提高電能的質量，保證系統安全、可靠以及經濟的運行，必須結合相關的國家標準對供電系統的運行進行檢測。隨著經濟和技術的不斷發展，人們越來越關注電壓暫降、間諧波以及電壓中斷等問題。為了保證企業以及家庭用電的要求，必須加強對電能質量指標的檢測。

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