低壓電器檢測實驗室對電能質(zhì)量要求的探究

陳勤

（上海電器設備檢測所有限公司 上海 200063）

科技快速發(fā)展，低壓電器在生活中隨處可見。可是，即使是低壓電器也依然存在很多安全隱患，每年因為低壓電器而出現(xiàn)的安全事故不計其數(shù)，一旦發(fā)生，便會對人們的生活造成嚴重影響。實驗室中的低壓電器設備的正確檢測對于實驗室來說可以起到安全保障作用。但是低壓電器監(jiān)測設備的使用并不簡單，它需要相關人員來進行操作，不僅如此，而且需要保證一定的頻次才能保證監(jiān)測結(jié)果的準確性。現(xiàn)在，市面上低壓電器的數(shù)量越來越多，種類日漸豐富，這就意味著可供人們選擇的低壓電器也越來越多，不同的情況下需要不同的低壓電器。低壓電器在使用的過程中需要電器檢測實驗室對各種低壓電器的供電設備進行安全監(jiān)測，再通過相應的實驗結(jié)果，分析找到導致實驗結(jié)果存在偏差的原因，為后續(xù)的低壓電器設備的檢測實驗提供更多支持。這也要求供職于低壓電器檢測實驗室的各方面人員需緊跟時代的腳步，積極學習有關于低壓電器的先進知識，外出參觀和學習先進的科學技術。檢測設備同時，需要做到及時更新和完善，及時對實驗室的供電電源系統(tǒng)進行全面詳盡的電能質(zhì)量分析，以及檢查設備是否正常，在能力范圍內(nèi)，盡量減少其他人為因素和固定因素給監(jiān)測結(jié)果帶來的影響［1］。

1 低壓電器檢測對電能質(zhì)量的基本要求

8 個方面的內(nèi)容，具體表現(xiàn)為：電網(wǎng)間諧波、瞬態(tài)過電壓、電壓波動及閃變、三相電壓平衡度、暫時過電壓、公用電網(wǎng)諧波、頻率偏差、電壓偏差。

眾所周知，電能質(zhì)量的要求有多項指標，在進行監(jiān)測時，需要滿足各種指標和國家要求，其主要包括公共電網(wǎng)諧波、電壓偏差、頻率偏差及電壓波動和閃變等。其中一項指標達不到國家的規(guī)定標準，都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，最終呈現(xiàn)的實驗結(jié)果不能將低壓電器的性能準確反映出來。因此，在實驗進行前，要對相關指標進行調(diào)試，來達到國家的規(guī)定標準，這也是低壓檢測實驗對電網(wǎng)電能質(zhì)量提出的要求。由此可見，實驗過程中各項指標內(nèi)容的準確性對實驗結(jié)果偏差的影響之大，指標達到規(guī)定的標準是保證實驗結(jié)果準確性的重要前提條件［2］。

2 對內(nèi)部電能質(zhì)量的基本要求

低壓檢測實驗室管理者需要營造一個良好氛圍的工作環(huán)境，確保所有參與檢測的設備可以正常運作，各項指標調(diào)試能夠達到規(guī)定的標準。此外，實驗開展期間，工作人員需要對場外設施定期進行檢測與抽樣。特別要注意的是，在檢測時，對所有的相關設備要進行細致的檢查，查看設備的各項性能是否正常，對于性能異常的設備，及時報備并檢修，進而避免出現(xiàn)實驗事故對實驗結(jié)果造成不良影響。隨后，根據(jù)會對檢測校準結(jié)果有所影響的環(huán)境條件、相關技術及其他需求，制成相應的文件。假如檢測和校準的結(jié)果被環(huán)境條件所影響，這時就要求工作人員立刻停止檢測活動和改造活動，避免對最后的實驗結(jié)果造成不可挽回的影響［3］。

檢測實驗室中，通常采用的是恒流電源設備，根據(jù)低壓檢測實驗室對電能質(zhì)量的具體要求，做出對應的調(diào)整并制定相應的標準，確保檢測實驗能夠順利完成。當工作人員在低壓電器檢測實驗中，很多指標都可為實驗室的內(nèi)部電能進行工作且對內(nèi)部電能的要求更高。各項指標如下：實驗室在應用恒流電源設備時，可采用諧波畸變和頻率穩(wěn)定性這兩項指標，它們可以清楚地顯示實驗室電能質(zhì)量的具體情況，保證各類低壓電器設備的檢測和電能質(zhì)量能夠達到國家規(guī)定的標準，確保檢測實驗可以順利完成，且保證實驗結(jié)果的準確性［4-5］。

3 低壓電器檢測實驗室對電源質(zhì)量的監(jiān)測工作

低壓電器設備量大、面廣，這些設備對電網(wǎng)電能質(zhì)量干擾（主要是諧波、電壓波動和閃變）IEC 是通過制定單臺設備（或接入電網(wǎng)）干擾限值標準加以限制的。目前主要有4個標準，均已為我國采用，成為國標或國標指導性技術文件，簡要介紹如下。

（1）GB17625.1-2003《諧波電流發(fā)射限值（設備每相輸入電流≤16A）》（等同1EC61000-3-2：2001）。本標準是針對大量220/380V 小型電器設備（電流≤16A）產(chǎn)生（發(fā)射）諧波電流的強制性國家標準，主要規(guī)定如下。①設備的分類按照諧波電流限值，將設備分為4類。A 類：平衡的三相設備；家用電器，但不包括D 類設備；工具，不包括便攜式工具；白熾燈調(diào)光器；音頻設備；未規(guī)定為B、C、D類設備均可視為本類設備。B類：便攜式工具；非專用的電弧焊設備。C 類：照明設備。D 類：功率不大于600W 的下列設備，即個人計算機和個人計算機顯示器；電視接收機。②諧波電流限值見表1，其中，B類設備的限值為表1給出值的1.5倍。需指出，實際執(zhí)行中，有許多具體規(guī)定（例如測量設備、測量電路、測量方法、試驗電源、試驗條件等等）應參照標準文本規(guī)定執(zhí)行。

表1 A類設備的限制

（2）GB/Z17625.6-2003《對額定電流大于16A的設備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電流的限制》（等同IECTR61000-3-4：1998）。本標準（技術指導性）文件是針對較大低壓電器或綜合的設備（電流＞16A）規(guī)定的諧波電流限制，其接入電網(wǎng)按以下3級條件考慮。

第1級：簡化連接設備發(fā)射到公用供電系統(tǒng)的諧波電流符合相關限值規(guī)定，則可連接到短路比RSC等于或大于33的供電系統(tǒng)任何點。注1：短路比小于33不予考慮，因為在這種情況下，需供電部門的同意。注2：為了限制換流器換相缺口的深度，短路比大于33是必要的。

第2 級：根據(jù)電網(wǎng)和設備參數(shù)的連接。對于不符合相關諧波電流發(fā)射值的設備，若短路比Rsce＞33，則允許有較高的諧波電流發(fā)射值。

第3級：根據(jù)用戶協(xié)議功率的連接，如果設備不滿足第1 級和第2 級的條件，或設備的輸入電流大于75A，則供電部門可根據(jù)用戶協(xié)議的有功功率同意設備的連接。在這種情況下，供電部門可根據(jù)本部門的要求實施。

（3）GB17625.2-2007《對每相額定電流≤16A 且無條件接入的設備在公用低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓變化、電壓波動和閃爍的限制》（等同1IEC61000-3-3：2005）。本標準涉及大量小型設備（電流≤16A）對公用低壓供電系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓波動和閃爍的限制。本標準是強制性國家標準。主要規(guī)定如下：電壓變化、電壓波動和閃爍的評定。

①相對電壓變化“d”的評定。當不同時間點加n上由測量或計算得到設備的電壓有效值為U（h1）和U（h2）時，則相對電壓變化d由下式得到：

d= ΔU/Un(%)

其中，ΔU= |U(h1)-U(h2)；Un為設備額定電壓。

由于電壓波動就是一系列的電壓變化，因此，d值也適用于對波動的衡量。

②短期閃爍值PIt的評定。有關PIt的規(guī)定見GB/T 12326-2008（電能質(zhì)量電壓波動和閃變）（詳細的規(guī)定源自IEC61000-4-15：2003 閃變儀一功能和設計規(guī)范）。

（4）GB/Z17625.3-2000《對額定電流大于16A的設備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓波動和閃爍的限制》。這是一個國標指導性技術文件，適用于準備接到公用低壓交流配電系統(tǒng)中較大的波動源設備（電流＞16A），或者雖然額定電流較低但需要經(jīng)供電公司特許才能接入的設備。標準的內(nèi)容主要如下。

第一，規(guī)定了額定電流不大于75A 的設備型式試驗的測量程序，其試驗電路同GB17625.2 中規(guī)定。但電路阻抗Z參數(shù)需要替換，應滿足以下兩個條件：由設備引起的電壓降ΔU應該在3%～5%之間；阻抗的電阻分量和感抗分量之比應該在0.5～0.75之間。

第二，對設備進行試驗，測出dc、dmax、Pst、PIt。

第三，計算校核以上參數(shù)，應近似相等。

第四，根據(jù)GB 17625.2 中限值，檢查測量值，如均小于或等于限值，則視為滿足電壓波動要求。

第五，對額定電流大于75A的設備評估，建議要進行詳細的系統(tǒng)研究。

應該按照實際的系統(tǒng)阻抗來評估設備，對dmax和dc的限值建議仍與GB17625.2所給出的相同。對Pst和PIt推薦的限值為：

其值的范圍為0.6＜Pst＜1。

注1：當計算的P值小于0.6時，應令其等于0.6。

式中：SL是要連接的負荷的額定視在功率；STR是MV/LV配電變壓器的額定視在功率。

PIt=0.65Pst

4 滿足低壓電器檢測實驗室對電能質(zhì)量要求的有關建議

4.1 做好對外部電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的跟蹤監(jiān)視與記錄

外部電力系統(tǒng)是整個區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的組成部分之一，不是一個單獨存在的單位，其他部門的供電與其同時進行。在整個區(qū)域，電網(wǎng)中各用戶單位的用電負荷有參差，是不穩(wěn)定的，因此，電力系統(tǒng)供電的指標會在一定程度上有所變化。此外，還要考慮到供電系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障、供電計劃需要調(diào)整等變量的影響，外部電力系統(tǒng)的電能的具體質(zhì)量不能處于一個平穩(wěn)的狀態(tài)。

對于這種情況，可以在外部電力系統(tǒng)增設電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，一次對供電的電能質(zhì)量實時地進行監(jiān)測和跟蹤，這樣可以在電能質(zhì)量低于規(guī)定標準時，能夠及時發(fā)現(xiàn)。根據(jù)電能質(zhì)量的補償和控制裝置，適當?shù)剡M行電能質(zhì)量調(diào)整，使外部電力系統(tǒng)供給的電能質(zhì)量達到規(guī)定的標準，滿足低壓電器檢測實驗室的正常運行，保證設備能夠正常工作，避免實驗事故的發(fā)生，同時，也是為工作人員的自身安全負責，這也是為實驗提供了良好的實驗條件，對最后的檢測結(jié)果的準確性提供保障。

4.2 加強對實驗室內(nèi)部電能質(zhì)量的核查與糾正

不僅是外部電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量需要監(jiān)測和跟蹤，內(nèi)部的電能質(zhì)量的核查工作也要增強重視。在實驗期間，實驗室內(nèi)部電能質(zhì)量的監(jiān)測要全程跟進并記錄，保證達到國家的規(guī)定標準，提高檢測的質(zhì)量。

當實驗室內(nèi)部電源系統(tǒng)有所改變，如維修、線路變動或者安裝其他設備等情況出現(xiàn)時，系統(tǒng)的電力負荷與未改變前的數(shù)據(jù)會有較大的出入，電能質(zhì)量可能會無法維持原有的良好穩(wěn)定狀態(tài)。對此，需要對電能質(zhì)量進行核查加以措施進行糾正，例如，出現(xiàn)電壓跌落的情況時，可以補償或者安裝穩(wěn)定的電源來解決問題；出現(xiàn)諧波畸變超出正常范圍值的情況，可以安裝諧波抑制設備或者濾波設備來進行解決。采取這些措施的主要原因是為了使電能質(zhì)量能夠達到規(guī)定標準，得以滿足實驗室的要求，防止內(nèi)部電能質(zhì)量不充足而對實驗結(jié)果造成影響［6］。

4.3 恒流電源設備以及低壓電器檢測設備維護

作為低壓電器檢驗實驗室常用設備之一的恒流電源設備，它是一種特殊的試驗電源和負載。依據(jù)實驗室的相關規(guī)定，恒流電源設備的各項指標都有一定的衡量標準。在日常的設備維護中，對此設備要根據(jù)其標準進行狀態(tài)的檢測，避免實驗過程中出現(xiàn)差錯，提高實驗數(shù)據(jù)的可靠性。

進行低壓電器檢測時會有各種類型設備參與，這些參與的設備會對電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。因此，工作人員在日常的工作中需要對設備及時進行檢修，檢測各項性能，確保實驗過程中設備的狀態(tài)可以符合國家的規(guī)定標準，為低壓電器檢測創(chuàng)設良好的前提條件。

5 結(jié)語

科技快速發(fā)展，低壓電器在生活中隨處可見，可是即使是低壓電器也依然存在很多安全隱患，每年因為低壓電器而出現(xiàn)的安全事故不計其數(shù)，一旦發(fā)生便會對人們的生活造成嚴重影響。質(zhì)量更好、性能更優(yōu)的產(chǎn)品才能滿足目前市場的需求。這也要求供職于低壓電器檢測實驗室的各方面人員需緊跟時代的腳步，不能停滯不前，積極學習有關于低壓電器的先進知識，外出參觀和學習先進的科學技術，讓其滿足國家的規(guī)定標準，并促進其更好地發(fā)展。