电气化铁路电能质量问题分析
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电气化铁路电能质量问题分析
作者：王浩1 邢向标2 徐鹏越3 王一博4
来源：《中国科技博览》2013年第28期
[摘要]伴随着中国经济的腾飞，电气化铁路由于在高速、重载、节能等方面有着明显的优势，取得了巨大的发展，同时，因其产生的电能质量问题日益严重。本文首先介绍了电气化铁路牵引变电站的电气系统和电力机车的特点，然后分析了电气化铁路运行产生的谐波和负序电流的特点，并分析了电气化铁路功率因子低以及接触网电压降落的问题，对电气化铁路电能质量分析有一定的借鉴意义。
[关键词]电气化铁路谐波负序电流功率因子
中图分类号：TB52+4 文献标识码：TB 文章编号：1009―914X（2013）28―0621―01
1、前言
在资源依赖性，运输能力，物流成本及环境保护等方面，电气化铁路具有明显的优越性[1]。电力作为主要源动力，有助于国家调整能源消费结构，是铁路牵引动力的发展方向。我
国电气化铁路电能质量问题，主要表现在负序、功率因子低及谐波污染等方面，严重影响了所连接的公用电网电能质量。随着《电能质量》国家标准的实施与完善，电铁的电能质量问题必将更加得到重视。
2、电气化铁路系统
2.1牵引供电系统
牵引变电所连接电力系统与牵引负荷。牵引变电所从电力系统接收电能，将其引入牵引负荷。主要设备是牵引变压器。铁路电力牵引负荷属于一级负荷，应由两路独立输电线供电，并需设置两台独立牵引变压器。牵引变电所是一种以三线两相变压器为特点的特殊供电结构。
目前单相供电系统在国内广泛使用[2]，通过三相供电系统与大电网相连接，造成大电网
的三相不平衡。采取三相四线制时，其中性线会过电流，消耗大量有功和无功功率。采取三相三线制，会发生“中点位移”，会造成负载电压不对称，危害设备正常运行。单相电气化铁道带来的负序电流，及其谐波污染会对所连区域电网造成危害。故电气化铁道的接触网采用分段换相供电，以平衡三相负荷。
电能质量管理制度
电能质量管理制度 1 范围 本制度规定了***电能质量管理的职责、管理内容和办法、报告与记录。 本制度适用于***电能质量管理。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T15945-1995） 《电能质量供电电压允许偏差》（GB1 2325-90） 《电能质量电压允许波动和闪变》（GB2 2326-90） 《电能质量三相电压允许不平衡度》（GB/T15543-1995） 《南方电网电厂辅助考核技术支持系统考核细则算法规范（试行）》，2009年11月 3 职责 3.1 厂生产副厂长或总工程师是电能质量技术监督工作的第一负责人，负责领导电能质量技术监督管理工作。 3.2 生产技术部为归口管理的职能部门，负责电能质量技术监督归口管理，制定实施细则，督促、检查电能质量技术监督工作。负责组织召开电能质量技术监督会议，总结交流技术监督工作，推广新技术，布置年度工作任务，定期发布电能质量情况。 3.3 设备部负责全厂调压设备的投运率、完好率，确保远动仪表遥传数据指示准确，对电压的监控设备不断进行完善、发现故障尽快消除，检查部对运行中的主要计定期进行抽查，保持在合格范围内。 3.4 发电部负责电能质量技术监督的管理工作，对全厂电能的质量负责。负责全厂电能质量监督过程中调压情况的统计、考核和管理工作。及时分析调压情况，做出报表。 4 管理内容与要求 4.1 电能监督范围 4.1.1 根据《南方电网电厂辅助考核技术支持系统考核细则算法规范（试行）》，调整#1-#3发电机无功负荷，使本厂220KV电压达到省调要求。 4.1.2 根据调度要求合理调整#1—#3发电机有功出力，保证系统频率在50HZ士0.5HZ范围，调压合格率在99.5%以上。 4.1.3 对220KV系统加强检查，合理调整运行方式，确保电压在合格范围内运行。 及时消除影响发电机系统正常运行的各类缺陷，保证各机组正常运行。强化我厂发、供电设备的可靠性管理，加强电气工作人员的安全教育和技术培训。 4.1.4 调压合格率以省调远动记录为依据，以小时为单位，日累计、月累加，调压合格率=当月本厂合格点数/当月全部点数×100%。 4.2 电能质量运行监督 4.2.1 发电部值班员负责调整#1--#3发电机无功负荷，使电压保持在合格范围内运行。 4.2.2 当发电机满足下列条件之一时，认为调压合格。 4.2.2.1 实际运行电压满足调度给定的电压调整曲线。 4.2.2.2 A VC功能投入省调。 4.2.2.3 实际运行电压虽然高于或低于调压给定值，但发电机运行出力或转子、定子电流满足规定。
电能质量问题与解决方法
网络高等教育 本科生毕业论文（设计） 题目：电能质量问题与解决方法 学习中心： 层次：专科起点本科 专业： 年级：年春/秋季 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：年月日
内容摘要 近年来,随着国民经济和电力系统的发展,电能供求关系的矛盾已逐步得到解决,但与此同时,有关电能质量的问题却日益引起人们的重视。电能质量如不能达到规定的要求,会给工、农业生产和日常生活带来种种问题,造成不可避免的损失。现代电力系统提出电能质量问题的概念是,任何出现的电压、电流以及频率偏移导致的用户设备损坏或运行不正常的电能问题,主要包括频率、电压、波形等内容。 本文对电能质量存在的问题及原因进行了分析，同时对解决电能质量所存在的问题的方法做了较为详细的介绍。 关键词：电能质量；电压偏差；频率偏差
目录 内容摘要 ........................................................................................................................... I 1 绪论 . (1) 1.1 课题的背景及意义 (1) 1.2 国内外发展现状 (2) 1.3 本文的主要内容 (5) 2 电能质量存在问题 (6) 2.1 电能质量问题分类及产生原因 (6) 2.2 电能质量问题产生的原因 (7) 2.2.1 电压偏差 (7) 2.2.2 频率偏差 (7) 2.2.3 谐波 (8) 2.2.4 电压波动与闪边 (9) 2.2.5 三相不平衡 (9) 2.3 电能质量影响指标 (10) 3 电能质量解决方法 (12) 3.1 传统方法 (12) 3.2 基于用户电力技术的解决方法 (12) 4 结论 (15) 参考文献 (16) 附录 (18)
电能质量管理出现的问题及解决
电能质量管理出现的问题及解决 前言 电能质量即电力系统中电能的质量。理想的电能应该是完美对称的正弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。一方面我们研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题，一方面我们研究这些因素会导致哪些方面的问题，最后，我们要研究如何消除这些因素，从而最大程度上使电能接近正弦波。 定义 电能质量 (Power Quality)，从严格意思上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。电能质量问题可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、瞬时或暂态过电压、波形畸变(谐波)、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。 [2] 影响因素 在现代电力系统中，电压暂降，暂升和短时中断，谐波产生的电压波形畸变;已成为最重要的电能质量问题。 电能质量监测改善前后对比图 产生电能质量问题的原理 无功功率的原理和解决方法： 电动机一类设备在磁场下工作，磁场在交流电下会不断储存和释放电能，但不会消耗电能，所以称为无功功率。无功功率虽然不会做功，但磁场储存能量的时候会需要流入电能，释放能量的时候又要流回去，这些来回流动的能量占用了线路、变压器、开关、发电机等设备的能力，不能充分发挥作用，而且还会增加线路损耗。
解决的办法是就近设置电场类设备也就是电容器，电场在交流电下也不断储存和释放能量，但正好和磁场储存和释放能量的时间错开，于是，磁场储存能量的时候就正好来自电场释放的能量，磁场释放的能量也正好存进电容器里去，无功功率就近互相提供，不再经过发电机、变压器、线路等系统设备了，这就是无功补偿原理。产生谐波的原理和不同谐波源谐波的解决方法： 如果正弦交流电压加在设备上，产生的电流却不是正弦交流电流，这样的设备就称为非线性阻抗设备，简称非线性设备。不是正弦波形的交流电就含有谐波成分，所以非线性设备也称为谐波源。 谐波会导致设备发热增加、产生附加负荷导致过载故障，引起线路干扰、还会因为共振导致设备中有谐振回路的部分损坏等等。 工业电网中主要的谐波源有三种类型： 三相桥式整流回路在每一相的正负波形上都会产生波形变化，一个周期里就有六个非正弦的波形，所以称为六脉波设备。六脉波设备的谐波很有规律，会产生六的倍数加减1次数的谐波，即5、7、11、13、17、19……次谐波，而且随着谐波次数升高谐波幅值会逐渐降低，所以通常只需要处理5、7、11、13次谐波。 这类设备包括有三相桥式整流器的所有设备、比如直流驱动器、变频器、软启动器，UPS电源等等，是目前工业用电设备中最常见的一类谐波源。 六脉波谐波源产生的谐波，次数稳定，可以用调谐技术滤除。 类似工业电弧炉这样的设备工作时，电流波形变化很频繁，会分解出次数和幅值不断变化的谐波。 这类谐波需要采用针对可变次数谐波进行滤除的技术，比如有源滤波技术。非线性的单相设备，比如带有单相整流环节的电子仪器等等，因为三相不对称原因会在零线上形成3次零序谐波。 零序3次谐波需要采用零序接法的滤除技术，比如四线制有源滤波，或者分相式无源滤波技术 改善措施 (1) 改善用电功率因数，使无功就地平衡。 (2) 合理选择供电半径. (3) 合理选择供电系统线路的导线截面。 (4) 合理配置变、配电设备，防止其过负荷运行。 (5) 适当选用调压措施，如串联补偿、变压器加装有载调压装置、安装同期调相机或静电电容器等。 供电电压超过允许偏差的原因有哪些? (1) 供电距离超过合理的供电半径。
关于加强电能质量管理的几个问题 林海雪
关于加强电能质量管理的几个问题林海雪 中国电力科学研究院，北京 改革开放以来，我国电力工业得到了快速的发展，目前已基本上摆脱了“供不应求”的局面。然而随着电网负荷结构的变化和大批新兴产业的崛起，电能质量的矛盾渐显突出，在许多情况下，制约了电力工业的发展，而电能质量管理方面的落后状况，必须引起电力企业和相关部门的高度重视。本文结合国内外现状和动向，就加强电能质量管理的几个问题谈些看法，以供参考。 提高对电能质量重要性的认识 电能质量关系到国民经济的总体效益 现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，随着科学技术和国民经济的发展，对电能质量的要求越来越高。电能质量的指标若偏离正常水平过大，会给发电、输变电和用电带来不同程度的危害。 据统计，电网用电负荷中异步电动机占的比例最大。电网电压和频率的偏差、谐波、三相电压不平衡以及电压波动和闪变等，均会直接影响电机的转速、力矩和发热，从而影响生产工效和产品质量。 电网谐波含量增加，导致了电气设备寿命缩短，网损加大，系统发生谐波谐振的可能性增加，并联电容器不能正常运行，同时可能引发继电保护和自动装置的非故障性动作，导致仪表指示和电能计量不准以及计算机、通信受干扰等一系列问题[]。 随着计算机、电力电子和信息技术等高新产业的发展和普及，对电能质量提出了越来越高的要求。过去电力企业不甚关注的电能质量某些指标，例如电网中电压暂降（）和短时断电已成为一个突出的问题。一个计算中心失去电压就可能破坏几十个小时的数据处理结果或者损失几十万美元的产值。当今半导体芯片制造厂、自动化精加工生产线，对配电系统中电能质量的异常十分敏感，甚至几分之一秒的电压暂降就可能使生产停顿、设备损坏或出次品，在工厂内部造成混乱，而每次电压暂降可能造成百万美元级的损失，这些用户对不合格电能的容许度可以严格到～个[]。据美国电力科学研究院估计，当今和电能质量相关的问题，在美国每年造成的损失高达亿美元[]。美国电能质量方面一位知名专家下面一段话可以概括本节内容：“电能质量意味着经济问题，这一点特别重要，……电能质量问题会造成用户生产力下降，竞争力减弱，还影响到员工的就业，他们会影响到整个经济社会。”[]
电能质量问题的危害及解决方案
电能质量问题的危害及 解决方案 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
1．电压的变化范围过大电网供电不足，供电部门采取降压供电，或地处偏远地带，损耗过多，导致电压偏低。电网用电太少，导致电压偏高 电压低负载不能正常工作，电压太高，负载使用寿命缩短，或将负载烧毁。2．波形失真（或称谐波Waveform. Distortion） 普遍的波形失真指标准电源波形的多种谐波。电网谐波产生的原因是整流器、UPS电源、电子调速装备、荧光灯系统、计算机、微波炉、节能灯、调光器等电力电子设备和电器设备中开关电源的使用或二次电源本身自身产生。 谐波对公用电网的危害主要包括： 1）使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低了发电、输变电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时，会引起线路过热甚至发生火灾； 2）影响各种电气设备的正常工作，除了引起附加损耗外，还可使电机产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏； 3）会引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使前述的危害大大增加，甚至引起严重事故； 4）会导致继电保护和自动装置误动作，并使电气测量仪表计量不准确； 5）会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。 3.突波（或称电涌Power Surges）
指在瞬间内（数毫秒间）输出电压有效值高于额定值110%，持续时间达一个或数个周期。是破坏精密电子设备的主要元凶。除受到雷击产生外另外主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机开机时，电网因突然卸载而产生的高压。 电涌的危害： 计算机技术发展至今，多层、超规模的集层芯片，电路密集，趋向是集成度更高、元器件间隙更小、导线更细。几年前，一平方厘米的计算机芯片有 2,000个晶体管而现在的奔腾机则超过10,000,000个。从而增加了计算机受电涌损坏的概率。由于计算机的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。当电涌超出计算机能承受的水平时，计算机将出现数据乱码，芯片被损坏，部件提前老化，这些症状包括：出乎预料的数据错误，接收/输送数据的失败，丢失文档，工作失常，经常需要维修，原因不明的故障和硬件问题等等。雷电电涌远远超出了计算机和其它电气设备所能承受的水平，绝大多数情况下，造成计算机和其它电器设备的当即毁坏，或数据的永远丢失。即使是一个20马力的小型感应式发动机的启动或关闭也会产生3,000－5,000伏的电涌，使和它共用同一配电箱的计算机在每一次电涌中都会受到损坏或干扰，这种电涌的次数非常频繁。 电涌对敏感电子电器设备的影响有以下类型： 破坏 电压击穿半导体器件 破坏元器件金属化表层 破坏印刷电路板印刷线路或接触点 破坏三端双可控硅元件／晶闸管…… 干扰
衡量电能质量的主要指标
衡量电能质量的主要指标 随着国民经济的发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动化，电网中各种非线性负荷及用户不断增长；各种复杂的、精密的，对电能质量敏感的用电设备越来越多。上述两方面的矛盾越来越突出，用户对电能质量的要求也更高，在这样的环境下，探讨电能质量领域的相关理论及其控制技术，分析我国电能质量管理和控制的发展趋势，具有很强的观实意义。 由于所处立场不同，关注或表征电能质量的角度不同，人们对电能质量的定义还未能达成完全的共识，但是对其主要技术指标都有较为一致的认识。 一、衡量电能质量的主要指标 (1) 电压偏差（voltagedeviation）：是电压下跌(电压跌落)和电压上升(电压隆起）的总称。 (2)频率偏差（friquencydeviation）：对频率质量的要求全网相同，不因用户而异，各国对于该项偏差标准都有相关规定。 (3) 电压三相不平衡（unbalance）：表现为电压的*大偏移与三相电压的平均值超过规定的标准。 (4) 谐波和间谐波（harmonics&inter-hamonics）：含有基波整数倍频率的正弦电压或电流称为谐波。含有基波非整数倍频率的正弦电压或电流称为间谐波，小于基波频率的分数次谐波也属于间谐波。 (5) 电压波动和闪变（fluctuation&flicker）：电压波动是指在包络线内的电压的有规则变动，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍电压范围的一系列电压随机变化。闪变则是指电压波动对照明灯的视觉影响。 二、电能质量问题的产生 2.1电能质量问题的定义和分类 电能质量问题是众多单一类型电力系统干扰问题的总称，其实质是电压质量问题。电能质量问题按产生和持续时间可分为稳态电能质量问题和动态电能质量问题。 2.2电能质量问题产生原因分析 随着电力系统规模的不断扩大，电力系统电能质量问题的产生主要有以下几个原因。 2.2.1电力系统元件存在的非线性问题 电力系统元件的非线性问题主要包括：发电机产生的谐波；变压器产生的谐波；直流输电产生的谐波；输电线路（特别是超高压输电线路）对谐波的放大作
电能质量的治理
电能质量的治理 摘要: 介绍了电能质量问题带来的危害，分析了影响电能质量的原因及治理方案，以及简要叙述了电能质量的国家标准。 关键词：电能质量；治理；国家标准 一、引言 随着近些年冶金、化学工业及电气化铁路的发展, 大型电弧炉、电力机车、整流设备、变频装置等非线性用电设备越来越多。这些非线性负荷及冲击性负荷, 对电力系统的/ 污染0日趋严重, 造成系统电压、电流波形的严重畸变, 三相电压、电流的不平衡度加大,电能质量下降, 给发、供电设备及用户用电设备带来严重危害, 并使国民经济遭受损害,因此对电能质量进行治理十分重要。我国已先后颁布了6 个有关电能质量的国家标准, 即电力系统频率允许偏差、供电电压允许偏差、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度、电压波动和闪变、暂时过电压和瞬态过电压。但在实际治理过程中面临的 1 个很重要的问题是如何根据电能质量标准依法管理电能质量。 图1：电能质量现象部分波形图 二、电能质量问题的危害 电网电压的波动、跌落、骤升、不平衡、谐波等除了影响电能质量敏感负荷正常工作外，还会有一下几项危害： 1、使电网中的元件产生附加损耗，降低发电、输电以及用电设备的效率和使用 寿命； 2、导致继电保护和自动装置的误动作，并可能使电器测量仪表剂量不准；
3、产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部过热； 4、谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，甚至损坏； 5、谐波还会导致公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，大 大增加了谐波的危害性，有时会引起严重的事故；高次谐波还会对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声、降低通信质量； 6、在电压严重不平衡时，会使对于电压过零点有严格要求的某些直流电机发生 故障。 三、影响电能质量的因素 1.电压偏差的产生 (1) 系统电源阻抗和峰、谷负荷的存在是产生电压偏差的主要原因。同时系统无功电源没有达到分层控制和动态就地平衡的原则就地平衡, 导致系统无功容量严重不足, 或电容器、调相机不能按照功率因数自动投切也增加了附加电压偏差。 (2) 电网中有载调压设备不足或有载调压设备配置不合理, 导致为用户供电的某一系列电压变换系列中没有电压调整手段, 在系统电能质量低劣时电压质量低劣。 (3) 配电网结构不合理, 供电负荷与电网的阻抗参数不匹配: 如电源结构不合理, 没有靠近负荷中心, 导线截面偏小, 线路中负荷电流密度过大, 供电半径偏大超出了允许范围等。 (4) 用户功率因数太低或用户变电设备负荷率太低。 2.电网谐波污染的产生 产生谐波的主要原因是各类非线形负荷的大量增加使电压波形发生畸变, 产生谐波电压和谐波电流。谐波污染是电网受到污染的重要原因, 产生谐波的主要用电设备是大功率的可控硅整流装置如电气化铁路、电力牵引机车、电化学的电解装置和直流输电的换流装置等; 主要有产生冲击负荷的装置如炼钢用电弧炉和钢铁轧机; 节能型电器如节能灯和变频器; 各种医疗装置和不间断电源和电子整流装置; 自饱和电抗器和可控饱和电抗器; 电力变压器的励磁回路等。 3.电压波动和电压闪变的产生 导致电压波动和闪变的原因很多, 主要有: (1) 大的冲击负荷如系统短路、电气化铁路中重载列车通过、交流电焊机、炼钢炉和轧钢机等设备的频繁使用; (2) 系统短路故障如三相短路故障、两相短路故障或单相接地故障引起的电网电
电能质量五大问题和分析
电能质量五大问题和分析 一、电压偏差 电压是电能质量的重要指标之一，电压质量好坏对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命有着重要的影响。电力系统的无功补偿与无功平衡，是保证电压质量的基本条件。电压允许偏差是指电力系统电压缓慢变化时，电力系统供电实测电压对额定电压的偏差。 电压偏差计算式如下：电压偏差(%)=(实际电压一额定电压)/额定电压X100% 规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压的允许偏差为：(1)35kY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正负偏差绝对值之和不超过10%;(2)10kV及以下高压供电和低压三相用户为额定电压的+7%～-7%;(3)220V低压单相用户为额定电压的+7%～-10%。 二、频率偏差 频率偏差是指电力系统的实际值与额定值之差。一般来讲，频率在额定值附近微小变动和偏离，短时不易察觉，但是其累计效果确实明显的。电力系统若长期处于低频下运行，电钟计时就会不准，电动机转速就会下降，实际负荷功率也讲降低，有些工厂可能出现次品;对于发电厂的汽轮机来说，当频率下降时叶片震动变大，甚至产生共振现象。某些形式的汽轮机若长时间在频率低于49～49.5Hz下运行，叶片容易断裂。当然，系统频率过高（北京领步）也是不行的。 三、谐波含量 电网谐波是指对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1的整次倍分量。对谐波的测量一般包括：各次谐波量、各次谐波含有率、奇次谐波含有率、偶次谐波含有率、总谐波畸变率。 在电能质量的各项指标钟，受干扰负荷影响，谐波是最普遍的，这是因为非线性负荷在快速增长，电网的谐波水平在不断提高。由于谐波干扰导致电气设备异常合适固有逐年增加的趋势，因此公用电网谐波标准在控制谐波危害，保障电网和用户的安全、经济运行和正常生产上的重要作用。电网谐波含量的增加，将导致电气设备寿命缩短，网损加大，系统发生谐波谐振的可能性增加，同时可能引起继电保护和自动装置的误动，仪器指示和电度计量不准以及通讯受干扰等一系列问题。即使各级电网谐波限制在标准之内，由于谐波引起的损耗以及电气设备绝缘寿命的缩短所造成的等值损失电量也很可观，约为用电量的7%。如果电网钟谐波严重超标或发生谐波谐振，则损耗将大大增加。 四、电压波动和闪变 电力网的瞬时值电压随时间作周期性变化，在工程上通常以电压整周期的方均根来衡量电压的大小。 供电电压在两个相邻的，持续1s以上的电压方均根值U1和U2之间的差值，称为电压变动，通常多以标准电压Un的百分数来表示电压变动的相对百分值d 即：d=(U1-U2)/Un×100% 电压波动常会使许多电工设备不能正常工作。一般说来，对电子计算机和控制设备不需要特别去关注，因为他们的容量小并能在相对耗资不大的条件下加设抗干扰设施。日光灯和电视机等设备对电压波动的敏感程度远低于白炽灯，而几乎每个建筑的照明都装有大量的白炽灯，如果电压波动的大小不足以引起白炽灯闪变，则可以肯定不会使电视机和日光灯等工况异常。领步电能质量设备为此，选白炽灯的工况作为判断电压波动值是否被接受的依据。 电压闪变是指人眼对由电压波动所引起的照明异常而产生的视觉感受。它通常是以白炽灯的通光量作为判断。影响闪变的因素包括供电电压的波动、照明装置和人的视感度等。闪变可分为周期性和非周期性
浅述电能质量问题与解决方法
浅述电能质量问题与解决方法 发表时间：2018-06-08T09:56:55.380Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：王帅陈建建[导读] 摘要：随着我国社会经济的快速发展，人们对电能质量和治理的需求增加。 （国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司江苏省宿迁市 223800）摘要：随着我国社会经济的快速发展，人们对电能质量和治理的需求增加。越来越多的标准化自动生产线在生产过程中得到应用，随着精密设备和智能化设备的出现，电能技术的发展迎来了新的机遇。本文通过对电能质量控制技术的科学、深入的研究，探讨了电能质量控制技术和发展趋势，以期更有效地控制和测量电能质量。 关键词：电能质量；问题；解决方法前言 劣质电能正日益引发电力用户和供电部门的担忧。电能质量的恶化导致发电、输电及用电效率降低，电力系统故障频发，稳定性下降，以及运行成本增加等。可再生能源入网也对电网负载需求管理和电压稳定性提出更多挑战。 1电能质量的概述 1.1电能质量的概念 随着社会的发展，电能质量的概念从看待问题的不同角度出现了不同的解释。所谓电能质量，指的是从电力系统中产生的供电的有效性，其优劣由电力系统的运行效率决定，并且能够通过保持电力系统的可靠性与安全性对电能质量进行提高。 1.2现代电能质量出现的基本问题 1. 2.1电能质量恶化所造成的危害 某地区以期因线路相差高额保护跳闸而引发的大面积停电事故，该事件不仅造成了严重的经济损失，还产生了重大的社会影响。事后通过对事故的分析，结合现场测试的数据及GBT12325-2003《电能质量供电电压允许偏差》中的相关内容，事故原因是由于谐波严重超标。经分析，电能质量指标下降很有可能造成巨大的危害，主要分为以下几点：谐波危害：谐波会对电力系统造成并联谐振，严重威胁电网以及用电设备的安全运行。 电压闪变：电压闪变会对计算机等电子设备的正常运行造成严重影响，除此之外，还有滤波器失谐等引起通讯干扰的情况产生。 暂态电能质量下降产生的危害：暂态电能质量指的是电压短时中断、电压跌落等情况，会对电子类设备以及受新型电子设备操控的传统工业过程的正常运行产生影响。 1.2.2电能质量问题产生的原因 产生电能质量问题的原因有许多，经过专业的研究可以将原因大致分为以下三种：供电结构发生了变化。过多地使用大功率电器，电流过大，导致过度消耗与损害电力系统，使得电能质量下降。市场竞争加剧。电力企业为了争取更多的市场，提高用户满意程度，施行开放性的电力管理方式，导致电力企业之间在电力系统管理模式上产生了分歧。不同的电力管理方式导致电力系统发生混乱，对供电的稳定性与安全性产生了严重的影响，电能质量降低。供电技术设备不适应电能质量。许多电力企业为了提高供电的自动化水平，过于注重对先进电子供电技术设备的使用，导致在运行中很容易出现电能质量降低的问题。且相关工作人员缺少对新型电子设备的充分了解，在发生问题是不能进行正确的判断与及时的处理。 2电能质量指标研究的动态 2.1指标完善化持续不断 电能质量指标是一个动态指标，需要不断完善与更新，这与社会的发展对电能质量提出了新的要求，根据用户需求，不断完善与改进，以适合用户需要。在一个新的具有竞争的开放市场下，电能质量指标或目标的制定就越加显得重要。实际上历年来对电能质量指标的研究一刻也没有停止过。大量的相关文献资料不断面世，许多IEC、IEEE等国际标准文件也陆续反映了这方面研究成果，电能质量指标的完善化趋势一直在持续。 2.2综合指标的探讨 电能质量指标是一个综合问题，必须根据电力企业实际情况，结合用户的实际需要，对电能质量指标不断完善与改进，以适应用户的需求。传统电能质量指标，如电压和电流的总谐波畸变率、不平衡度等，只是分析单一的电能质量扰动现象。而综合指标是将电能质量看作一个整体，从总体上量化电力扰动造成的影响和损失。就其本身而言，综合指标也是大家特别关注的内容。实际上在许多情况下，包括同时出现的各类扰动在内的瞬时电压值是导致电气元件（如静止换流器或绝缘元件等）发生故障和非正常动作主要原因。采用综合指标可以大大减少涵盖量化各种类型的扰动所需的数据存储量；而且，综合指标允许电力公司在标准评估程序上实际相互比较，从而比较容易地量化计算扰动引起的损失。这些都是实现电能质量监督与管理所必须的。电能质量综合指标是衡量一个电力企业的水平关键因素，必须注重电力企业综合指标提升，保障用户的供电需求。 3改善电能质量的设备 3.1不间断电源 UPS即不间断电源，是将直流电转换成市电的系统设备，通过蓄电池与主机连接，利用主机逆变器等模块电路实现提供稳定、不间断的电力供应的作用。在市电运行正常时，不间断电源将市电稳压后传输给用户端使用；当市电发生中断时，不间断电源可以利用逆变转换将储备的电能转换成220V交流电提供给用户使用。 3.2静止无功补偿器 为抑制电压闪变，可以在配电系统中接入动态无功功率补偿装置———静止无功补偿器（SVC），是一种很成熟的FACTS（柔性交流输电系统）装置。但是静止无功补偿器需要配备滤波器以抑制其产生的谐波给环境带来的污染。 3.3动态电压调节器 动态电压调节器（DVR）是一种电压源逆变型补偿装置，将其串联在电源和负荷之间，可以提供串联补偿电压，从而解决电力系统中由于扰动带来的电压不平衡、谐波等问题。 3.4有源电力滤波器
配电网电能质量管理 谢玉莲
配电网电能质量管理谢玉莲 发表时间：2017-11-24T10:34:19.710Z 来源：《电力设备》2017年第21期作者：谢玉莲 [导读] 摘要：伴随着经济的发展和社会的进步，城乡用户对于电力质量的需求也不断呈现上升趋势。 （苍梧县水利电业有限公司广西梧州市 543100） 摘要：伴随着经济的发展和社会的进步，城乡用户对于电力质量的需求也不断呈现上升趋势。然而，现阶段，我国城乡配电网电能质量仍旧存在着诸多亟需解决的问题，而无法满足用户的实际需求，尤其是近几年来，用户所反映配电网电能质量不合格的情况越来越多。基于此，本文在分析我国配电网电能质量所存在问题的基础上，有针对性地提出配电网质量管理的意见或建议，以期为改善配电网电能质量贡献一份力量。 关键词：配电网；电能质量；管理 前言 为更好地提高配电网电能质量，从我国衡量配电网电能质量的标准出发，分析现阶段我国城乡配电网电能质量所存在的问题，进而设法改进电能质量是一项非常是重要的课题。目前，我国城乡配电网电能质量的标准主要涉及电压偏差、公用电网谐波、电压波动和闪变、以及电网频率等几个主要方面。基于此，本文从其配电网电能质量标准出发，从以下两个方面进行了论述。 一、配电网电能质量所存在的问题分析 （一）电压偏差导致运行参数及使用寿命 国际《电能质量——供电电压允许偏差》（GB12325-90）对于配电网电压偏差都有一定的规定。以10kV配电网为例，其供电电压允许的偏差应是额定电压的±7%[1]。然而，目前我国配电网电能质量在电压偏差偏差方面仍旧存在不合适的问题。每当其端子上出现电压偏差时，其运行参数和使用寿命都会受到不同程度上的影响。这里运行参数和使用寿命主要是指用电设备的运行指标和额定寿命。电压偏差对其运行参数和使用寿命的影响严重程度主要取决电压偏差的大小，持续时间以及设备的具体情况。 （二）公用电网谐波影响配电网电能质量 公用电网谐波之所以能够影响配电网的电能质量，主要是由于在电力系统中非线性负荷增加所导致的。非线性负荷增强主要是由于硅整流设备、电弧炉设备，以及电焊机设备等大量的使用，进而导致谐波进入电网，造成电压波形畸变，以致配电网电能质量下降。除此之外，电网谐波不仅会严重影响用电量计算的科学性和准确性，还会威胁其安全运行。如对电子设备进行干扰，进而使得计算机误动作，电子设备无触发。 （三）电压波动和闪变危害电器设备的运行 电压波动和闪变产生的原因有两方面：一方面是由于电力系统运行不当造成的，如通信回路、短路故障等；另一方面则是由于用户用电过大引发的，如电力机车等大量用电设备的使用。电网低电压或高电压都会危害电器设备的正常运行。如电压过低运行，则会导致电动机过负荷而烧毁，反之，则会导致危害到电机的绝缘。除此之外，电压过低还会引起供电线路及电气设备中电能的损失，而电压偏高则会导致电气设备的电压线圈烧毁等。总之，电压波动和闪变如果不能得到有效的使用，将会导致电压崩溃，系统震荡，电网瓦解，严重者还会危及公用电安全的有效运行。 （四）电网频率不适宜造成网络不稳定 现阶段，我国对电力系统的频率也有相关的规定，即标准频率为50Hz，其正常偏差允许值在±0.2Hz左右。然而，目前我国城乡配电网电能质量仍存在电网频率不适宜的问题。如电网频率过低会导致电气设备烧毁；电网频率下降会导致产品出现废品或次品等等，而电网高频率也会导致同样的危害。总之，电网频率是否适宜，直接关系到电网的稳定与否，电网应付事故能力的高低，以及电网电能质量水平的高低等等。 二、配电网电能质量管理的几点建议 （一）运用多种方法对电压偏差进行管理 为确保电压具有良好的稳定性，应主要运用以下几种方法：第一，以10kV配电网为例，改变电力设备的端电压，进而有效调整相关电力设备的磁电流，进而促使电压偏差额定电压不超过±5%，这对于提高配电网电能质量是相对比较经济的选择；第二，改变电源的布局，以减少线路的无功输送；第三，有效调整变压器的分接头开关，以达到有效调整电压的作用。第四，运用串联电容器等改变电力线路的参数，进而在一定程度上减少电压的损耗；最后，开展无功功率补偿，如电力部门补偿和用户补偿结合，或者分散补偿和集中补偿结合等等。总之，相关部门对城乡用户配电应进行科学合理管理，以确保提高电能质量的水平。 （二）运用有效装置对公用电网谐波进行管理 为避免公用电网谐波所带来的危害，应具体从以下两个方面着手：第一，使用无源滤波装置，以形成谐波低阻抗通路，进而抑制高次谐波的发生；例如，可以将滤波器与动态控制的电抗器进行并联，以达到改善功率因数，消除高次谐波影响的作用。第二，使用有源滤波器，以使得电源的总谐波电流为零，进而达到实时补偿谐波电流的目的。相对于无源滤波器，其不仅具有一机多能的特点，而且还具有消除谐振危险的功能，更具有可控性高、响应性快等特点。 （三）运用科学方式对电压波动和闪变进行管理 鉴于电压波动和闪变与电力系统运行和用户使用不合理有关，因此，在城乡配电网电能质量管理过程中，应注重电力系统的安全运行，以及对用户用电设备的监管。鉴于此，应主要从以下几个方面着手：第一，针对电力系统方面存在的问题，要对其进行定期的检查和维修，以减少由于雷击引发电力系统保护动作的发生；第二，对于城乡电力用户的用电设备进行科学有效的监督和管理。如相关部门形成完善的监督体系和评价机制，进而实施有效的奖惩机制等等。 （四）运用多种技巧对电网频率进行有效管理 为有效改善我国电网频率所存在的问题，其中最关键的就是要组织有关部门对无用功功率进行必要且及时的监测，且还需要调整其运行的方式，以使得城乡各级变电站的母线能够将电压维持在稳定的状态。除此之外，有关部门还应注重电容器组投退和有载开关的调整，以促进电压合格率能够得到及时且准确的统计。同时，有关部门，尤其是计量部门，还应注重无功电能平衡的计算与分析。 结论：综上所述，从我国配电网电能质量标准着手，分析现阶段我国配电网电能质量所存在的问题，即电压偏差导致运行参数及使用
电力工业部关于颁发《电网电能质量技术监督管理规定》的通知
电力工业部关于颁发〈电网电能质量技术监督管理规定》的通知 [作者：Ify 转贴自：本站原创点击数：12 文章录入：admin ] 电力工业部关于颁发电网电能质量技术监督管理规定》的通知 （1998年3月19日电综（1998）211号颁布实施） 第一章总则 第二章技术监督管理机构与职责 第三章指标检测及运行监督 第四章检测设备的管理 第五章技术监督工作的管理 第六章附则 为适应我国建立社会主义市场经济体制的要求，贯彻落实国务院〈质量振兴纲要》，加强公用电网电能质量监 督管理，保证电网的安全运行和供电电能质量，依据〈电力法》和国家有关规定，部制定了〈电网电能质量技术监 督管理规定》，现颁发实施。 电网供电电能质量是电力工业产品的重要指标，涉及发、供、用各方面投资者、经营者的权益，优良的电能 质量对保证电网和广大用户的电气设备和各种用电器具的安全经济运行、保障国民经济各行各业的正常生产和产 品质量以及提高人民生活质量具有重要意义。同时，电能质量有些指标受某些用电负荷干扰影响较大。全面保障电能质量是电力企业和用户共同的责任和义务。因此，各级电网经营企业都要重视不断提高电能质量，结合本网实际，认真贯彻执行该规定。执行中有何意见和建议，请及时告国家电力公司。 电网电能质量技术监督管理规定 第一章总则
第一条为加强电网电能质量管理，保证电网的安全运行和电能质量，维护电气安全使用环境，保护发、供、用各方的合法权益，根据电力法》和国家有关规定，制定本规定。 第二条本规定所称的电能质量是指公用电网供到用户受电端的交流电能质量，其衡量的指标有： 1?供电频率允许偏差； 2?供电电压允许偏差； 3?供电电压允许波动和闪变； 4?供电三相电压允许不平衡度； 5.电网谐波允许指标。 第三条电网电能质量应符合下列国家标准： 1. 电能质量电力系统频率允许偏差》(GB/T15945-1995)； 2. 电能质量供电电压允许偏差》(GB12325-90)； 3. 电能质量电压允许波动和闪变》(GB12326-90)； 4. 电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)； 5. 电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-93)。 第四条电网电能质量技术监督应按电网覆盖的供电营业区实行分级管理。电网经营企业应依法负责本电网 内的电能质量技术监督管理工作，并接受上一级电网经营企业电能质量技术监督管理部门指导管理。 第五条因电网或用户用电原因引起的电能质量不符合国家标准时，按谁干扰，谁污染，谁治理”的原则及时处理，并贯穿于电网及用电设施设计、建设和生产的全过程。 第六条本规定适用于各级电网经营企业、电力生产企业、电力建设企业、电力设计单位、并网运行的发电 厂和电网以及由公用电网供电的用户。 第二章技术监督管理机构与职责
行业常见电能质量问题
行业常见电能质量问题 一、电力行业 1.风电并网问题 2.母线电压波动 3.无功倒送 4.串补输电中产生的次同步谐振 5.功率振荡 6.电压控制及稳定性差 7.小干扰下的阻尼不足 8.瞬变稳态极限低 9.传输能力受限，现有电网不能充分发挥最大效率 10.传输损耗大，传输效率低 二、冶金行业 1.电压波动大 2.功率因数低 3.存在严重的电压闪变 4.产生高次谐波，导致电压畸变 5.电网严重三相不平衡，产生负序电流 三、有色金属 1.能耗过大 2.谐波超标 四、电气铁路及机车行业 1.产生负序电流 2.功率因数低 3.供电网的严重三相不平衡 五、煤炭矿山 1.提升机、皮带运输机、主扇、瓦斯排放泵.水泵等高压电机调速运行及优化控制 2.局扇始终处于高速运转，耗电量增加 3.瓦斯浓度过高，引发爆炸隐患 4.传动装置产生有害高次谐波 5.功率因数低 6.电网电压降及电压波动 六、石油化工 1.各类风机、泵类的起动问题 2.节能降耗方面的问题 3.供电网络的稳定性和用电安全问题 七、供水、水处理 1.水泵等设备变频起动问题 2.节能降耗方面的问题 3.供电网络的稳定性和用电安全问题 八、船舶 1.主动力装置及推进器、舱底污水泵、锚泊绞车等设备软启动和软停车其它行业 2.各类风机、水泵、皮带机、提升机、输送机、轧机、造纸机、机车牵引等四象限运行负载
的变频起动 3.节能降耗方面的问题 4.供电网络的稳定性和用电安全问题 九、其它 1.各类风机、水泵、皮带机、提升机、输送机、轧机、造纸机、机车牵引等四象限运行负载的变频起动 2.节能降耗方面的问题 3.供电网络的稳定性和用电安全问题 4.主动力装置及推进器、舱底污水泵、锚泊绞车等设备软启动和软停车 5.水泵等设备变频起动问题 6.节能降耗方面的问题 7.供电网络的稳定性和用电安全问题 8.各类风机、泵类的起动问题 9.节能降耗方面的问题 10.供电网络的稳定性和用电安全问题 11.提升机、皮带运输机、主扇、瓦斯排放泵、水泵等高压电机调速运行及优化控制 12.局扇始终处于高速运转，耗电量增加 13.瓦斯浓度过高，引发爆炸隐患 14.传动装置产生有害高次谐波 15.功率因数低 16.电网电压降及电压波动 17.产生负序电流 18.功率因数低 19.供电网的严重三相不平衡 20.能耗过大 21.谐波超标 22.电压波动大 23.功率因数低 24.存在严重的电压闪变 25.产生高次谐波，导致电压畸变 26.电网严重三相不平衡，产生负序电流 27.风电并网问题 28.母线电压波动 29.无功倒送 30.串补输电中产生的次同步谐振 31.功率振荡 32.电压控制及稳定性差 33.小干扰下的阻尼不足 34.瞬变稳态极限低 35.传输能力受限，现有电网不能充分发挥最大效率 36.传输损耗大，传输效率低 37.弱系统电压不稳定
电能质量监测与治理解决方案
电能质量监测与治理解决方案 系统简介： 随着我国能源系统的快速发展，用电负荷也日趋复杂和多样化（如半导体整流、逆变装置、变频调速装置、炼钢电弧炉、电气化铁路等电力电子设备的大量应用）。由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性，引起诸如谐波、负序、闪变、电压暂态等电能质量问题，对电网运行带来越来越严重的后果。据统计，每年，瞬时电能质量给国内生产企业造成数十亿美元的资金损失。实际上，电能质量监测装置导致的损失呈逐年上升的趋势，越来越多的企业深受其害，所以对电能质量的监测与治理变得尤为重要。 推荐方案： 电能质量监测与治理系统，采用现代化的测量技术、网络技术和计算机技术实现对整个系统的电能质量监测和治理功能，提高系统的能源管理效率，保障系统的安全可靠运行。 电能质量监测与治理系统分为两部分： 1）电能质量监测系统：系统管理软件、电能在线监测装置。 2）电能质量治理系统：谐波治理设备（NSA200APF有源电力滤波装置）、电容器微机保护装置（SVG）。 正是在以上先进技术产品的基础上为用户提供完整可靠的电能质量监测与治理解决方案。 电能质量监测系统解决方案 ◆针对电能质量监测，我公司开发了电能质量监测系统。
电能质量监测系统结构图： ◆通过在输配电系统各环节、各用电设备节点现场安装电能质量监测仪表，系统可以监测到各节点的电能质量数据。监控管理计算机接收各现场监控节点发送来的电能质量数据，由监控软件进行数据的监视、分析、统计，并将结果显示出来，管理人员可以随时观察到各节点的运行状态。 ◆当出现电压波动、突变、超出范围的谐波等电能质量下降的情况时，监控软件会及时发现异常并进行报警，提醒操作人员进行适当的处理。监控软件还可以存储历史数据，操作人员需要时可以随时打印数据报表、波形图等，以便分析发电机保护系统的电能质量的情况，分析和排除可能的故障点，进行必要的治理，提高电能质量。 电能质量治理系统方案 ◆通过对企业的电力系统进行分析诊断后，将制定一套严密的方案，用最小的成本解决用户最主要的电能质量问题。 ◆因SVG可以同时实现无功补偿、谐波治理和平衡三相负荷三种功能及的现进技术，所以本套方案可解决各种电能质量（负荷的平稳与否、功率因数的高低差异、谐波大小及电压的平衡与否）的治理。 ◆电能质量治理系统结构图 ◆在治理电能质量时，因方案差异，成本差别较大，需要科学计算、选择。针对谐波和无功，我们通常建议客户采用SVG+APF的组合方式，备自投保护装置在高压侧采用SVG集中补偿无功和治理
电能质量问题的危害及解决方案
1．电压的变化范围过大 电网供电不足，供电部门采取降压供电，或地处偏远地带，损耗过多，导致电压偏低。电网用电太少，导致电压偏高 电压低负载不能正常工作，电压太高，负载使用寿命缩短，或将负载烧毁。 2．波形失真（或称谐波Waveform. Distortion） 普遍的波形失真指标准电源波形的多种谐波。电网谐波产生的原因是整流器、UPS电源、电子调速装备、荧光灯系统、计算机、微波炉、节能灯、调光器等电力电子设备和电器设备中开关电源的使用或二次电源本身自身产生。 谐波对公用电网的危害主要包括： 1）使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低了发电、输变电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时，会引起线路过热甚至发生火灾； 2）影响各种电气设备的正常工作，除了引起附加损耗外，还可使电机产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏； 3）会引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使前述的危害大大增加，甚至引起严重事故； 4）会导致继电保护和自动装置误动作，并使电气测量仪表计量不准确； 5）会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。 3.突波（或称电涌Power Surges） 指在瞬间内（数毫秒间）输出电压有效值高于额定值110%，持续时间达一个或数个周期。是破坏精密电子设备的主要元凶。除受到雷击产生外另外主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机开机时，电网因突然卸载而产生的高压。 电涌的危害： 计算机技术发展至今，多层、超规模的集层芯片，电路密集，趋向是集成度更高、元器件间隙更小、导线更细。几年前，一平方厘米的计算机芯片有2,000个晶体管而现在的奔腾机则超过10,000,000个。从而增加了计算机受电涌损坏的概率。由于计算机的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。当电涌超出计算机能承受的水平时，计算机将出现数据乱码，芯片被损坏，部件提前老化，这些症状包括：出乎预料的数据错误，接收/输送数据的失败，丢失文档，工作失常，经常需要维修，原因不明的故障和硬件问题等等。雷电电涌远远超出了计算机和其它电气设备所能承受的水平，绝大多数情况下，造成计算机和其它电器设备的当即毁坏，或数据的永远丢失。即使是一个20马力的小型感应式发动机的启动或关闭也会产生3,000－5,000伏的电涌，使和它共用同一配电箱的计算机在每一次电涌中都会受到损坏或干扰，这种电涌的次数非常频繁。 电涌对敏感电子电器设备的影响有以下类型： 破坏 电压击穿半导体器件 破坏元器件金属化表层 破坏印刷电路板印刷线路或接触点 破坏三端双可控硅元件／晶闸管…… 干扰 锁死、晶闸管或三端双向可控硅元件失控 数据文件部分破坏 数据处理程序出错