第四章电压波动与闪变
经常被混淆的电压波动与电压闪变
经常被混淆的电压波动与电压闪变
电压闪变与波动，两个形影不离的兄弟，经常一起出现在我们的视野中。
闪变外向，我们可以从外表觉察到它的变化，而波动则偏内向，心理活动丰富。
除此以外，它们之间还有什幺不同之处呢？
一、电压波动的概念及计算方式
电压波动是指电网内电压有规则的变动，或是变化幅度倍数在0.9~1间的
随机变化。
电压波动可以通过电压方均根值曲线来描述，电压变动d和电压电压变动频度r则是衡量电压波动大小和快慢的指标。
电压波动d的定义表
达式为
二、电压闪变的概念及计算方式
闪变是人眼对灯光亮度变化所引起刺激的不稳定感。
即，人对亮度变化的不适感。
闪变严重度则由UIE-IEC闪变测量方法定义，以参数、评估闪变烦扰强度。
其中，短闪变是衡量短时间（目前若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值，基本记录周期为10min；长闪变则由短时间闪变值推算出，反映长时间（若
干小时）闪变强弱的量值，其基本记录周期为2h。
根据IEC 61000-4-5:1996制造的IEC闪变测试仪是目前国际上通用的测量闪变的仪器，其简化原理框图如图1所示。
图1 闪变测试仪简化原理框图
“平方一阶滤波”输出的反映了人的视觉对电压波动瞬时闪变感觉水平，进。
电压波动、闪变与抑制
11．3．2电压波动和闪变的估算
1．电压波动的测量和估算 当电压变动频度较低且具有周期性时，可通过电压方均根值
曲线U(t)的测量，对电压变动进行评估，单次电压变动可通过 系统和负荷参数进行估算。
当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化量分别为 和 时，可用下式计算电压变动。
电动机回路等值电抗为 X st X LR X st。M，根据阻抗分压原理
可得电动机起动时母线的额定标么值为
U
* B
X st ∥ X L X kB X st ∥ X L
U
* S
S kB
S kB S st
QL
U
* S
（11-22）
式中
（11-23）
式中， 、 、 、 分别为电动机起动电流倍数、额定 功率、运行效率、功率因数。
的总阻抗（包括供电系统，电炉变压器和内阻电抗器、短网阻
抗），R为回路的总电阻（以可变的电弧电阻RA为主），P+jQ
为复功率。当R变化时，电弧炉运行的功率P、Q按半圆轨迹移
动，其直径 所示
为理想的最大短路容量(R=0)，如图11-8(b)
电弧炉电压变动计算电路如图11-8所示。
电弧炉电压变动计算电路如图11-8所示。图11-8 (a)为电 弧炉等值电路单线图，图中U0为供电电压，X0为电弧炉供
电动机起动时，电动机端电压为：
（11-24） 电动机起动时，母线的电压波动或电压突降为：
（11-25）
可见电抗越大，则母线电压波动越小，电动机起动时电动 机端电压越低。这表明，在电动机供电回路串接电抗器可以 抑制母线电压波动，但电动机起动转矩亦相应降低。
电压波动与闪变
配电网闪变监测：EN50160
IEC61000-3-11:2000。
对额定电流为16A至75A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪变的限制
中、低压电网(35kV以下)的闪变限制标准：EN50160:1999。 中、高压电网(35kV以上)的闪变技术报告：IEC61000-3-7。
电压源 闪变仪
EUT 被测设备
或电压幅值不超过0.9～1.1的一系列随机变化。
闪变：人眼对照度波动的一种主观感觉。
如果电压幅值变化达到0.5%，每秒钟6到8次，将引起明显的闪变。 闪变算法：由IEC61000-4-15标准定义。由统计学上的“灯－眼－脑”模 型计算，该模型反映了大多数人如何受闪烁的白炽灯影响。 波动与闪变测量的分类范围：电压有效值的变动范围在±10%之内。
起重机：配电网电压波动与闪变
基本测量：
Pst：10分钟短时闪变。1.0的读数将引起50%的人能感觉到的闪变。 Plt：2小时长时间闪变的统计描述。
F430：提供瞬时闪变(PF5)的趋势图
通过比较瞬时闪变(PF5)的趋势与电压、电流有效 值趋势的关系，可以查明导致闪变现象的电压事件。 电弧炉：配电网电压波动与闪变
● 电压波动与闪变并不会影响电气设备(如计算机及控制设备、电动机等)的正常工作。 但其引发的照明灯光闪烁现象，可能会刺激人的视感神经。
2 电气测量技术基础知识与应用 2007年9月
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电压波动与闪变：测量内容与限值
测量项目(IEC61000-4-15)
[电压变动] •Dc：相对的稳态电压变动 •Dmax：最大相对电压变动 •d(t)：相对的电压变动 [闪变] •Pst：短时间闪变，观测时间为10分钟。 •Plt：长时间闪变值，观测时间为2小时。 由12个短时闪变值 “Pst”来计算。
电力系统中的电压波动与闪变分析
电力系统中的电压波动与闪变分析随着社会的发展和人们对电能的需求日益增长，电力系统的稳定运行成为当代社会的关键问题之一。
在电力系统中，电压波动和闪变是影响电网质量的两个重要指标。
本文将从发生原因、影响和监测方法等方面，对电压波动和闪变进行深入分析。
一、电压波动的发生原因及其对电力系统的影响电压波动是指电网的电压值在一段时间内发生周期性变化或剧烈变化的现象。
其主要原因可以归结为负载变化、电源设备故障、电网故障以及不良的电能质量等。
其中，负载变化包括电力系统内部负载波动和连接到电网中的各种设备的负载波动。
电源设备故障主要指发电机、变压器等电力系统核心设备的故障导致的电压波动。
而电网故障则是由于输电线路、开关设备等发生故障造成的。
电压波动对电力系统的影响是多方面的。
首先，电压波动会引起设备工作的不稳定，甚至会导致设备的损坏。
其次，电压波动还会对电力系统内的其他设备产生连锁反应，从而引发更大范围的故障，严重影响电网的安全稳定运行。
此外，电压波动还会对用户的电子设备产生不利影响，如导致计算机死机、数据丢失等。
二、电压闪变的发生原因及其对电力系统的影响电压闪变是指电网的电压在短时间内发生剧烈变化的现象，其主要原因包括突然的负载变化、电源故障、电弧炉、电动机启动等。
与电压波动相比，电压闪变对系统的影响更为剧烈。
电压闪变对电力系统的影响主要体现在以下几个方面。
首先，电压闪变会导致设备的故障和损坏，尤其是对于对电压波动和闪变较为敏感的设备，如电子设备和精密仪器。
其次，电压闪变还会造成系统负荷的不稳定，从而影响到电网的供需平衡，甚至引发不对称工作，导致更大的电力系统故障。
三、电压波动和闪变的监测方法和解决方案为了确保电力系统的稳定运行，减少电压波动和闪变对设备和用户的负面影响，需要采用科学的监测方法和相应的解决方案。
1.监测方法目前，常用的电压波动和闪变监测方法包括采用数字记录仪、负载模拟法和数学建模等。
数字记录仪是一种高精度的仪器设备，能够实时记录电压的变化情况，并生成相应的波形图和统计图，以供后续分析和处理。
电压波动和闪变的检测与控制方法
电压波动和闪变的检测与控制方法
电压波动和闪变是电力系统中常见的问题，它们会对电力设备的安全性、可靠性和稳定性产生负面影响。
因此，电力系统必须实时检测和控制电压波动和闪变。
电压波动通常是由于电力系统中的突发负荷变化、电视机和电脑等电子设备的开关操作以及闪电等原因引起的。
为了检测电压波动，可以利用电压监测器、数字示波器和功率负载分析仪等设备。
一旦检测到电压波动，应立即采取措施，例如降低负载、调整发电机输出等。
闪变是一种短暂的电压波动，通常由于电力系统中的负载变化、电子设备的开关操作以及风力发电机等新能源设备的变化引起的。
为了检测闪变，可以利用闪变监测器和数字示波器等设备。
在闪变发生时，应采取措施，例如降低负载、调整发电机输出等，以减轻其对电力设备的损害。
总之，电压波动和闪变的检测与控制对电力系统的安全和可靠运行至关重要。
需要采用科学、有效的检测和控制方法，以保障电力设备的正常运行和延长其使用寿命。
- 1 -。
电压波动和闪变
对国家相关电能质量标准的理解与综述1 电压波动和闪变范围本标准适用于交流50Hz 电力系统正常运行方式下，由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能引起人对灯光闪烁明显感觉的场合。
1.1 定义：（1）电压波动（voltage fluctuation ）电压方均根值（有效值）一系列的变动或连续的改变（2）电压方均根值曲线R.M.S. voltage shapeU （t ）每半个基波电压周期方均跟值（有效值）的时间函数（3）电压变动relative voltage changed电压方均根值曲线上相邻两个极值电压之差，以系统标称电压的百分数表示。
（4）电压变动频度rate of occurrence of voltage changesr单位时间内电压变动的次数（电压由大到小或由小到大各算一次变动）。
不同方向的若干次变动，如间隔时间小于30ms ，则算一次变动。
1.2电压波动的测量和估算电压波动可以通过电压方均根值曲线U （t ）来描述，电压变动d 和电压变动频度r 则是衡量电压波动大小和快慢的指标。
电压变动d 的定义表达式为： %100⨯∆=NU U d 式中：△U----电压方均根值曲线上相邻两个极值电压之差。
U N ----系统标称电压。
当电压变动频度较低且具有周期性时，可通过电压方均根值曲线U （t ）的测量，对电压波动进行评估。
单次电压变动可通过系统和负荷参数进行估算。
当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化率分别为△P i 、 △Q i 时，可用下式计算： %1002⨯∆+∆=Ni L i L U Q X P R d 式中R L 、X L 分别为电网阻抗的电阻电抗分量。
在高压电网中，一般X L ＞＞ R L 则式中：S SC ---考察点（一般为PCC ）在正常较小方式下的短路容量。
在无功功率的变化量为主要成分时（例如大容量电动机启动），可采用以下两式进行粗略估算对于平衡的三相负荷：%100⨯∆≈sci S S d 式中：△S i ---三相负荷的变化量。
电压波动及闪变原因
电压波动及闪变原因
一般出现这种情况，可以从以下几方面分析：
1.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）系统遭受雷击引起的电网电压波动等。
2.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。
产生电压波动和闪变的主要原因是工业用电负荷，如电弧炉、电焊机的运行和电容器投切等，都可能产生快速的电压变化。
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。
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。
3.建议高压设备试验及安装电压监测仪，以便分析出具体原因。
《供配电技术》课后答案
第一章1-5什么叫电压偏移，电压波动和闪变？如何计算电压偏移和电压波动？答：电压偏差是电压偏离额定电压的幅度。
电压波动是指电压的急剧变化。
周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波动而造成人眼视觉不舒适的现象，成为闪变。
电压偏差一般以百分数表示，即△U％＝（U－UN）／UN ×100电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数来表示，即&U=Umax－Umin&U%=（Umax－Umin）／UN ×100式中，&U为电压波动；&U%为电压波动百分数；Umax ，Umin为电压波动的最大值和最小值（KV）；UN为额定电压（KV）。
1—6 电力系统的中性点运行方式有哪几种？中性点不接地电力系统和中性点直接接地系统发生单相接地时各有什么特点？电力系统的中性点运行方式有三种：中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点直接接地系统。
中性点不接地电力系统发生单相接地时，接地相对地电压为零，电容电流为零，非接地相对地电压升高为线电压，电容电流增大倍，但各相间电压（线电压）仍然对称平衡。
中性点直接接地系统发生单相接地时，通过中性点形成单相短路，产生很大的短路电流，中性点对地电压仍为零，非接地相对地电压也不发生变化。
第二章2-2年最大负荷Ｐmax——指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现２～３次）３０分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为３０分钟最大负荷P30。
年最大负荷利用小时Ｔmax———指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。
平均负荷Pav————平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功节率的平均值。
负荷系数KL————负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。
2-3.什么叫计算负荷?为什么计算负荷通常采用30min最大负荷?正确确定计算负荷有何意义?答:计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时,导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等,该等效负荷就称为计算负荷.导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)t,t为发热时间常数.对中小截面的导体.其t约为10min左右,故截流倒替约经30min后达到稳定温升值.但是,由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min,30min还不能达到稳定温升.由此可见,计算负荷Pc实际上与30min最大负荷基本是相当的。
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4、闪变干扰限制值： 国标限值如下：
系统电压等级 低压（LV） 中压（MV） 高压（HV）
Pst (10min)
1.0
0.9(1.0)
0.8
Plt(2h)
0.8
0.7(0.8)
0.6
注：评估取系统较小方式，波动负荷最大周期的实测值。
5、闪变限值补充说明
Pst计算公式：
2、单位闪变
IEC推荐取Pst = 1作为低压供电的短时间闪变限值，称为单 位闪变。单位闪变代表标准实验条件下，实验人数的 80%有明 显感觉的闪变程度。
Pst < 0.7时，一般察觉不出闪变； Pst > 1.3时，闪变会使人感到不舒服。 3、长时间闪变值Plt ： 与Pst 的区别：统计时间需在1h以上，典型值取2h。 定义方法：对统计期间内，将S（t）的 99% 时间概率不超 标或1%时间时间超标的Pst作为长时间闪变值Plt 。即
电压偏差也称长期电压变化或稳态电压变化，是电网运行 的主要考核指标之一。合格率常指一周内95%的10min平均电压 不超过标准规定的允许值。 2、电压波动： 冲击性负荷变化引起的、明显偏离额定值的快 速电压变动。电压波动值用一系列电压有效值的相邻两个极值 之差的百分数来表示。
3、4、5与前面重复略，但说明电压变动现象复杂。
4.2 电压波动现象分析
一、电压波动频度 电压波动值为一系列电压变动的两个相邻有效值之差，可
引出电压波动频度的概念，如图所示。
电压波动频度r：单位时间内电压波动的次数，为调幅波频 率的2倍。电压波动值为调幅波的峰谷差值。即
γ =2fF（次/s） 或γ =2*60*fF（次/min）
4.2 电压波动现象分析
3）闪变敏感频率范围：6—12Hz；最大敏感频率：8.8Hz
IEC推荐的视感度系数K(f)为： 由表4.2数据和上式可算各频率的K(f)，得图4-8特性。
4、波形因数R（f） 不同波形电压波动引起的闪变不同，常用波形因数R（f）表
示：
由表4-2数据和上式可计算R（f）；由结果图 4-9可知：矩 形电压波动（非正弦）比正弦电压波动的影响更严重。 5、闪变视觉系统模型
1）闪变干扰的传递：高电压级向中、低电压级的传递系数 等于 0.8-1；中、低电压级向高电压级的传递系数等于 0；同电 压级相邻母线间的传递需通过计算决定。
2）闪变允许值、兼容值、规划值：允许值指负荷产生闪变 的限值；兼容值指遭受干扰设备的安全限值；规划值指对高中
压系统提出的质量目标值（等于或小于兼容值）。
规定闪变觉察率F=50%为瞬时闪变视感度的衡量单位，对 应的S=1为觉察单位。换言之，若S>1为闪变不允许值 。 3、视感度频率特性和视感度系数K（f）
人的视觉反映与照度波动的频率有关：
1）闪变的觉察频率范围：1—25Hz 2）闪变的最大觉察频率范围：0.05-35Hz（其上下限值称为 截止频率，上限值又称为停闪频率）
1、闪变觉察率F（%）
式中，A：没有觉察的人数，B：略有觉察的人数，C：有明显 觉察的人数，D：难以忍受的人数。
实验条件：230V、60W白枳灯施加不同波动电压。
2、瞬时闪变视感度S（t） 电压波动引起照度波动对人的主观视觉反映称为瞬时闪变
视感度S（t）。用闪变强弱的瞬时值变化来描述，它是电压波 动的频度、波形、大小等综合作用的结果。
问题提出：如何用数学方法表述闪变视感。 基本思路：用5条直线（即5个典型环节的传递函数）和渐 近线进行逼近，描述视感度频率特性。模型和系数如下：
4.4 闪变的评估方法
一、电压波动的起因和危害 起因：电弧炉、轧钢机等大功率波动性负荷引起的。 危害：工业生产、居民生活等，同时产生谐波等干扰。
二、闪变评估和干扰限值 1、短时间闪变值Pst （统计时间10min）确定方法如下：
三、电压波动限值
国标规定：P93表4-1。电弧炉引起的电压波动最严重，标 准条款一般是针对电弧炉负荷制定的。
4.3 闪变
一、基本概念与定义 电压波动造成灯光闪烁的专业术语称为闪变。 因此闪变是电压波动引起的有害结果，是人对照度波动的
主观视感反映，闪变本身不属于电磁现象。 人对闪变感受与电压波动的幅值和频度有关。 闪变程度是对观察者进行视感调查、统计的结果。
UN
几个概念：相对稳态电压变动值dc 、相对动态电压变动值 dd 、相对最大电压变动值dmax：参见图4-1所示。
dc
U c UN
100 %
dd
U d UN
100 %
U dmax U N 100 %
IEC相关标准规定：dc不超过3%；dd超过3%的持续时间小 于200ms；dmax不超过4%。
二、典型电压变动现象 1、电压偏差：指实测电压与额定电压相对差值的百分数。
4.5 电弧炉2006—2007 学年 第一学期
第四章 电压波动与闪变
4.1 基本概念
一、有效值电压的变动
理想供电系统（PCC 点Sd 无穷大，等值 Z零）电压恒定不 变。实际电压偏离标称值的现象称电压变动。这里强调有效值
电压变动（以区别瞬时电压变动）： d U1 U2 100 %
三、闪变严重度简捷预测算法（略）
4.5 电弧炉用电特征分析
电弧炉是对电压波动影响最大的负荷，研究 目的在于为防治、抑制打基础。 一、电弧炉负荷的运行特点
电弧炉运行周期包括：熔化期、氧化期和还原期。 运行特点：熔化期—使炉料迅速熔化，由于材料、工艺和 技术等原因，电流不稳定、电压波动大；氧化和还原的精练期 引起的电压波动相对小一些。 二、电弧炉运行的电气特性（影响因素） 1）大电流在短网不对称电感回路产生不平衡压降； 2）电弧电压不稳定、不对称，产生基波负序分量； 3）电弧炉本身为非线性负荷，产生复杂谐波成分；
二、供电系统电压波动原因和波动值计算
由电力系统课：
U1
U2
R+jX
P+jQ
若R + jX不变，电压变化决定负荷的有功功率和无功功率； 对高压系统有R<<X，因此电压变化主要决定无功功率变化。
d
RP XQ U 2N
100 %
XQ U 2N
100 %
Q Sd
100 %
不平衡负荷电压波动计算自看，依据物理概念。