第一章 电能质量现象分类与基本描述20090226

（5）噪声 噪声，是指带有低于200kHz宽带频谱，混迭在电力系统 的相线、中性线或信号线中的有害干扰信号（从普遍意义 讲,是指任何不希望存在的电气信号）。 电力系统中的电力电子装置、控制器、电弧设备、整流 负荷以及供电电源投切等都可能产生噪声。由于接地线配 置不当，未能把噪声传导至远离电力系统，常常会加重对 系统的噪声干扰和影响。对电子设备如微机、可编程控制 器等的正常安全工作造成危害。可采用滤波器、隔离变压 器和电力线调节器等减缓噪声的影响。
△波形质量包括的内容：
畸变波形或非正弦波形。主要有谐波电压、谐波电 流、陷波等。
若干其它问题
◆ 一些错误认识 △ “质量越高越好” 忽略了技术经济关系，应当量体裁衣，质量分等级 △ “高技术产品质量本来就高” 忘记了供用双方的共同责任 △ “凡是电力供应问题都是电能质量问题” 和工程建设质量的区别与联系 △ …… ◆名词与术语 △ Power Quality of Electric Energy Supply △ Voltage Quality, Current Quality △ Quality of Electric Power System △ Quality of Service, Quality of Consumption △ POWER QUALITY △ 电力质量，供电质量，电力品质，电能质量 △ 用词与术语不规范与责任不清（如以上用语, Dips, Sags等）
电能质量的分类与基本描述
电能质量的两种分类方法
◆ 一般分类 △ IEC分类——频率特性 △ IEEE分类——属性特征（如频谱、幅值、持续时间等） ◆ 特殊分类 △ 变化型：连续出现的现象。电压或/和电流的幅值、 频率、相位差等在时间 轴上的任一时刻总是在发生着小 的变化。 △ 事件型：突然发生的现象。电压或/和电流短时间严重 偏离其额定值或理想波形。
IEEE制定的电力系统电能质量特性参数及其分类
持续间断 长时间变动 欠电压 过电压 电压不平衡
＞1min ＞1min ＞1min 稳态
0.0pu 0.8～0.9pu 1.1～1.2pu 0.5～2％
IEEE制定的电力系统电能质量特性参数及其分类
直流偏置 谐波 波形畸变 间谐波 陷波 噪声 电压波动 工频变化 宽带 ＜25Hz 0～100th H 0～6kHz
电能质量现象的基本描述
◆电压不平衡
电压不平衡，时常被定义为与三相电压（或电流）的平均值的 最大偏差。并且用该偏差与平均值之比的百分数表示。 电压不平衡(小于2％)的起因主要 是负荷不平衡(如单相运行)所致，或 者是三相电容器组的某一相熔断器熔 断造成的。 电压严重不平衡（大于5%）很有 可能是由于单相负荷过重引起的。 图中所示为民用馈电一周电压不平 衡变化记录，实际应用时常采用负序 分量和零序分量与正序分量之比的百 分数表示。
电能质量现象的基本描述
◆瞬变现象（典型持续时间：50ns-5us） (1). 冲击性瞬变现象： 稳态条件下，电压、电流非工频、单极性的突然变化现象。 △产生的原因：雷电（如图所示为雷电引起的典型冲击电流）。 △特征描述：通常为上升/衰减时间。 例如，1.2/ 50us/ 2000V的 冲击脉冲，是指其电压经过 1.2us后上升到2000V峰值， 然后经50us衰减为峰值的1/2。 △冲击脉冲可能在电力网络的 自然频率点发生激励而出现 振荡瞬变现象。
电能质量现象的基本描述
(2). 振荡瞬变现象
振荡瞬变是一种在稳态条件下，电压、电流非工频、有正负极 性的突然变化现象。常用其频谱成分（主频率）、持续时间和幅值 大小来描述。 主频率大于500kHz，以 数微秒来量度其持续时间的 暂态现象称为高频振荡现象。 主频率在5-500kHz范围、 以数十微秒来量度其持续时 间的暂态现象称为中频振荡 现象。 主频率低于5kHz，持续时间在0.3-50ms的暂态现象称为低频振 荡。
（2）欠电压
欠电压是指工频下交流电压有效值降低，小于额定值的90%，并且持续 时间大于1分钟。可以说引起欠电压的事件与过电压时正好相反。某一负荷 的投入或某一电容器组的断开都可能引起欠电压，直到系统电压调节装置再 把电压拉回到容限范围之内。过负荷时也会出现欠电压现象。
电能质量现象的基本描述
◆节电降压（Brownout） 是指由电力部门进行的为减小电力需求而采取的特 有的迅速调度策略，由此也出现持续欠电压。但是它不 象电能质量所说的欠电压概念清楚，至今没有规范定义。 因此应避免名词和概念上的混淆。 （3）持续间断 当供电电压下降为0，持续时间超过1分钟，这一长时 间的电压变动现象称为持续间断。若电压间断超过1分钟， 往往是永久性的，这要求人为介入对系统进行检修以恢 复正常供电。
IEEE制定的电力系统电能质量特性参数及其分类
类别 典型频谱 典型持续时间 典型电压幅值
纳秒级
5ns上升
＜50ns
冲击脉 冲 瞬变现象
微秒级
1s上升
50ns～1ms
毫秒级 低频 振荡 中频 高频
0.1ms上升 ＜5kHz 5～500kHz 0.5～5MHz
＞1ms 0.3～50ms 20s 5s 0～4pu 0～8pu 0～4pu
电能质量现象的基本描述
（3）电压暂升(凸起)
‘暂升’含义是指在工频条件下，电压有效值上升到1.1-1.8pu之间、持 续时间为0.5个周期到1分钟的电压变动现象。 与暂降的起因一样，暂升现象 是同系统与设备故障相联系的。 例如，当单相对地发生故障，非故 障相的电压可能会短时上升。但电 压暂升不象电压暂降那样常见。 另外当大容量负荷甩开或大容 量电容器组增能时也会引起电压凸 起。 当电压暂升是在故障情况下出现 时，电压上升的强度将随故障发生点、系统阻抗和接地状况而变化。在不 接地系统，零序阻抗无穷大，当发生单相对地故障时，非接地相对地电压 将达到1.73pu。
额定值的10%。电压允许偏移的极限值）。 △产生的原因：永久性故障，负荷变动或系统的开关操作等。 △须注意，电压间断与供电中断（Outage）的用法不同。前者是指 一种特定的系统现象，后者是指电力系统中的元件未能正常工作带来 的问题，或专门用于长时间电压短缺问题。
电能质量现象的基本描述
△电压不平衡 △电压波形畸变（谐波、间谐波、次谐波） △电压陷波 △电压波动（特征：典型频谱〈25Hz） △工频变化
电能质量现象的基本描述
◆
长时间电压变动（典型持续时间：>1min）
长时间电压变动是指，在工频条件下电压均方根值偏离额定值， 并且持续时间超过1分钟的电压变动现象（即广义电压偏差问题）。
△ 持续电压中断（>1min,0.0pu） △过电压和欠电压（>1min,0.8-1.2pu，即小于额定值的90%或超过
电能质量现象的基本描述
（3）间谐波(INTER-HAR.) 把含有供电系统设计运行频率非整数倍频率的电压 或电流定义为间谐波。其表现为离散频谱或宽带频谱。 在各种电压等级供电网中都可能出现间谐波。间谐波源 主要有静止频率变换器、循环换流器、感应电机和电弧 设备等。电力线载波信号也可视为间谐波。
电能质量现象的基本描述
电能质量现象的基本描述
（2）电压暂降(凹陷)
‘暂降’是指工频条件下电压有效值减小到0.1-0.9pu之间、持续时间为 0.5个周期至1分钟的短时电压变动现象。 除由于重负荷或大型电机启动汲取 大电流造成的电压暂降外，多数情况下 电压暂降是与系统或设备故障相联系的。 图中所示为在某一变电站的馈电线 上发生单相对地故障引起的母线电压凹 陷的变化图形。在断路器切断故障电流 之前,电压80%暂降，并持续了3个周期。 典型的故障切除时间为3-30个周期， 这取决于故障电流的大小和过流保护的 类型。
（4）陷波(NOTCH)
陷波是电力电子装置在正常工作情况下，交流输入电流从一相 切换到另一相时产生的周期电压扰动。 由于陷波连续出 现，可以通过受影响 电压的波形频谱来表 征。但由于陷波的相 关频率相当高，很难 用为特殊问题处理。
电能质量现象的基本描述
电能质量现象的基本描述
◆产生的原因： 高频振荡：局部系统对冲击脉冲响应。 中频振荡：同上。电缆投切。 低频振荡：电容器组投入冲能。 另外，主频低于300Hz的振荡在 配电系统也有发生，原因是铁磁谐振 和变压器空载增能引起。 对带有单独接地线的三相系统发生 的暂态现象按其模式分类，又可分为 出现在线对地或中性线对地之间共模 谐振和线对中性线之间简正谐振模式。
稳态 稳态 稳态 稳态 稳态 间歇 ＜10s
0～0.1％ 0～20％ 0～2％
0～1％ 0.1～7％
电能质量分类小结
△电压质量包括的内容：
电压偏差、电压频率偏差、电压不平衡、瞬变现 象、 波动与闪变、暂降（暂升）与间断、电压谐波、电 压陷波、欠电压、过电压等。
△电流质量包括的内容：
电流谐波、间谐波、次谐波、相位超前与滞后、 噪声等。
电能质量现象的基本描述
◆波形畸变
波形畸变，是指电压或电流波形偏离稳态工频正弦波形的现 象，用偏移频谱表示。波形畸变有五种主要类型，即， 直流偏置、谐波、间谐波、陷波、噪声。 （1） 直流偏置 在交流系统中出现直流电压或电流称为直流偏置。这可能是由 于地磁干扰或半波整流产生的。例如，为延长灯管的寿命在照明系 统中采用的半波整流器电流，会使交流变压器偏磁，以至于发生磁 饱和，引起变压器铁芯附加发热，缩短使用寿命。直流分量还会引 起接地极和其他电气连接设备的电解腐蚀。
电能质量现象的基本描述
（1）短时间电压中断
供电电压降低到0.1pu以下，且持续时间不超过1分钟(各标委会 规定不仅相同)，为电压短时间中断。起因：系统发生故障，用电设 备故障或控制失灵等。 由系统故障造成的间断持续时 间是由保护装置的动作时间决定的， 通常对于非永久性故障，瞬时重合 闸将会使电压间断时间限定在工频 下的30个周期以内。 带有延时的重合闸可能导致暂 时的或短时的电压间断。 由设备故障等造成的电压间断持续 时间一般是无规律的。