中國電能質量標準—電力工程技術精編

一、電能的質量指標

頻率：額定頻率：50Hz；頻率偏差：±0.2Hz（≥3000MW系統）±0.5Hz（＜3000MW系統）

質量標準：正弦波電壓和電流見下表。

諧波的危害與抑制：對於電網、電力設備、通訊都會產生負面影響；

二、電壓允許偏差

用電設備的運行指標和額定壽命是對其額定電壓而言的。當其端子上出現電壓偏差時，其運行參數和壽命將受到影響，影響程度視偏差的大小、持續的時間和設備狀況而異，電壓偏差計算式如下：

電壓偏差（％）=（實際電壓－額定電壓）／額定電壓×100％

《電能質量供電電壓允許偏差》（GB12325－90）規定電力系統在正常運行條件下，用戶受電端供電電壓的允許偏差爲：

（1）35kV及以上供電以上正、負偏差的絕對值之和小於10%，對電壓質量有特殊要求的用戶爲額定電壓的＋5％～－5％；

（2）10kV及以下高壓供電和低壓電力用戶爲額定電壓的＋7％～－7％；

（3）低壓照明用戶爲額定電壓的＋5％～－10％。

爲了保證用電設備的正常運行，在綜合考慮了設備製造和電網建設的經濟合理性後，對各類用戶設備規定了如上的允許偏差值，此值爲工業企業供配電系統設計提供了依據。

三、改善電壓偏差的主要措施

1、就地進行無功功率補償，及時調整無功功率補償量，無功負荷的變化在電網各級系統中均產生電壓偏差，它是產生電壓偏差的源，因此，就地進行無功功率補償，及時調整無功功率補償量，從源上解決問題，是最有效的措施。

2、調整同步電動機的勵磁電流，在銘牌規定植的範圍內適當調整同步電動機的勵磁電流，使其超前或滯後運行，就能產生超前或滯後的無功功率，從而達到改善網絡負荷的功率因數和調整電壓偏差的目的。

3、採用有載調壓變壓器。從總體上考慮無功負荷只宜補償到功率因數爲0.90～0.95，仍然有一部分。

四、電壓波動和閃變

1.波動負荷

標準對波動負荷的定義爲：生產(或運行)過程中從供電網中取用快速變動功率的負荷。

實際生活中，波動負荷又習慣稱爲衝擊負荷或非線性衝擊負荷。它的用電特性一般具有下述典型特點：

①功率的波動(衝擊)性：引起電壓波動，產生閃變；

②非線性特徵：產生諧波；

③功率因數偏低；

④三相非對稱用電。部分負荷．例如交流電弧爐、單相沖擊性負荷等具有這種特徵。

標準中該定義是從功率角度、以電網側爲參考定義的。波動負荷的特徵還可從負荷側用可變阻抗描述，標準採用“波動負荷”的描述更能強調“連續性”這一概念。因爲波動閃變主要描述穩態運行的、連續性的衝擊負荷特徵；對於偶然的衝擊行爲，雖然對閃變仍然有貢獻，但其特徵指標主要不以閃變進行描述，例如電壓暫升、暫降、短時中斷等。

2.電壓波動

電壓波動定義爲：電壓方均根值一系列的變動或連續的改變。電壓波動是一系列的電壓變動是電壓變動的集合。電壓波動一般以其引起的閃變水平進行評估，閃變是在一個規定的時間段內對電壓波動的頻度、波形形狀、幅度等指標引起危害的綜合評定。

當電壓波動引起的閃變水平在規定的範圍內，同時電壓波動的幅度也是矛盾的一個主要方面時，也可以對電壓波動以電壓變動的特徵進行分析評定，以維持系統電壓變化在一個可接受的範圍。

因此,談到電壓波動，首先考慮其引起的閃變(閃變限值的應用)，其次當需要時分析其電壓變動特徵(電壓變動限值的應用)。一般地，閃變以實測數值進行分析，電壓變動則在經驗分析其變動頻度的情況下通過數值計算仿真進行評定。

3.閃變

標準給出的定義是：閃變是燈光照度不穩定造成的視感。

波動負荷的危害首先要評定其閃變發射水平，在閃變水平不超標的情況下若有必要可對電壓變動進行評估。可見閃變這一物理參數的主角地位。

閃變是主體一——人(人類)對干擾(電壓波動)引起的白熾燈(或其他類型燈具)的照度變化的感受，閃變值越大，這種感受越強烈．人的感覺越難受。一般來說，影響閃變的因素。

主要有下述幾個方面：

(1)主體：人

不同的人，年齡、性別不同，對同樣的燈光照度變化感受就不同。那麼如何在考慮這些差異的情況下確定一個基準來描述閃變呢?只有通過抽樣、觀察、統計的方法，由權威機構進行定標。這一過程是由國際電熱委員會UIE進行的，抽樣過程中人的感受分爲四類，即對於特定的燈光照度變化，A類(人數)代表沒有覺察的人數；B類(人數)代表略有覺察的人數；c類(人數)代表有明顯覺察的人數；D類(人數)代表不能忍受的人數。

由於人的因素，使得這一抽樣、觀測、分析變得更加複雜。例如同樣對於120 v白燈，針對矩形電壓波動特徵，UIE與IEEE獲取P。=1的曲線還是存在差異的.

(2)干擾：電壓波動

在進行閃變試驗時，電壓波動的特徵即幅度、頻度、波形形狀等因素應充分考慮，爲了便於試驗，UIE以規則的矩形、正弦波形特徵電壓波動爲干擾源；一般來說，週期性或近似週期性的電壓波動對照度波動的影響更大，人類對5～15 Hz範圍電壓波動引起的照度變化比較敏感， 8．8 Hz是人類記憶時間最短、且最敏感的波動頻度。

(3)參照體：白熾燈

不同類型的燈泡、同類型不同額定電壓等級的燈泡、同類型同電壓等級不同功率的燈泡對相同特徵的電壓波動的反映是不一樣的。

目前，IEC以60 w、230 v額定電壓的白熾燈爲基準照度變化體進行試驗定標；而IEEE以60 w、120 v額定電壓的白熾燈爲基準照度變化體進行試驗定標，進一步的研究試驗正在進行，以便在此方面取得一致的標準。可見選擇白熾燈是一個共同的認識，爲什麼呢?一般來說，El光燈、電視機等家用電氣對電壓波動的敏感程度遠低於白熾燈，I~I@L'若電壓波動不至於引起白熾燈閃變，則肯定不會引起其他家用電器如日光燈、電視機的工作異常。試驗證明：電壓等級越高、功率越大，燈泡的鎢絲越細，其照度變化對電壓波動越敏感，反之亦然。這是由於鎢絲的熱慣性時問決定的，120 V、60 w白熾燈的熱慣性時間爲28 ms，230 V、60 W白熾燈的熱慣性時間爲19 ms，因而230 V、60 W白熾燈對電壓變動更敏感。

五、電網頻率

電力系統頻率偏差允許值爲0.2Hz，當系統容量較大時，偏差值可放寬到＋0.5Hz～－0.5Hz，標準中並沒有說明系統容量大小的界限，而在《全國供用電規則》中有規定：“供電局供電頻率的允許偏差：電網容量在300萬千瓦及以上者爲0.2Hz；電網容量在300萬千瓦以下者爲0.5Hz。”實際運行中，我國各跨省電力系統頻率都保持在＋0.1Hz～－0.1Hz的範圍內，這點在電網質量中最有保障。

六、三相電壓不平衡

三相不平衡就是在三相供電情況下，由各相負荷的不平衡用電特性所造成的。一般說的三相不平衡度主要指電壓不平衡度，需要時也可以分析三相電流不平衡度。

對稱分量法是理解與分析不平衡三相系統的基礎。若三相供電電壓平衡(即只有正向電壓)．對於一個變化緩慢的三角形接線的三相不對稱負荷(*接線可以等效成三角行)，理論上可將其變換爲一個平衡的三相純有功負荷，同時其電源與負荷的有功功率交換並不改變。

系統處於三相不平衡運行時，三相電壓電流含有大量負序分量。由於負序分量的存子會對各種電氣設備產生不同方面的不良影響。

①發電機：電動機在不對稱運行時負荷電流在氣隙中產轉子生逆轉的旋轉磁場，增加了轉子的損耗。這些損耗包括在勵磁繞組裏感應的二倍頻電流所引起的附加損耗以及在轉子表面由於感應的渦流所產生的附加表面損耗。這些損耗都屬於銅損耗性質，從而造成轉子溫升的提高。至於溫升（發熱）的分佈，與轉子的結構有關。另外在不對稱負荷時，由負荷電流產生的氣隙旋轉磁場與轉子勵磁磁勢及由正序氣隙旋轉磁場與定子負序磁勢所產生的二倍頻交變電磁力矩，將同時作用在轉子轉軸以及定子機座上，引起二倍頻振動。