电能质量影响因素及其危害性.docx

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电能质量影响因素及其危害性

电能质量影响因素及其危害性

•影响与危害电能质量的因毅主要包括哪些方面？

电能质址直接关系到电力系统的供电安全和供电质虽.从技术上讲.彫响电能质虽的閃素主要包括三个方面：

（1）自然现象的因素,如审击、风暴、雨雪等对电能质量的影响，使电网发生事故,造成供电可靠性降低。

（2）电力设备及装亘的自动保护及正常运行的因素.如大型电力设备的启动和停运、自动开关的跳闸及重合等对电能质址的影响，使额定电压暂时降低、产生波动与闪变等。

（3）电力用户的非线性负荷、冲击性负荷等大量投运的伙I素.如炼钢电弧炉、电气化机乍运行等对电能质虽的影响，使公用电网产生大址的谐波T•扰、产生电斥扰动、产生电斥波动与闪变等。

•电压质量是怎样受到影响的？

电能质址的关键抬标中•电源电压质址的标准是一项重要的内容.它主耍以频率质虽指标和电压质虽指标來衡虽。

频率质虽抬标为频率允许偏差的标准：

电斥质虽指标包括电斥幅值质虽和波形质量。

幅值质址包括电斥允许偏差、电压波动和闪变.三相电压不平衡度.瞬时过电压与暂态过电压等。

波形质址包括谐波含址和电压正弦波波形的畸变率。

电圧质址主要是受到大容虽非线性负荷及冲击性负荷的影响。

凡是具有非线性阻抗特性的电气设备都是电能质虽的污染源，包括各种电力电子设备的用电负荷、炼钢电弧炉负荷、电力机乍负荷等，使电网中产生电压波动与闪变、产生高次谐波电压、适成系统电压不平衡等，从而引起电压正弦波形畸变。

冲击性负荷的影响，主雯使电网中大功率用电设备的启动和切换c

电能质址的污染，彩响到电力系统、电力用户、通信系统及其他相关行业。

因此•电源电压质虽指标恶化并造成危害不仅影响了电力系统和相关领域的正常运行•而且对正常的安全可靠用电也造成r一定的威胁。

认识电能质址污染的影响并采取相应的防范描施和对策•确保电能的拓品质.是幼稚供电服务的一项重要内容。

・引起电压骤降的原因是什么？

电力系统电压骤降是抬供电电斥幅值（有效值）短暂降低，随后恢复正常的特征。

根据欧洲标准EN50160以及关国国际电气电子匸程师协会推荐标准IEEEStdll591992.电压骤降的定义为：

供电电斥有效值突然降至额定电压的90%〜10%（0・9p・u・、0・lp.u.）•然后又恢复至正常电斥，这一过程的持续时间为10ms、60s。

供电可靠性反映的是供电中断程度•一般只考虑持续时间5mm以上的电压中断问题，有些国家对hum以下的中断不予统汁。

随着经济的发展.岛科技设备得到了广泛的应用。

这些设备对电压变化很敬感.短时的供电中断或电圧有效值下降，往往会造成设备不能正常运行、发生停机等事故。

电压骤降就是针对这一问题提出的。

引起电斥骤降的主耍原因是电网或用电设备发生雷击、外力短路故障，一些用电设备（如电动机）启动或突然加荷也会造成电网电压瞬时下降。

与长时间供电中断事故相比，电斥腺降又发生频度商、事故原因不易觉察的特点•处理起來也比较困难。

•电压骤降对一些设备有哪些影响？

（1）对冷却控制器。

十电圧低于80%时.控制器动作将制冷电机切除，导致生产损失。

（2）对芯片测试仪。

当电压低于85%时.测试仪停止工作.芯片.主板被毁坏。

（3）对可編程控制器。

当电压低于81%时,可编程控制器（PLC）停止工作:

而一些I/O设备.当电压低于90%.持续时间仅几个周波.就有可能被切除。

（4）对机器人控制的精密加工器具。

当电压低于90%、持续时间达到40〜60ms,就可能跳闸。

（5）对直流电机。

当电压低于80%时，即可能发生跳闸爭故。

（6）对变频调速器。

当电压低于70%、持续时间超过120ms时.可能被退出运行。

而对于一些精密加工机械的电机,肖电压低于90%、持续时间超过60ms.也可能发生因跳闸而退出运行。

（7）对交流接触器。

当电压低于50%、持续时间超过20恥，即可能发生脱扣断电。

（8）对计算机。

当电压低于60%.持续时间超过240ms,计算机的数据将可能丢失等。

•三次谐波产生的特点及影响有哪些？

电网中的谐波主要指频率为匸频（基波频率）整数倍成分的谐波及丄频非整数倍成分的间谐波°它们都是造成电网电能质址污染的重婆原因。

电网中的三次谐波是谐波影响的主要成分之一•除电气化饮路荷电弧炉负荷是主要谐波源以外.根据大虽现场测试的分析结果证实，电力变压器也是电力系统中三次谐波的一个重要谐波源。

电力变压器的激磁电流.恢心饱荷及三相电路荷磁路的不对称.致使在变压器三角Z绕组的线电圧和线电流中也仍然存在三次谐波分虽，尤其在负荷低谷时.随着电网电压的升舟，变压器诜心饱和程度加剧，产生的三次谐波含虽也随之增大。

随着电网大虽电容装宜的投运.通过对现场谐波实测发现，三次谐波并不是只有零序分虽:

可被变压器三角绕组所环路.而是波及全网，并给电容装宜及电网的正常运行带來影响和威胁。

例如，电容装宜肓目采用串联电抗率为5%〜6%的电抗接入电网后，引起三次谐波的放大和导致发生谐振的情况.已为大虽的现场事故案例所证实。

三次谐波的产生，还包括大功率晶闸管整流装置及大虽开发应用的电力电子器件，炼钢电弧炉及轧机容虽的増大，电气化铁路交通的发展应用，包括UPS电源、电子调速装备.节能型灯具及家用电器中的计算机、微波炉等电力电子设备和电器设备应用的大址增加•使各类非线性负荷注入电网的谐波日益增纺造成电网电能质址的污染的影响也越來越大。

在这些设备集中使用的地区.如工厂竹可、公肉大厦.居民小区.写字楼.酒店商厦等，谐波污染已相为严盒谐波污染的影响使电能质虽明駄下降•因此，对电能质虽谐波污染的抑制和治理已刻不容缓。

•谐波源主要包括哪些设备？

1・电力电子设备

电力电子设备主要包括整流器、变频器、开关电源.静态换流器、晶闸管系统及其他SCR控制系统登。

由于工业与民用电力设备常用到这类电力电子设备和电路，如整流和变频电路.其负载性质一般分为感性和容性两种.感性负戦的单相整流电路为含奇次谐波的电流型谐波源。

而容性负載的的相整流电路.由于电容电压会通过整流管向电源反馈，属于电压型谐波源，其谐波含虽与电容值的大小有关•电容值越大，谐波含址越大。

变频电路谐波源由于采用的是相位控制.其谐波成分不仅含有整数倍数的谐波.还含有非整数倍数的间谐波。

2.可饱和设备

可饱和设备主要包括变压器、电动机、发电机等。

可饱和设备是非线性设备.其铁心材料具有非线性磁化曲线和磁滞回线，在正弦波电圧的作用下.励磁电流为对称函数•并满足o应用傅立叶级数分解时仅含有奇次项，对于三相对称的变压器.3次谐波的奇数倍（3次.6次，9次……）谐波均为零序•可认为变压器是只产生奇次谐波的电流源型谐波源。

变斥器的谐波次数还受到一、二次侧接线方式的影响，谐波的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程序越商•谐波电流就越大。

与电力电子设备和电弧设备相比.可饱利设备上的谐波在未饱利的情况下.其谐波的幅值往往可以忽略c

3•电弧炉设备及气体电光源设备

（1）电弧炉在熔炼金属过程中的非线性影响将产生大量的谐波。

（2）气体电光源包括荧光灯.卤化灯、霓虹灯灯。

根据这类气体放电光源的伏安特性，其非线性特性十分严重，同时含有负的伏安特性。

而气体灯具丄作时要与电感性镇流器相串联，并使其综合伏安特性不再为负才能正常工作。

由干镇流器的非线性相为严重，其中三次谐波含虽再20%以上，其特性为对称函数，只含有奇次谐波.所以气体电光源设备属于电流源型谐波源。

•产生不同谐波址分布的行业有哪些？

图2—3所提供的不同行业产生不同谐波址的分布情况.是日木电气学会公布的统计结果。

•谐波污染对电网有哪些兵体影响？

谐波污染对电网的影响主要表现在：

（1）造成电网的功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常.线路和设备过热灯，持别是三次谐波会产生非常打的中性线电流，使得配电变斥器的零线电流甚至超过相线电流值，造成设备的不安全运行。

谐波对电网的安全性.稳定性、可畀性的影响还表现在可能引起电网发生谐振、使正常的供电中断.事故扩大、电网解裂灯。

（2）引起变电站局部的并联或串联谐振.造成电斥互感器灯设备损坏造成变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，引起电力变斥濡、电力电缆、电动机等设备发热，电容器损坏，并加速绝缘材料的老化：

造成断路器电弧怛灭时间的延长，影响断路湍的开断容器：

造成电子元器件的继电保护或自动装迓误动作：

影响电子仪表和通信系统的正常匸作.降低通信质址：

増大附加磁场的干扰等。

•谐波对电力电容器有哪些影响？

、勺配电系统非线性用电负荷比重较大•并联电容湍组投入时•一方面由于电容器组的谐波阻抗小.注入电容器组的谐波电流打•使电容器过负荷而严重影响其使用寿命，另一方而、"I电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时•引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而导致损坏。

因此，电压谐波和电流谐波超标.都会使电容器的丄作电流増大和出现异常，例如，对干常用自愈式并联电容器•其允许过电流倍数是1.3倍额定电流•、*电容器的电流超过这一限制时,将会造成电容器的损坏増加、发热异常.绝缘加速老化而导致使用寿命降低•甚至造成损坏事故。

同时.谐波使匸频正弦波形发生畸变，产生锯齿状尖顶波，易在绝缘介质中引发局部放电，长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化、自愈性能下降.而容易导致电容器损坏°

按照电力系统谐波管理规定•电网中任何一点电斥正弦波的畸变率（歌词谐波电斥有效值的均方根与基波电压有效值的百分比）•均不得超过表2-5规定。

表2-5电网电压正弦波形畸变极限值

用户供电电压（kV）

总电压正弦波形畸变率极限值

各奇、偶次谐波电压正弦波形畸变率;

0.38

5

4

6或10

4

3

1.

35或63

3

2

110

1.5

1

0

•谐波对电力变压器有哪些影响？

（1）谐波电流使变压器的铜耗增加，引起局部过热，振动.噪声増大.绕组附加发热等。

（2）谐波电压引起的附加损耗使变斥器的磁滞及涡流损耗増加，十系统运行电圧偏高或三相不对称时，励磁电流中的谐波分虽増加.绝缘材料承受的电气应力增大，影响绝缘的局部放迫和介质増大。

对三角形连接的绕组.零序性谐波在绕组内形成换流•使绕组温度升高。

（3）变压器励磴电流中含谐波电流，引起合闸涌流中谐波电流过大.这种谐波电流在发生谐振时的条件下对变压器的安全运行将造成威胁。

•谐波对电力避雷器冇哪些影响？

变电站大容址.岛电圧的变压器由于合闸涌流的过程时间比较长.能够延续数秒或更长的时间，有时还会引起谐振过电压，并使相关避宙器的放电时间过长而受到损坏。

这一问題对选择保护髙压滤波器中电感或电容元件用的避雷器参数带來较大的困难。

•谐波对输电线路冇哪些影响？

（1）谐波污染增加了输电线路的损耗。

输电线路中的谐波电流加上集肤效应的影响.将产生附加损耗•使得输电线路损耗增加C特别是在电力系统三相不对称运行时，对中性点直接接地的供电系统线损的増加尤为显著。

（2）谐波污染増大了中性线电流，引起中性点潔移。

在低压配电网络中.零序电流和零序性的谐波电流（3次.6次、9次……）不仅会引起中性线电流大大増加.造成过负荷发热，使损耗増加.而且产生压降，引起•零电位漂移.降低了供电的电能质虽。

•谐波对电力电缆有哪些影响？

谐波污染将会使电缆的介质损耗、输电损耗增大.泄漏电流上升.温升増大及T•式电缆的局部放电増加.引发爪相接地故障的可能性増加。

由于电力电缆的分布电容对谐波电流有放大作用，在系统负荷低谷时.系统电压上升，谐波电斥也相应升烏。

电缆的额定电压等级越商，谐波引起电缆介质不稳定的危险性越大，也容易发生故障。

•谐波对电力系统其他运行设备有哪些影响