0.1
注
1表中ΔS为波动负荷视在功率的变动;Ssc
为PCC短路容量。
2已通过IEC61000-3-3和IEC61000-3-5的
LV设备均视为满足第一级规定。
4.3.2.2第二级规定。
须根据用户闪变的发生值和限值作比较后确定。
每个用户按其协议用电容量Si(Si=Pi/cosφi)和供电容量S之比,考虑上一级对下一级闪变传递的影响(下一级对上一级的传递一般忽略)等因素后确定闪变限值。
不同电压等级之间闪变传递系数T如表4所列。
表4不同电压等级间闪变传递系数
HV-MV
THM
HV-V
THL
MV-V
TML
范围
0.8~1.0
0.8~1.0
0.95~1.0
一般取值
0.9
0.9
1.0
用户闪变限值的计算如下:
a)对于MV和LV单个用户,首先求出接于PCC的全部负荷产生闪变的总限值G(以MV用户为例写公式)为:
(1)
式中:
LMV和LHV——分别为MV和HV的闪变限值(见表2);
THM——HV对MV的闪变传递系数(见表4)。
单个用户闪变限值EiMV为:
(2)
式中:
FMV为波动负荷的同时系数,其典型值FMV=0.2~0.3(但必须满足Si/FMV≤SMV)。
式
(1)、式
(2)中,如将下标作适当替换(例如MV换为LV,THM换为THL或TML等),则可以用于LV用户的计算。
式
(1)、式
(2)对于短时间闪变(Pst)和长时间闪变(Plt)均适用。
b)对于HV单个用户,闪变限值计算式为:
(3)
式中:
StHV——接Si的PCC总供电容量,确定方法见附录B。
表5基本闪变值
Epsti
Eplti
0.35
0.25
c)对于某些相对较小的用户,利用式
(2)、式(3)求出的闪变限值可能过严,如用户未超过表5规定的基本闪变值,则仍允许接网。
4.3.2.3第三级规定了超标(超过第二级限值)用户和过高背景闪变水平的处理原则。
由于PCC上并不都是波动负荷,按第二级条件计算,某些用户若是超标的,但实际背景闪变水平比较低,或者超标的概率很低(例如每周不超过1%时间),电力企业可以酌情(包括考虑近期的发展)放宽限值。
反之,如背景水平已接近于表2规定值,则应适当减少分配的指标,研究采用补偿设备的可能性,并应分析背景水平高的原因,采取必要的降低闪变水平措施。
5电压变动和闪变的测量条件、取值
5.1本标准电压变动值d、短时间闪变值Pst和长时间闪变值Plt指的是电力系统正常运行的较小方式下,波动负荷变化最大工作周期的实测值。
例如:
炼钢电弧炉应在熔化期测量;轧机应在最大轧制负荷周期测量;三相负荷不平衡时应在三相测量值中取最严重的一相的值。
注
1对于三相等概率波动的负荷可以任意选取一相测量。
2设计所取的短路容量可以用投产时系统最大短路容量乘系数0.7。
5.2对于随机性不规则的电压波动,电压变动实测值应不少于50个,以95%概率大值作为判断依据。
短时间闪变值测量周期取为10min,每天(24h)不得超标7次(70min);长时间闪变值测量周期取为2h,每次均不得超标。
注:
95%概率大值指的是将实测值按由大到小的次序排列,舍弃前面5%的大值,取剩余的实测值中最大值。
6闪变的叠加和传递
根据新用户投入前后公共连接点实测的闪变值,可以利用以下有关计算公式,推算出新用户实际上产生的闪变值。
6.1n个波动负荷各自引起的闪变及背景闪变在同一结点上相互叠加,其短时间闪变值可按下式计算:
(4)
式中:
m值取决于主要闪变源的性质及其工况的重叠可能性:
m=1用于波动负荷引起电压变动同时发生重叠率很高的状况;
m=2用于随机波动负荷引起电压变动同时发生的状况(例如熔化期重叠的电弧炉);
m=3用于波动负荷引起的电压变动同时发生的可能性很小的状况(比较常用);
m=4仅用于熔化期不重叠的电弧炉所引起的电压变动合成。
6.2如图1所示,电力系统不同母线结点上闪变的传递可按下式简化计算:
(5)
式中:
结点B短时间闪变值传递到结点A的传递系数;
PstA——结点B短时间闪变值传递到结点A,在结点A引起的短时间闪变值;
PstB——结点B上的短时间闪变值;
S′scA——结点B短路时结点A流向结点B的短路容量;
SscA——结点A的短路容量;
S′scB——结点A短路时结点B流向结点A的短路容量。
图1闪变传递计算示意
图1中L为波动负荷。
当S′scA=0,而SscA=S′scB时,PstA=PstB。
6.3某台设备在系统短路容量为Ssc0时Pst0已知,当短路容量变为Ssc1时Pst1按下式计算:
(6)
公式(4)、式(5)、式(6)原则上也可用于长时间闪变值的相关计算。
7电压变动的计算
对于平衡的三相负荷:
(7)
式中:
ΔSi——负荷容量的变化量;
Ssc——考察点(一般为PCC)的短路容量。
当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化量分别为ΔPi和ΔQi时,则用下式计算:
(8)
式中:
RL、XL——分别为电网阻抗的电阻和电抗分量。
在高压电网中,一般XL>>RL
(9)
式(7)~式(9)中,ΔSi、ΔPi和ΔQi要根据负荷变化性质确定。
对于由某一相间单相负荷变化引起的电压变动,计算式为:
(10)
8闪变的评估
不同类型的电压波动,Pst有不同的评估方法,如表6所列。
表6闪变的评估方法
电压变动类型
Pst评估方法
各种类型电压波动(在线评估)
直接测量
Ut(t)已确定的所有电压波动
仿真法,直接测量
周期性等间隔电压波动(图2、图3)
利用Pst=1曲线
电压变动间隔时间大于1s的电压波动(图4、图5、图6)
闪变时间分析法、仿真法、直接测量
8.1闪变仪
各种类型的电压波动均可以用符合IEC61000-4-15的闪变仪直接测量来评估,这是闪变量值判定的基准方法。
8.2仿真法
当负荷变动特性和PCC的系统阻抗已知时,可以计算负荷引起的电压变动d(t),然后由闪变仪的模拟程序求出相应的Pst。
本法需要专门的程序,其精度主要取决于负荷特性的数学模型。
8.3用Pst=1曲线分析
对于周期性等间隔矩形波(或阶跃波)、正弦波和三角波的电压变动,当已知电压变动d和频度r时,可以利用图2(或表7)由r查出对应于Pst=1的电压变动dLim,则:
(11)
式中:
F为波形系数。
对于短形波(或阶跃波)F=1;对于正弦波和三角波查图3。
图2周期性矩形(或阶跃)电压变动的单位闪变(Pst=1)曲线
图3周期性正弦波和三角波电压波动的波形系数
8.4闪变时间分析法
在求Pst(或Plt)时分别选取产生闪变较严重的10min(或2h)时段的d(t)作分析,把各种变动波形利用波形系数等值为阶跃变动波形,求出闪变时间tf(s)来评估Pst(或Plt)。
表7周期性矩形(或阶跃)电压变动的单位闪变(Pst=1)曲线对应数据
d,%
3.0
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
2.4
2.3
2.2
2.1
2.0
1.9
1.8
r,min-1
0.76
0.84
0.95
1.06
1.20
1.36
1.55
1.78
2.05
2.39
2.79
3.29
3.92
d,%
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
r,min-1
4.71
5.72
7.04
8.79
11.16
14.44
19.10
26.6
32.0
39.0
48.7
61.8
80.5
d,%
0.70
0.65
0.60
0.55
0.50
0.45
0.40
0.35
0.29
0.30
0.35
0.40
0.45
r,min-1
110
175
275
380
475
580
690
795
1052
1180
1400
1620
1800
对每个波形
(12)
式中:
F为波形系数。
对于阶跃波F=1;对于双阶梯波、斜坡波、三角波和矩形波,查图4、图5;对于直接起动的电动机,F≈1;对于采取缓冲措施的电动机,查图6。
图4双阶梯波和斜坡波电压变动的波形系数
图5三角波和矩形波电压变动的波形系数
图6具有不同前后沿的电动机起动电压波形系数
将规定时段(10min,2h)内d(t)的tf总和求出,则
(13)
(14)
闪变时间分析法一般用于电压变动间隔大于1s且电压变动波形为上列几种的组合,所求的Pst、Plt值和直接测量结果相比,误差在±10%以内。
电压变动间隔小于1s,不推荐用此法。
8.3、8.4中方法仅适用于特定的电压波动场合。
一些典型的实例分析见附录C。
附录A
(标准的附录)
闪变的测量和计算式
根据IEC61000-4-15制造的IEC闪变仪是目前国际上通用的测量闪变的仪器,有模拟式的也有部分或全部是数字式两种结构,其简化原理框图如图A1所示。
图A1IEC闪变仪模型的简化框图
框1为输入级,它除了用来实现把不同等级的电源电压(从电压互感器或输入变压器二次侧取得)降到适用于仪器内部电路电压值的功能外,还产生标准的调制波,用于仪器的自检。
框2、3、4综合模拟了灯-眼-脑环节对电压波动的反应。
其中框2对电压波动分量进行解调,获得与电压变动成线性关系的电压。
框3的带通加权滤波器反映了人对60W、230V钨丝灯在不同频率的电压波动下照度变化的敏感程度,通频带为0.05Hz~35Hz。
框4包含一个平方器和时间常数为300ms的低通滤波器,用来模拟灯-眼-脑环节对灯光照度变化的暂态非线性响应和图A2由S(t)曲线作出的CPF曲线示例记忆效应。
框4的输出S(t)反映了人的视觉对电压波动的瞬时闪变感觉水平,如图A2a)所示,可对S(t)作不同的处理来反映电网电压引起的闪变情况。
进入框5的S(t)值是用积累概率函数CPF的方法进行分析。
在观察期内(10min),对上述信号进行统计。
图中为了简明起见,分为10级。
以第7级为例,由图A2a),
,用CPF7代表S值处于7级(或1.2~1.4p.u.)的时间T7占总观察时间的百分数,相继求出CPFi(i=1~10)即可作出图A2b)CPF曲线。
实际仪器分级数应不小于64级。
由CPF曲线获得短时间闪变值:
(A1)
式中:
P0.1、P1、P3、P10、P50——分别为CPF曲线上等于0.1%、1%、3%、10%和50%时间的S(t)值。
图A2由S(t)曲线作出的CPF曲线示例
长时间闪变值Plt由测量时间段内包含的短时间闪变值计算获得:
(A2)
式中:
n——长时间闪变值测量时间内所包含的短时间闪变值个数。
Pst和Plt由图A1框5输出。
附录B
(标准的附录)
高压(HV)总供电容量StHV的估算方法
当Si用户接于某单台变压器二次侧母线(PCC)上时,StHV即为主变压器的供电容量。
对于某些用户(特别是220kV级用户),其PCC可能有多个供电源,StHV可以用下列方法估算:
第一种近似估算:
在PCC最大需求日(或计及将来发展),所供给的HV用户总容量为ΣSiHV,就取为StHV。
但当PCC附近有较大的波动负荷时,则按第二种近似估算。
图B1第二种近似估算StHV示意
第二种近似估算:
如图B1所示。
设1为所考虑的结点,2、3为其附近有较大波动负荷的结点。
先按第一种估算法,求出StHV1、StHV2、StHV3。
然后求出工频下传递系数K2-1、K3-1。
“传递系数”Kj-i是结点j注入1p.u.电压时在i结点引起的电压。
Kj-i计算一般需要计算机程序,但6.2条给出简化的算法,在许多情况下能很快求出近似的结果。
由此得:
附录C
(提示的附录)
一些典型的实例分析
C1轧钢机负荷
已知某轧钢机投产后,在供电的PCC上产生周期性电压波动,其波形如图C1所示,该供电点(中压)总的允许短期闪变值GPst=0.72,供电总容量30MVA,轧钢厂的协议供电容图C1轧机电压变动示例量为3MVA,用电同时系数为0.3,试分析轧钢机接网对闪变的影响。
图C1轧机电压变动示例
分析:
由图C1,在运行周期20s中有2次电压变动,则电压变动频度r=2/20(s-1)=6(min-1),由表3和式(7)可知,不满足第一级限值规定。
由式
(2)求出该用户闪变限值
,由图4对于0.5s斜坡电压变动,查得F=0.3,由式(12)得tf=2.3×(0.3×2)3=0.5(s)。
10min内,对于变动10×6=60次,代入式(13),得:
结论:
该轧钢机引起的闪变符合第二级规定。
C2多台绞车负荷
已知三台5MW矿井绞车,供电的PCC为35kV、SSC=400MVA,分配给绞车的闪变限值EPst=0.5;单台绞车典型的无功功率变动周期如图C2所示。
三台绞车大体上同时运行,但不完全重叠,试分析闪变的影响。
图C2单台绞车运行典型的无功波动周期
分析:
从图C2可以看出,一开始和中间两段为斜坡电压变动,由于T>1s,从图4可知,波形系数很小,如将其折算为等值阶跃电压变动,其值也很小,可以忽略。
在单台绞车开车后6s处有ΔQ=4Mvar,根据式(9),相应d1=1%;在45s停车时有ΔQ=2.5Mvar,相应有d2=0.63%;对d1和d2分别按60s周期(即r=1次/min)考虑。
查图2得d=2.7%(对应Pst=1),则由式(11)d1产生Pst1=1/2.7=0.37,由d2产生
。
根据式(4),取m=3,单台绞车闪变为Pst=30.373+0.233=0.40,三台绞车合成闪变
。
结论:
需要作第