电能质量限值计算剖析.docx
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电能质量限值计算剖析
第3章供配电网电能质量限值计算
3.1供配电网电能质量限值的定义
对供配电电网特定供电点的供电指标限值和用电质量指标限值称之为该供电点的电能质量限值。
供配电网电能质量限值不包括设备定型试验时对无条件接入公用低压供电系统的设备的电磁兼容限值（谐波电流发射限值和电压波动和闪烁的限制）。
供配电网供电质量指标限值包括供电电压偏差限值、电力系统频率偏差限值、三相电压不平衡度限值、电压波动和闪变限值、谐波电压限值、间谐波电压限值、电压暂降限值等。
供配电网用电质量指标限值包括负序电流限值、波动负荷产生的电压闪变限值、谐波电流限值、单个用户引起的间谐波电压限值、功率因数限值、有功冲击限值等、。
用电质量恶化是使供电质量变差的主要因素，因此用户对电网电能质量的干扰水平常用用电质量指标衡量。
3.2供配电网电能质量限值计算的必要性
严格地控制用户或电力设备对电网的干扰水平和提高电网供电的电压质量需要较高的电网控制和管理成本，但是可以降低电网损耗，净化电网和电力设备的运行环境，使电网和电力设备更加安全高效运行，降低电力设备的设计制造费用。
反之，如果放宽用户或电力设备对电网的干扰和降低电网供电的电压质量则会降低电网控制和管理成本，但是将使电网损耗增大，电网和电力设备运行环境恶化，增加电网和电力设备的运行故障，增大电力设备的设计制造难度和费用。
为了协调维护电力公司、用户和电力设备制造商三者之间的利益，以在整体社会成本最小的条件下，把电能质量控制在允许的范围内，需要一套统一而且完整的电能质量标准。
电能质量限值计算实际上就是在相关各方的权利和利益平衡的基础上，按照标准为相关各方提供一个共同的遵守规范，进而在整个社会成本最小的条件下，通过相关各方的合作，在电力公司、电力用户和电力设备三者之间实现最大的兼容。
3.3供配电网电能质量考核
3.3.1公用电网公共连接点的电能质量考核（电网公司内部管理考核）
（1）考核点
公用电网公共连接点PCC,如图3.1中的A点。
（2）供电质量考核
考核对象：
电网公司；
考核内容
考核PCC的供电电压偏差、电力系统频率偏差、三相电压不平衡度、电压波动和闪变、谐波电压、间谐波电压是否在公用电网电能质量标准规定的限值以内。
（3）用电质量考核
考核对象：
电网公司。
考核内容：
考核全部用户注入PCC的负序电流和谐波电流、波动负荷产生的电压波动与闪变是否在公用电网电能质量标准规定的限值以内，
考核PCC的功率因数、有功冲击是否在企业标准或相关规定或供用电合同规定的限值以内。
图3.1电能质量考核点分布图
（4）公用电网电能质量标准
GB/T14549电能质量公用电网谐波；
GB/T12325电能质量供电电压偏差；
GB/T15945电能质量电力系统频率偏差；
GB/T12326电能质量电压波动和闪变；
GB/T15543电能质量三相电压不平衡；
GB/T18481电能质量暂时过电压和瞬态过电压；
GB/T24337电能质量公用电网间谐波。
3.3.2公用电网单用户供电关口的电能质量考核（供用电双向考核）
单用户指接于公用电网供电母线上的单条线路供电的用户。
（1）考核点
公用电网单用户供电关口,如图3.1中的B点。
（2）供电质量考核
同3.3.1
（2）。
（3）用电质量考核
考核对象：
接于公共供电母线的单个用户；
考核内容
考核单个用户注入PCC的负序电流和谐波电流、波动负荷产生的电压波动与闪变、单个用户在PCC点产生的间谐波电压是否在公用电网电能质量标准规定的限值以内，
考核B点的功率因数、有功冲击是否在企业标准或相关规定或供用电合同规定的限值以内。
3.3.3用户供配电网内部公共连接点的电能质量考核（用户内部管理考核）
（1）考核点
用户供配电网内部公共连接点，如图3.1中的C点（高压或中压公共连接点）和E点（中压或低压公共连接点）。
（2）供电质量考核
考核对象：
用户供配电技术管理部门；
考核内容
考核供电电压偏差、电力系统频率偏差、三相电压不平衡度、电压波动和闪变是否在公用电网电能质量标准规定的限值以内,
考核间谐波电压是否在企业标准规定的限值以内，
对于与高压或中压系统，考核谐波电压是否在电磁兼容限值标准规定的规划水平以内，
对于低压系统，考核谐波电压是否在电磁兼容限值标准规定的电磁兼容水平以内。
（3）用电质量考核
考核对象：
用户供配电技术管理部门；
考核内容
全部负荷注入对应的C点（和E点）的负序电流、波动负荷在对应的C点（和E点）产生的电压闪变限值是否在公用电网电能质量标准规定的限值以内，
全部负荷注入对应的C点（或E点）的谐波电流是否在IEEE519HarmonicLimits规定的发射水平的指标限值以内，
C点（和E点）的功率因数、有功冲击是否在企业标准或相关规定或供用电合同规定的限值以内。
（4）电磁兼容限值标准
GB17625.1电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）；
GB17625.2电磁兼容限值对额定电流不大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限值；
GB/Z17625.3电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限值；
GB/Z17625.4电磁兼容限值中高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估；
GB/Z17625.5电磁兼容限值中高压电力系统中波动负荷发射限值的评估；
GB/Z17625.6电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限值；
3.3.4用户供配电网单负荷供电关口的电能质量考核（供用电双向考核）
单负荷指接于用户供电母线上的单条线路供电的设备集成。
（1）考核点
用户供配电网单负荷供电关口，如图3.1中的D点（高压或中压单负荷供电关口）和F点（中压或低压单负荷供电关口）。
（2）供电质量考核
考核对象
用户供配电技术管理部门；
考核内容
考核供电电压偏差、电力系统频率偏差、三相电压不平衡度、电压波动和闪变、谐波电供电电压偏差、电力系统频率偏差、三相电压不平衡度、电压波动和闪变是否在公用电网电能质量标准规定的限值以内,
考核间谐波电压是否在企业标准规定的限值以内，
对于与高压电网，考核谐波电压是否在电磁兼容限值标准规定的规划水平以内，
对于中低压电网，考核谐波电压是否在电磁兼容限值标准规定的电磁兼容水平以内，
对于中低压电网，考核电压暂降是否在企业标准或相关规定或供用电合同规定的限值以内。
（3）用电质量考核
考核对象：
单负荷；
考核内容
考核单个负荷注入C点（和F点）的负序电流、波动负荷产生的电压闪变限值是否在公用电网电能质量标准规定的限值以内，
单个负荷在C点（和F点）产生的间谐波电压限值是否在公用电网电能质量标准规定的限值以内，
单个负荷注入对应的C点（或E点）的谐波电流是否在IEEE519HarmonicLimits规定的发射水平的指标限值以内，
C点（和F点）功率因数、有功冲击是否在企业标准或相关规定或供用电合同规定的限值以内。
3.4供电电能质量限值计算
包括供电电压偏差、电力系统频率偏差、三相电压不平衡度、电压波动和闪变、谐波电压、电压暂降的限值计算。
3.4.1系统频率
（1）频率偏差限值
电力系统正常运行条件下频率偏差限值允许值为±0.2Hz。
当系统容量较小时，偏差限值可以放宽到±0.5Hz。
（2）频率偏差的测量
采样信号：
交流电压信号；
测量周期：
10s；
采样频率：
单通道不小于6.4
；
单次分析窗口宽度：
400
～1000
。
（3）频率合格率的统计方法
统计时间以s为单位，计算公式如下：
（4）适用考核点：
公用电网公共连接点、公用电网单用户供电关口、用户供配电网内部公共连接点、用户供配电网单负荷供电关口。
3.4.2电压偏差
（1）电压偏差限值
35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10％。
20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7％。
220V单相供电电压偏差为标称电压的＋7％，－10％。
对供电点短路容量较小、供电距离较长以及对供电电压偏差有特殊要求的用户，由供、用电双方协商确定。
（2）测量方法
基本的测量时间窗口：
10周波。
测量周期：
1min,电压偏差值为1min内各次测量的平均值。
计算公式：
（3）电压合格率统计
统计周期：
周、月、季、年。
统计数据：
每分钟测量值。
计算公式：
（4）适用考核点：
公用电网公共连接点、公用电网单用户供电关口、用户供配电网内部公共连接点、用户供配电网单负荷供电关口。
3.4.3电压不平衡度
（1）电压不平衡度限值
电网正常运行时，负序电压不平衡度的95%概率大值不超过2%，最大值不得超过4%。
低压系统零序电压限值暂不规定，但各项电压必须满足GB/T12325的要求。
（2）测量方法
测量条件：
电力系统正常运行的最小方式，不平衡负荷处于正常、连续工作状态，并包含不平衡负荷的最大工作周期。
基本的测量时间窗口：
10周波。
测量周期：
3s,电压偏差值为3s内各次测量的方均根值。
3s内测量次数不得少于6次。
测量间隔：
1min.
统计周期：
30min～60min，其值是各测量周期方均根值的最大值和95%概率大值。
最大值应不大于4%，95%概率大值不大于2%。
（3）适用考核点：
公用电网公共连接点、公用电网单用户供电关口、用户供配电网内部公共连接点、用户供配电网单负荷供电关口。
3.4.4谐波电压
（1）公用电网谐波电压
谐波电压限值
公用电网谐波电压限制如表3.1所示，谐波限值计算参见《GB/T14549电能质量公用电网谐波》。
测量方法
测量条件：
电网正常供电的最小运行方式、且谐波源工作周期中产生的谐波量大的时段。
测量次数：
根据谐波源的特点或测试分析结果，一般在100次以内选择测量次数。
基本的测量时间窗口：
10周波。
测量周期：
3s,其值为各次测量值的方均根值。
测量间隔：
1min.
统计周期：
30min～60min，其值是各测量周期方均根值的95%概率大值。
取95%概率大值判断是否超过国标限值。
表3.1公用电网谐波电压限值
电网标称
电压（kV）
电压总谐波
畸变率（%）
各次谐波电压含有率（%）
奇次
偶次
0.38
5.0
4.0
2.0
6
4.0
3.2
1.6
10
35
3.0
2.4
1.2
66
110
2.0
1.6
0.8
适用考核点：
公用电网公共连接点、公用电网单用户供电关口。
（2）用户高中压供配电网内部谐波电压规划值
谐波电压规划值：
按照GB/17625.4《电磁兼容限值中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》规定的谐波电压规划水平指标限值确定。
MV、HV和EHV电力系统谐波电压规划水平的指标限值用标称电压的百分数表示见表3.2。
表3.2MV、HV和EHV电力系统谐波电压规划水平的指标限值
非3倍次数奇次谐波
3倍次数奇次谐波
偶次谐波
谐波次数h
谐波电压
（%）
谐波次数h
谐波电压
（%）
谐波次数h
谐波电压
（%）
MV
HV-EHV
MV
HV-EHV
MV
HV-EHV
5
5
2
3
4
2
2
1.6
1.5
7
4
2
9
1.2
1
4
1
1
11
3
1.5
15
0.3
0.3
6
0.5
0.5
13
2.5
1.5
21
0.2
0.2
8
0.4
0.4
1
升级会员 