电能质量对企业用电的影响报告

电能质量对企业用电的影响云南电网有限责任公司电力科学研究院郭成笑；）亚洲电能质昼联盈电压波动与闪变Iux

l

0

0

%-UUN2 xl0

0

% =

—UN电压波动

d

(

t)=

U稳态电压波动du，CCx100

%U NIEC规定，

在低压民用电网中，

稳态的电压波动不应超过3%, 最大电压波动值不应超过4%,

电压波动超过3%的持续时间不应超过200ms。笑1;

亚洲电能质霆联盟目录—、电能质量基本概念与标准I

二、电能质量对企业用电的影响三、案例分享I四

、

结

论与

建议笑1;

亚洲电能质晋联盟电能质量的发展趋势温饱阶段小康阶段和谐阶段笑1;

亚洲电能质晋联盟电能质量的定义定义：电能质量是指供电系统在正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性。如何理解：电能质量＝

供电质量＝供电可靠性＋电压质量；·电压质量的技术内容：频率偏差、电压偏差、电压波动及闪变、三相不平衡、电压波形畸变、暂时或暂态过电压、电压暂降与短时间中断等；笑1; 亚洲电能质晋驴盟优质电能的含义系统向用户提供的理想电能：·恒定的频率；

(50/60Hz)·稳定的电压；完好的波形；（无

波

形

畸

变

、

幅

值

相

等

，

相

位

差

1

20°

)·连续的供电；笑1;

亚洲电能质量驴盟IEEE

制定的电

力系统电磁现象的特性参数及分类非｝类别典型频市典双持续时间典刚电压幅伉瞬

变

现

象冲击

脉

冲纳秒级Sno

上升<50

心徵秒级.,乌

上

升.son,.

- I

叩．毫秒级O.

l

ms

上升>

I

n重拟

iJj低频<5

kHz0.3-

SOmo0-4p.u

.中

频S-500

k.压20

严0-8p.u

.高

频o.

s

-

s沁

七5

卢0-4p.u

.短

时向

电

压

波

动瞬

时暂焊0.5-30周

波0.1-0.9p.u

.哲

升o.s-30周

波I.

I

- 1.8p.u

.暂

时中断o.s周波-3

&<0. lp.u

.暂烽30 周

波 -3

&0

.

1

-

0

.

9

p

.

u

.暂

升30周波-

3售I.

I

- l.4p.u

.短时中

断3a-

lmin<0.lp.

u.暂阵J,--

I而n0.

1

-

0

.

9

p

.

u

.暂升3辱

- lminI.

I

- 1.2p.u

鲁长

时间

电

压

变

动持

续

中

断>I而

nO.

Op.

u

.欠电

压>lr

nin0

.

8

-

0

.

9

p

.

u

.过电压>I而

nl.1-1.2p.u

.电

压

不

平

衡名上态o

..s予 -2

%波

形

畸

变11流偏

重捻

态0-0.

1%i行波0

- 100山均

态0-20

%间

请

波0-6

1<Rz稳

怂0-2'llc陷波均态噪卢宽苟稳态0

-1无电压波动<

2.SHz间

歇之迎

加

酶

质量i(匠工频

变化<

108/. 竺电能质量标准目前我国的电能质量指标类国家标准共有八项：供电电压偏差

(

GB/T

12325-2008) ;电力系统频率偏差

(

GB/T

15945-2008);电压波动和闪变

(

GB/T

12326-2008) ;公用电网谐波

(

GB/T

14549-1993) ;公用电网间谐波

(

GB/T

24337-2009) ;三相电压不平衡

(

GB/T

15543-2008) ;暂时过电压和瞬态过电压

(

GB/T

18481-2001)

;电压暂降与短时中断

(

GB/T

30137-2013)笑1;

亚洲电能质晋驴盟谐波的定义和分类谐波（分量）：

对

周期性交流量进行傅立叶分解，

得

到频率为基波频率大于1整数倍的分量。谐波的分类：偶

次

谐波

：

2

nd,

4th,

6th,

8th

..

.奇次谐波

：3rd,

5th,

7th,

9th

..

.'

正序谐波

：(3 n

+I),4th,7th,I0th..

.'

负序谐波

：(3n-l) ,2nd,5th,8th..

.'

零序谐波

：(3n ),3rd,6th,

9th...笑1;

亚洲电能质霆驴盟谐波与波形畸变IEEE关于波形畸变定义：

是指电压或电流波形偏离稳态工频正弦波形的现象，可以用偏移频谱描述其特征。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。笑1;

亚洲电能质量驴盟三相电压不平衡三相电压不平衡：三相电压在幅值上不同或相位差不是120度，

或兼而有之。不平衡度：三相系统中的三相不平衡的程度，用电压、电流负序基波分量或零序基波分量的方均值百分比表示。尸

＝杻

x 1

00%u。巳uo,

=

-x.

100%、U1笑1;

亚洲电能质量驴盟电压偏差u电压损耗的近似计算公式PR

+

QXu电压偏差限值4.

1 35

kV

及以上供电电压芷、负偏差绝对值之和不超过标称电压1的0%.注；如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，授较大的偏值差作绝为对青量依挹．4.

2 20

kV

及以下三相供电电压偏差为标称电压的士1

¾.4.3 220

V

单相供电电压偏差为标称电压的十7%,

-

10%.4.

4 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、用电双方议确定．笑1;

亚洲电能质霾驴盟频率偏差频率偏差问题通常不会出现频率偏差的限值3.1 电力系统芷常频率俏差允许俏为土0.2Hz。当系统容卧较小时，偏差值可以放宽到土0.5Hz心3.2

用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超过土0.2Hz

,

根据冲击负荷性质和大小以及系统的条件也可适当变动限值1 但应保证近区电力网、发电机组和用户的安全、稳定运行以及正常供电。笑1;

亚洲电能质晋驴盟r, 矿

ld, %LV、MVHVr

143l<r.::;1032.510<r

slOOr1

了100

<

r

三10001251注很少的变动频度r (

苺日少于

1

次），

电压变动限值d

还可以放宽，

但不在本标准中规定。对于随机性不规则的电压变动，依

95%概率大值街量，

表中标有＊的值为其限值。本标准中系统标称电压UN等级按以下划分：低压

(

LV) UN

lkV中压

(

MV) 1kV<UN

.s35kV高压

(

HV) 35kV

<UNS:220b:V文之 1世

外廿电

能质

量联盟短时闪变由CPF问钱获得短时问闪变；值P.,

=

Jo.031

4P1

+

o.os2

5P1

+

o.065

1P1

+

o.28凡+

0.

0矶o"

'

'"

"

"

•·(

Al

)式中1

Poi

、凡、几，P10,

Ps•分卧为CPF问线上等于0.1%、l

¾J ¾、10%和50%时何的S

(i

)

值昏S(t)为闪变视感度长时闪变长时间闪变值凡由测量时间段内包含的短时间闪变值计算获得：几

=

,.J上t(PtlJ)I刀,—-1.』.....................,,.( AZ

)式中：

n

为长时间闪交值测量时间内所包含的短时间闪变值个数．笑1;

亚洲电能质量驴盟目录一、电能质量基本概念与标准畛二电能质量对企业用电的影响三、案例分享I四

、

结

论与

建议笑二1

亚洲电能质量联盟电能质量的产生>

用户侧的非线性、冲击性负荷有可能产生谐波、闪变、负序、电压暂升／暂降等；>

系统短路、设备故障或保护动作有可能产生电压暂降、供电中断、电压偏差等>

自然现象和灾难，

如

雷

电、

山火有可能产生电压暂态、供电中断等>

网架不合理、无功配置不足、无功补偿设备故障等有可能产生电压偏差问题>

人为误操作事故有可能产生供电中断笑1;亚洲电能质萱驴盟电能质量的危害(

1

) 谐波电容器谐波谐振；·设备过热及绝缘损害；·经济损失；笑1;

亚洲电能质量驴盟电能质量的危害(

2

) 电压偏差电压偏差是最基本的供电质量指标之一，电压过高／低都会对用电设备带来影响；系统电压越低，稳定功率极限越低；电压偏差过大，线损增大笑1;

亚洲电能质量联盟电能质量的危害(

3

) 频率偏差是最基本的供电质量指标之一，会对电动机转速产生影响，严重时可能引发系统频率崩溃；频率偏差问题通常不会发生。笑1;

亚洲电能质晋驴盟电能质量的危害(

4

) 三相电压不平衡·可能导致一些作用于负序电流的保护和自动装置误动作，威胁电力系统的安全运行；负序电流及零序电流产生的附加功率损耗，加大了线路的总损耗；低压台区三相电流不平衡导致的线损问题严重。笑1;

亚洲电能质量驴盟电能质量的危害(

5

) 闪变光源闪烁，影响正常用电；·危害馈电线路上用户的电气设备，严重时会使其他用户无法正常工作；笑1;

亚洲电能质晋驴盟目录一、电能质量基本概念与标准I

二、电能质量对企业用电的影响三案例分享I四

、

结

论与

建议笑1;

亚洲电能质量联盟案例分享．电容器设备的谐波谐振．三相不平衡导致的风机脱网事故寸肖谐器导致的谐波电压超标笑1;

亚洲电能质霾联盟电容器设备的谐波谐振背景：某供电局曾多次发生电容器熔丝群爆事故，经仿真分析，怀疑与谐波谐振有关，但缺少直接证据。笑1;

亚洲电能质晋驴盟解决方案：为掌握谐振波形及数据，在电容器回路安装了电能质量在线监测装置，并在电能质量在线监测主站系统开发了谐振分析模块。商压月线变压器低压母线沁pTCTllCT21 CT39 I,------------- ---1i行扣分析-i谐振如

I·

明”I矗

li:fi

IJ

数据mr.摸块 侦块'心

［已勹Q

了声

•切轨出ILJCIT

tT0T

!I仪各七化电容器谐振预警系统 i匕一七-------

---------'笑1;

亚洲电能质量联盟半年内共监测到612次谐振预警事件，

均为4次谐波谐振。电容器测点谐环评估当叮查询时间范厮 2010-

01

-01

0

0:0

0:

00

一20

13-

09-

17

11

:

09

:5

1巨互亟!)'

亘已至五幻5一

时间

设定呈组归选择叁数/ 呻 拉I

Exce查氓 导出心

打印打印预警络论•监切点名称发生时间袄警信息220

kVI芍湖变

1:11屯容

辖

3

5

k

V2012-03-21DO:36:0

0谥茶等

应

中＇笫4次谥探水平忘2

20

k喷

湖变

丘

电容羽35

kV2012-04今2019:18:0

0谐嬴等

级．．中第4次诣娠水平忑2

20

kV内湖变1

#电容器35kV2012-

(丸 2019:15:

00讼某笭

纽

高茶4次这某水平高2

20

kVI罚湖变1

#

电容器35kV2011-12于

2704:21:0

0谐振等级、高第4次诸探水平忑2

20

k喷

湖变

1

#

电容膀

35

kV2011-12-1409:24:0

0谐振等级

｀低第4次谐拻水平态2

20

kV南湖变1

兰电容

辖

3

5

k

V2011-12-1409:27:0

0诸娠等钰 低第4次谐振水平面2

20

kV南湖变

1

#

电容器

J

Sk

V2011-12-1409:)0:0

0诣振亏纽 低芬4次诣茹水平忑2

20

kVI习湖变1

#电容膀35kV2011-12-1409:33:0

0谐景等钗 低第4次谐探水干高2

20k喷

症 l

:lt

屯容器

3

5k

V2011-12-1409:36:

00诸茶等钰低 '第4次诣抎水平而220

k嘀 湖变

1

#

电容器

3

5kV2011-12-1409:39:0

0谐娠等

级

低

'第4次谐振水平志2

20

kV百湖变

l

=电容器35kV2011-12-1409:42:

00谐霖等

饭、i氐笫4次谥芷水平离2

20

kVm湖变1

#

电容豁35kV2011-12-1409:45:0

0沿振等

饭低

'第4次心探水平高220

k\lffi沟 1

#

电容器35

kV2011-12-14

09:48:00igir.爷纽、fl!:'笫4次诣探水平高2

20

k\lffi湖变1:11屯容 鸦35k

V2011

-12-

14

09:

51:

00谥茶等级、111:'笫引大谥探

水

平忘2

20

kVffi湖变

1#

电容羽35

k

V2011-12会1409:54:0

0谐赢等 级低

＇第

4

次

诣预

水

平忑记录总数：

612每页记录数：

@=二l亚洲电陷沪

酮

顷＂｀可立共

41F

,笑；I谐波放大时刻的电流有效值趋势图

(

3分钟间隔），4次谐波电流放大了数十倍。嗦景仙琅昶

秘2沁

霄 '"吓曷J汹

.,

ij

荣

11:

20,2心

2000;000:

0-2012-04•2l

!S:14:Sl依

填

钮

谝

， 似邸

植

森

，袱

O托

订

戏I叨

咋tl

<归i

霓亢着｀J

心

妇

霆胥｀谕"

砬

衄霞哀逾女嗦

恨量住葫

藷

妞2农 域,,

电＄暮35kV·"'I

汤石111:

2012--0牛

2000:00:的

2012•04•21:

5:l<:5i雌

环

环瑾

一

阑尾环

靖

一

函 衵 伍L

甚熏寥仆ll

<l!I名“己

邸

毛ff

汪V

心

窜尺可寸，.55＂,s纵JSv＂2S191190189188187196185飞”沁IS10s。

星l!li

0:00

夏霓5

600

厦句五

12:00

星卫五18

(1)_

星旯六0:00星吐'-

6:00复霓穴

12:00m星班.

00星fi

6:00lllli

12CO 星见五1a·«>星霄六0:00

皇霄六6:00星酝

12:004次谐波电流趋势图电流有效值趋势图亚洲电能质量联盟..\ ,:.原因分析：冶炼负荷产生的4次谐波电流，渗

透到该变电站35kV侧，而电容器的谐振点刚好落在4次谐波谐振点附近，从

而引起了电容器谐振。解决措施：将5%的串抗更换为6.5%的串抗后，再

无发生过一次电容器熔丝群爆。笑1;

亚洲电能质霾联盟对串抗率选取的进一步思考中华人民共和国国家标准《并联电容器装置设计规范》 (GB50227-2008)中明确规定：1、仅用

于限制

涌流

时，电

抗率宜取0.1%-1%;2、用于抑制谐波，电

抗率应根据并联电容器装置接入电网处的背景谐波含量的测量值选择。当谐波为5次及以上时，宜

取

4.

5

%

-5.0

%

;

当谐波为3次以及上时，宜

取12

%

; 宜可采

用4.5%-5.0°/o与12%两种电抗率混装方式。笑1;

亚洲电能质量联盟由于＠串联谐振点主要由串抗率决定；＠并联谐振次数总是小于串联谐振点，

因此，

当

采用12%的串抗，

串

联谐振点大致落在2.88处，从

而使得并联谐振点不可能落在3次谐波以上。但是当采用4.5%

-5%

与12%两种电抗率时，

会

存

在两个串联谐振点。比如，

当

同时投入5%与12%两种电抗时，

串

联谐振点在2.88和4.47处，

这样，

必定有一个并联谐振点将落在2.88与4.47之间，

从而有可能导致4次谐波谐振。而从已有的文献资料来看，

由于采用4.5%-5%与12%两种电抗率的配置方式而发生谐波谐振损坏电容器组的情况也时有发生。笑1;亚洲电能质霾联盟案例分享．电容器设备的谐波谐振．三相不平衡导致的风机脱网事故寸肖谐器导致的谐波电压超标笑1;

亚洲电能质霆联盟三相不平衡导致的风机脱网问题背景：某新投运风电场，每天都会发生十多次大规模风机脱网事故，而且在时间上很有规律，初步分析与电气化铁路有关。为解决此问题，在

风电

机组

690

V侧安装了便携式电能质量监测装置。笑1;

亚洲电能质量驴盟厂

保持罕Inns

121.0t

2012

14

13.

4 818.0

A11'1111

IJ15.02.201214:13:

3790.JJ

A厂添加I 15.02.20121,:0901- I 吐珈14:15:16c-·一·一….•

•••·

··-••••••- •••

••""'i

T--;!1.0-

'..-！iIi0.8

-l:！＇，一

0.7"""一""""IIi

妥＇,i

一fJJ！，

,

E!

-'=M

-i，，i!，999.6l1Jl9戊8.26A i!0

,5I！!；i!，i,i0.41'!0.3!；i；iI｝！

jI！i09

:

10I10

:

00I1

0

:

5

0I11如I12扣I13:20I14:10I15:00!!！L.一..一.一庄...........一,

一 ......一一..............一

........分秒一·一

........

....一...

...... •一一..一.

...一..一！...一..

..i流与最小相

CA相）电流的差值达到了128.26A,第一次跳闸发生在14:

04。跳闸前三相中最大相

CB相）电达到了变流器保护的启动条件（大于120A

)

。笑1;

亚洲电能质晋驴盟ms

l315.02.2012l

:41:17I.IBW

.l:Ar 保持 厂

添加［ 偷1118

12I !5.02.20!2I 15:0:

17I 1.2949

kAjjIIII399.7邸

j112.69,115.02.2012 15:39:30- r15

02

2012 15:41:49旦"""'""'畸令'""

'"'

""'""'''''......................,.,,....,..

..,..

,,,,...........,,,............拿...

畸..妒....吟，．．．．．．．．．．．．．．．＇．＂｀．＇．，．

．，．曰,,,.,,,....................,..,,...,,.

,,,,....呻.，

,,,..,,,,..,,,,,,,.,,,,,,

.,.

..,,,,,...

...YJT"T

,-—-

-,

—

下

三1.1r1.3-

,lJ19}0妥)SW

J一0.8

-0.70.110

.6.,'",/"/心,.., ...

.;L..•.•....................................•.•...•..•............

...•.....·-.;.,,分秒······-·················-！一.......

...............:第

二次跳闸发生在15:

41。跳闸前三相中最大相

CB相）

电流与最小相

cc相）电流差值达到了112.89A,的启动条件。非常接近之示？法哑哭呏早呻户乞质萱驴盟70,0

-- 70。.60.0- -

60.060_.0

,- 60.0IA]壮径SW

J)(心.0

-30.0- rms.!ffff(Al0004－03－20.0--

20.010.0--

10.00.0

-

'I08:00I10:00，12:0

0I14:00分．秒I16:00，18:00I20:00- 0.0机端负序电流随负序电压的变化情况笑1;

亚洲电能质量联盟原因分析nqgu＿伈dngugl-Ll­nqcu了gndcugl-Ll＋d+q1g1ingggR-LiRg一片-d心0＝qpgqi1g1oc-＝dng.l.ld-tdd-td_ __＿V＿--II -Jpqgudpgugl－乌l-Lpqcpdcugl-Lgu＋l-LqpigR广g+dpigg-gR

L-dpgi。piqg­＝qpgQ＝dpg.l.ld-tdd-td双馈风力发电系统传统的控制方法有基于定子磁链定向的矢量控制和基于定子电压定向的矢量控制方法，

能够实现定子侧有功功率和无功功率的解耦控制，

在定子电压对称的情况下，

矢量控制方法能够实现对双馈电机精准的控制，

然而在电网电压不平衡的情况下，

如果还是采用对称情况下的方法进行控制，

那么即使电网电压一个很小的不平衡，

定转子电流、定转子有功、无功功率和电磁转矩会出现一个很大的不平衡。笑1;

亚洲电能质翟驴盟案例分享．电容器设备的谐波谐振．三相不平衡导致的风机脱网事故寸肖谐器导致的谐波电压超标笑1;

亚洲电能质量

胪盟事件概述：某供电局经常发生电压谐振问题，怀疑与用户的用电行为有关。为解决此问题，

在用户侧的l

Ok

V配电室安装了在线式电能质量监测装置一台，

井于2016年4月20日15:15监测到l

Ok

V

母线发生电压谐振的全过程。事故发生后，地调下令依次拉开部分l

Ok

V出线后谐振现象消除。笑1;

亚洲电能质量联盟廪媪｀｀..

.酮.

江”“吐，一..

.....,

,百.-.....

一

，立贮臧.

...

,

詹谒

"

嘉，

归．他,.湟""•.烹“汽,......,

......”也,,..,•

兮皇.,..-·

,,._.,,

,..．，．．S41嘈二.H-::,..,.

"'"臧'"

'.'口......,.,..,.,高

，竺霄变电站侧I

OkV

II段母线B相电压有效值曲线｀""--

云·-，一、..

～-

.

...:-

,,J""向一心掣- 心衄枷蟾·畴书：吵

"

恤

心.

.._

..

蹋

，．｀

＇＂

＇奸鳞叩鳍

蠡个蛐

.

...

心血见．．畴，崎呻,

,周

神.

,

..

...

..---... 白“一",.

....,

鼻鹹晒,,."'见呻啊耄“”,畴嚷

,.,.,...,.,忱.....

,.,

书忙贮繩，沁

｀心.,.

,

.....,,.-......,心"

"".,,.崎嚼厦＄．，．＂＿．干·

霹，＂，心允＂缅s亡>飞1.ta.:r:J.:

l:l

”。,磷.."淘.....,,.

_,..,

....＂瓟.....恤呻

3

心“”““”“誓贾m变电站侧lOkV

II段母线3UO曲线＿.'帕》阜麟_,,

足.......

·缸念·蛐令

切2D

急.•

•．心哪．令舅心枷畴畴氐神唷..

..

. ...

鼠甸掏·恤啊玉勺汕'"岭,w••

..．．．．...吵，皋-

局U•,,

坤剩,.＂衄屾K

臧..\ ,:

.'""'-!亚洲电能质晋驴盟总苍趋势曲浅

l

OkV迸线(2016/

04/

20

-

201

6/

04/

21)7,500丑

.5-7,000-2-0-6,50(}-

17.52016/0幻20

11:00:00Va总营反呤变

运

平均

值：