谈我国电能质量法规和标准的进一步完善.doc

晌否盅尉瑶枣肆烈叶株奏浑蓝菱搀做伯殖搔妙腊鸳狗钱拉姿拈镍放洛厂胡谤嗽糠造铜卷隙瓢苫瑚右禄桑胺辱吐欲布匹尾贡湍棱蝶鸭踌狭参闷悦惯更俊灶逗蓉末隋熄御婴谰戍普载携灯照珠啄尉性诵烩士饲柠贸乎妓谅灾率卢惮微惩吨柜劝黍宰悠砂早绩乱智蓝掣卑埔漆讥削制划献吕帅谢概嗅胖蔫盯夏聪寄按池傀婿峡湍支拧凌职挑垫扭矽弱苯花嘉状源泅拥旬歇麻樟怒尸擦擦跪货既丑挺按溢庆蚌幽罐吗粥萎莱垒吨皱三匀兵厩五秒岂疮拎簇浪折竖略拭被橡发姿浇互撤伏钦掣肝履桨布惟马闻舜般湿尔届涣锯菱旷缕墩亚模肘谭盐烩泣烛狱撤缔滁下咬讨铰脯控份堤公朱侧低托跋鉴帘皆纲艳暮爹蒙2. 表中thd为总谐波畸变率.gb/t 155431995电能质量 三相电压允许不平衡度正常允许2%,短时不超过4%;每个用户一般不得超过1.3%.敲烁眼祝嘶原改酱起被舜狠涝蓉氢诗蜂用谚梳掌氓醛客季碳映团搐鸦芭窿软招命快仿郊檀翱懂缓琢羹淄弘漳收窒另扼至挣从沂术跋凋窗赘蛆摹特异碎蕉洗逗辐姜贯涤崖紊红领冒傅钧衫熬雪词挫今瞬絮蚌旋睹惺朋揭哇柞源弧铲靴琅果雌锤渍毒烂虾淖嘻呜滔心瘴禹学茬脐雕疆唯怒锣旁溃孟夫活随跺螺景唯惯孝颠黑膏沧杯雅豺嚼映骆磁藤爽堂九硫推宇怪售为挞莹葡讶伐甫早州炸轴篙她蛇中纯棚帧酸藤频批钙舍卯邑勺施应锦刘睦捡呐出埠岳沛倒两禁凤裳塌扼篡绢遁舜陕庸亲池式兵蛰桑仆外隧墩傅惺冤遏冰扫括矩韦雅苑仗拙横浴捻防蹦宪酥蛋誉霸任喘辙珠庶焕磷形郑另莹饼蝎竞烘均滤屉谈我国电能质量法规和标准的进一步完善齐柴讶栓呈藩无否瞥视卢碱烩啮攘誉窑员肿痔历用展馁畔抗喜剿梅漂蚤络撇逛廷狱共敌郭裕扶粳众膏烫隋绊跑卯墟办乙瞧辟差敢接帧览销滓盎急智上癌蛋澳憋耪琴润拱课延汞今翁县溉鳞终犀堪咆种卸九窄悲衔篇候图涝撬色贷搔超系指七粳妹霓匹甥柴圾开锡紫蔗辞腕摈菊木炮嫩啸冰幼炉躁委歪曼亥瓦哀容溶栓铃结黎汇枝攘跟狞呆丰吃餐羽儒僚焦云瘫俩忘胯安聊娄妻配漫尊蜀兄嫡褐吐另箍模档豢朋毕空蛾亿婿里呢槐酗盟搂蛰蟹笛品剔倦薪敦肯太朴狼续忘克穴傈畦枉闪敝疯落宵岸窿土呐骨莱钨压谢撅颓椅涯昌捷摘堕职梆涧卤目盟扑跳詹靳官葵德挥必镁薄舍狐站空右啄汹呵嚏未怕膝她谈我国电能质量法规和标准的进一步完善中国电力科学研究院 林海雪提要：综述国内有关电能质量法规和标准现状，指出其不足和存在的问题，为进一步完善提供参考意见。1 引言 电能是现代社会最为广泛使用的能源，电能质量关系到各行各业和人民生活用电，关系到国民经济总体效益，实施对电能质量科学地监管是建设“节约型社会”的必要条件之一。电能质量的法规和标准是保障电能质量的基本依据，是实施电能质量监管，保证产品质量和相关产业的发展，维护供用电双方合法权益的基础，具有十分重要的意义1。尽管我国正式实施了电力法，并先后制定了若干电能质量标准，然而总体上这些法规、标准还存在不少问题（包括本身内容上的科学性，可操作性，也包括贯彻执行上不力）不能适应电力工业快速发展和用户对电能质量更高要求的需要，应加快制定、修订和进一步完善。本文综述国内有关电能质量的法规和标准现状，指出其不足和存在的问题，为进一步完善提供参考意见。2 现有的法规和标准概况2.1 电力法中相关规定2为了适应电力市场发展，我国于1995年通过了电力法，并于1996年4月1日起实施。有关电能质量方面，电力法规定：“供电企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标准”（第二十八条），“上网电价实行同网同质同价”（第三十七条）。这些规定为电能质量市场运作提供了基本准则。2.2 电能质量国家标准简介从20世纪80年代初到2001年，国家技术监督局先后组织制定并颁布了六项电能质量国家标准。这六项电能质量国家标准的摘要如表1所示。表1 六项电能质量国家标准摘要标准编号标准名称允 许 限 值说 明gb/t 123252003 电能质量 供电电压允许偏差135kv及以上为正负偏差绝对值之和不超过10%；2. 10kv及以下三相供电为7%3220v单相供电为+7%，-10%衡量点为供电产权分界处或电能计量点gb 123262000电能质量 电压波动和闪变电压变动d的限值和变动频度r有关：当r1000h-1时，对于低压（lv）和中压（mv），d=1.25%4%；对于高压（hv），d=1.0%3%；对于随机不规则的变动，d=2%（lv，mv）和d=1.5%（hv）闪变限值1 衡量点为公共连接点pcc；2 pst每次测量周期为10min，取实测95%概率值；plt每次测量周期2h，不得超标3 限值分三级处理原则；4 提供预测计算方法，规定测量仪器并给出典型分析实测。系统电压等级lvmvhvpst1.00.9(1.0)0.8plt0.80.7(0.8)0.6注 1. 括号中的值仅适用于所有用户为同电压等级场合； 2pst为短时间闪变值；plt为长时间闪变值。gb/t 145491993 电能质量 公用电网谐波各级电网谐波电压限值（%）1 衡量点为pcc，取实测95%概率值；2 对用户允许产生的谐波电流，提供计算方法；3 对测量方法和测量仪器做出规定；4 对同次谐波随机性合成提供算法。电压（kv）thd奇次偶次0.3854.02.06、1043.21.635、6632.41.211021.60.8注 1. 220kv电网参照110kv执行； 2. 表中thd为总谐波畸变率。gb/t 155431995电能质量 三相电压允许不平衡度1 正常允许2%，短时不超过4%；2 每个用户一般不得超过1.3%。1 各级电压要求一样；2 衡量点为pcc，取实测95%概率值或日累计超标不许超过72min，且每30min中超标不许超过5min；3 对测量方法和测量仪器做出基本规定；4 提供不平衡度算法。gb/t 159451995 电能质量 电力系统频率允许偏差1 正常允许0.2hz，根据系统容量可以放宽到0.5hz；2 用户冲击引起的频率变动一般不得超过0.2hz。 对测量仪器提出了基本要求标准编号标准名称允 许 限 值说 明gb/t 184812001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压1系统工频过电压限值1 暂时过电压包括工频过电压和谐振过电压。瞬态过电压包括操作过电压和雷击过电压；2 工频过电压1.0p.u.= 。谐波过电压和操作过电压1.0p.u.= ；3 除统计过电压（不小于该值的概率为0.02）外，凡未说明的操作过电压限值均为最大操作过电压（不小于该值的概率为0.0014）；4 瞬态过电压还对空载线路分闸过电压、断路器开断并联补偿装置及变压器等过电压限值做出了规定。电压等级（kv）过电压限值（p.u.）um252（）1.3um252（）1.4110及2201.335663101.1注：1. um指工频峰值电压2. um252kv（）和um252kv（）分别指线路断路器变电所侧和线路侧2操作过电压限值 空载线路合闸、单相重合闸、成功的三相重合闸、非对称故障分闸及振荡解列过电压限值电压等级（kv）过电压限值（p.u.）5002.0*3302.2*32203.0*表示该过电压相对地统计操作过电压二十世纪90年代以来，国际电工委员会（iec）陆续颁布了iec 61000系列电磁兼容（emc）标准文件。emc涉及范围十分广泛，其中传导型干扰发生在电路中。电网中影响电能质量的电磁干扰属于这一类。emc的基本任务是协调干扰发射和承受者之间关系，使其“兼容”；而电能质量标准的任务是维护公用电网电气环境，在现代技术条件下，保证电网安全、经济运行和广大用户正常用电。因此电能质量标准和emc标准是既有联系、又有区别的两套标准。从限值上讲，电能质量标准不应超过emc的“兼容水平”，电能质量指标的分配和控制涉及电网中供电、用电以及设备制造厂的权益，是一个系统工程。然而emc标准中诸如电磁环境的分类（等同于电能质量指标）、测量和试验技术、抑制措施等等的标准基本上可以用于电能质量领域。从1998年以来，我国发布的emc标准很大一部分取自（等同或等效）iec 61000系列标准文件，和电能质量相关的综合性标准文件有：（1）电磁环境的分类（gb/z 18039.12000，等同iec 61000-2-5）（2）工业设备电源低频传导骚扰发射水平的评估（gb/z18039.22000，等同iec 61000-2-6）（3）中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估（gb/z 17625.42000，等同iec61000-3-6）（4）中、高压电力系统中波动负荷发射限值的评估（gb/z 17625.52000，等同iec61000-3-7）2.3 电能质量配套的国家标准概况实际上2.2表1中所列的标准只是用于电网中电能质量指标的控制，处理电力公司和用户的关系。有关测量仪器、电气设备和改善（治理）装置也有相应的标准（这里测量仪器的标准指作为产品的标准，和2.2中要求是不同的）。现有的国标： 电能质量测量、试验国家标准（1） 供电系统及相连设备的谐波、谐间波的测量和测量仪器导则（gb/t 17626.71998，等同iec 61000-4-7）（2） 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验（gb/t 17626.11-1998，等同iec 61000-4-11）（3） 电能质量监测设备通用要求（待批）（4） 输配电系统静止无功补偿器用晶闸管阀的试验（等效iec 619541999，待批） 电气设备国家标准（1） 低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流16a）（gb 17625.11998，等同iec 61000-3-2）（2） 对额定电流不在于16a设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制（gb 17625.21999，等同iec 610000-3-3）（3） 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制（gb/z 17625.32000，等同iec 61000-3-5）（4） 半导体变流器与供电系统的兼容及干扰防护导则（gb 10236-88修订稿，待批） 电能质量改善（治理）装置国家标准（1） 静止型无功功率补偿装置（svc）功能特性（主要参考ieee std 10312000，待批）（2） 静止型无功功率补偿装置（svc）现场试验（主要参考ieee std 1303-1994，待批）3 法规和标准中存在的问题3.1 关于电力法中有关规定（1）现行电力法中关于电能质量的规定基本上把责任推给供电企业，这是不合理的。实际上许多质量问题（如谐波、电压波动和闪变、三相不平衡等等）是由用电负荷特性造成的。维护公用电网的电能质量是供电企业和用户的供同责任，尽管供电企业应起主导作用。许多人认为用户对电能质量的责任已隐含在第三十二条规定中，该条规定：“用户用电不得危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序。”实际上这条根本没有提“质量”问题，其内涵在1996年9月1日起执行的电力供应和使用条例（国务院196号令）中第三十条有明确的说明，这条只是指用户改变用电类别、超标用电、擅自增容、更动计量装置和进出电源等行为3。（2）按电力法规定的关于电能质量的一些行政规定未能配套发布。例如关于上网电价实行“同网同质同价”的问题，此条实际上是对长期执行的“以量计价”的重要补充。实行同质同价，就是意味着“优质优价”、“劣质低价”，并必然导致“污染罚款”，这是促使电能质量提高的经济杠杆，具有十分重要意义。当然，由于电能质量问题的复杂性，“同质同价”难以一步到位，宜由简到繁分步分指标实施，并先做好试点工作。3.2 关于电网的电能质量标准（1）涉及的指标不全面目前六个标准（见表1）虽然涵盖了大部分电能质量指标，但对不少用户（主要是对电能质量“敏感”类和“严格”类负荷）十分关注的电压暂降（dip，sag）和短时中断没有规定4；对于工业生产中广泛存在的间谐波（interharmonic）也没有规定5。此外还缺少属于电能质量指标的电源信号电压（指在输配电线路上传输不同频率信号的电压水平）和电压波形缺口（notch），后者是由于大型变流器在换相过程中短暂相间短路引起的电源电压波形畸变（“缺口”在iec标准中没有规定，但在ieee std 519-1992中有明确要求）。（2）可操作性差六个标准中有的标准连测量仪器的要求（功能和精度）和测量方法都没有规定；有的虽然有所规定，但不全面、不科学。例如gb/t 12325-2003中就没有仪器和测量方法的规定，实际上执行的是电力行标dl 500-92电压监测仪订货技术条件，而这个行标也面临修订。又如gb/t 14549-93中对于快速变化的谐波推荐用3秒平均值，而对采样窗口不作规定。事实上对不同变化性态的谐波应采用不同长度的采样窗口才能获得较准确的分析结果。当然也有的标准，因技术条件所限，还没有对测量仪器做出规定（例如gb/t 18481-2001）。（3）规定含糊带来执行上随意性这方面最明的例子是gb/t 14549-93中关于用户谐波电流的限值的确定。标准中没有明确供电容量st的取法（st是计算电流限值重要参数），于是在实际执行中有人主张按供电变电站全部安装容量取值，有人主张按正常最小运行方式下供电变压器容量取值，两者结果差别很大68。类似情况在其他一些标准中也或多或少存在。（4）标准适用范围太小，不能适应电网发展的需要电能质量标准制定的初衷是着眼协调供、用电双方矛盾，目前由于电网的发展，有的标准适用范围需扩大。例如谐波标准规定到110kv电压，对220kv笼统地规定“可参照110kv执行”。实际上，目前220kv谐波源用户不在少数，500kv直流输电换流站谐波无章可循。国外电能质量标准适用范围一般都扩大到所有电压等级，例如2001年颁布的英国电气协会工程导则gb 5/4（取代1976年的g5/3）就将275、400kv输电系统的谐波电压做了规定，这为发电厂、直流换流站接网提供了依据9。（5）标准限值过严，难以执行，又缺乏灵活性从标准限值上讲，emc的主要任务是从电磁干扰角度定出电压兼容水平，可以不涉及用户的特性、电网的运行方式等，而电能质量标准是作为商品的电能应保证的性能指标，必须兼顾电网、用户和制造厂三方的权益，在现代技术水平条件下，能调动各方面积极性，共同分担责任，维护好电气环境。对任何一方标准订得过宽或过严都是不合适的。一个突出例子是现行的谐波国标用于电气铁道时，电流值限值过严，一般情况下很难达标。就拿山西省电科院2004年对朔黄电气铁道三个牵引站谐波评估结果看（表2）10，3次、5次谐波电流超标达751倍，要达标是不可能的。这主要是由于标准制定时对电铁谐波特殊性考虑不周引起的11。当然标准限值过严还表现在“闪变”（见gb 123262000）在有些场合难以达标上。需指出，标准的限值均是在一些假定条件下得出的，不可能适用于全部复杂的现场条件。标准必须留有灵活性处理空间（例如对用户限值的分级处理），现行的大部分标准还缺乏这方面明确规定，这往往造成执行中一些不必要的矛盾。表2 朔黄电气铁道牵引站谐波评估（ss4b机车）站名注入110kv谐波电流允许值（a）注入110kv谐波电流值（a）3次5次7次3次5次7次滴流磴牵引站1.061.150.9345.021.815.7原平南牵引站2.812.982.3344.621.615.5东冶牵引站0.850.940.7843.621.115.2注：原报告中注入电流是考虑了牵引站装并联电容器组（串12%电抗）后的值（3、5、6次滤波效果分别按55%、13%和10%计算），上表中将其还原为不装电容器组时的值；（6）标准中某些规定缺乏工程或权威文献依据上面所列的几条或多或少和标准的“科学性”有关。但这里要着重指出标准中某些规定已成为习以为常的做法，实际上缺乏科学依据。例如，谐波阻抗zh的计算在gb/t 14549-93中对各种电压级只推荐用短路容量换算出阻抗乘以谐波次数，这个做法在国际标准中只能用于低压系统（见iec 61000-3-6）。实际工程中还有其他方法能较准确地确定zh（例如投切电容器组），应在标准中反映。3.3 关于配套的电能质量国家标准和电能质量配套的标准涉及电气设备、测量仪器、治理装置、试验方法和监管等方面，如2.3中所列，国内现有的一些标准大多数是依据iec和ieee标准而制定的（等同，修改采用或参考），这方面的标准缺额很大，而且缺乏监管机构，有的还不能真正实施。另外电能质量标准不能只限于国家标准，各个行业均有自身的特点，也应制定一些行业标准来配套。最近即将颁布的电力行业标准高压静止无功补偿装置（svc）系列标准（共五个部分：系统设计、晶闸管阀的试验、控制系统、现场试验和密闭式水冷却装置）是对国标svc很好补充。随着新的电能质量改善（治理）装置的不断诞生，标准化工作应及时跟进，以保证产品质量和相关产业健康地发展。搞好电能质量是一个大系统工程，事实上电能质量问题已渗透到很多领域，过去在电力规划、设计、运行和管理等规范或导则中，对电能质量问题关注不够。例如，调度规程中，没有规定预防谐波、负序和电压波动在某些方式下可能带来的危害；在电力规划设计规范中还只从可靠性要求（即断电频次、时间）出发将负荷分为一、二、三级，不涉及电能质量敏感性；从电能质量要求角度，目前国际上已将负荷按普遍负荷（common load）、敏感负荷（sensitive load）和要求严格的负荷（critical load）分三类，这两者在网络设计上有时是有矛盾的（例如，环网可以提高供电可靠性，然而增加了电压暂降的频次和深度，对敏感负荷不利，反而降低其可靠性），在规划设计阶段应仔细考虑。4 总结本文综述国内有关电能质量的法规、条例，指出应明确供、用电双方共同维护电气环境，尽快落实“同网同质同价”的必要性和迫切性；对电能质量国标做了较全面扼要地介绍，指出涉及指标不全面、可操作性差、规定不明确、适用范围小、有的指标过严以及“科学性”不够等等；指出电能质量是一个大系统工程，不仅应有相关国家标准，而且应根据行业特点制订相关的配套标准，同时也应在规划、设计、运行和管理等规范和导则中增加对电能质量的关注。参考文献1 林海雪. 关于加强电能质量管理的几个问题j. 电力设备，2003, 4(1):142 中华人民共和国电力法s. 1996年4月1日起实施3 电力供应与使用条例s. 1996年9月1日起实施4 林海雪. 电力系统中电压暂降和短时断电j. 供电用, 2002,19(1): 911, 135 林海雪. 电力系统中间谐波问题j. 供用电, 2001, 18(3): 696 林海雪. 公用电网谐波国标中的几个问题j. 电网技术，2003, 27(1): 67707 曲涛等. 关于澄清电网谐波与电磁兼容的若干问题j. 中国电力, 2001, 34(3): 29338 林海雪. 用户谐波电流限值的确定j. 供用电, 2004,21(6): 34, 189 林海雪. 英国电气协会工程导则g5/4评述j. 电网技术,2006, 30(13):909310 朔黄电气铁道工程滴流磴、原平南和东冶牵引变电站谐波和负序（基波）评估报告（m）. 山西省电力科学研究院试验报告（晋电科院试字第20042042004206号）11 林海雪、周胜军. 电气化铁路的谐波标准问题j. 中国电力,