（电气工程专业论文）高耗能用户电能质量测试分析与治理措施研究.pdf

华北电力大学工程硕士学位论文 摘要 传统电力发展是以电能供求平衡为出发点，然而现代电网中负荷结构己发生了 质的变化，随着电力电子技术的广泛使用，诸如家用电器的普及、工业电弧炉的使 用以及电气化铁道的发展，使主要负荷日趋非线性化，导致电网质量日趋下降。由 于高耗能企业在中西部地区迅猛发展，电力负荷呈急剧增长趋势，非线性冲击负荷 也在不断增加。这些负荷不仅对供电系统电能质量造成了严重的污染，而且导致高 耗能企业本身电耗增加、产品质量下降，这种情况在内蒙占 地区尤为突出。为解决 上述问题，本文基于对高耗能用户的用电设备各种运行状态下电流、电压、无功、 谐波、功率因数等参数进行实际的测试和分析，提出了相应的综合治理方案，从而 提高用户端以及电网的电能质量。 关键词:电网，电能质量分析，改善措施 ab s t rac t t h e d e v e l o p m e n t o f t r a d i t i o n a l e l e c t r i c p o w e r i s b a s e d u p o n t h e b a l a n c e o f e l e c t r i c e n e r g y s u p p l y i n g a n d d e ma n d i n g . c u r r e n t l y , t h e c h a n g e i n e l e c t r i c n e t w o r k h a s c o m e i n t o b e i n g q u a l i t a t i v e c h a n g e . wi t h e l e c t r i c a n d e l e c t r o n i c t e c h n o l o g y b e i n g a p p l i e d m o r e a n d m o r e , s u c h a s f a m i l y e l e c t r i c i n s t r u m e n t , i n d u s t r i a l a rc e l e c t r i c c o o k e r a n d e l e c t r i c a l r a i l w a y u s u a l l y b r i n g o n n o n l i n e a r c h a n g e , w h i c h h a s g r e a t l y r e d u c e d t h e e l e c t r i c n e t w o r k q u a l i t y . wi t h t h e c h a n g e o f e l e c t r i c p o w e r s h a r p l y i n c r e a s in g , w h i c h l e a d t o t h e d e v e l o p m e n t o f t h e h i g h l y e n e r g y d i s s i p a t i o n s c o r p o r a t i o n i n t h e m i d d l e - w e s t r e g i o n i n c h i n a , t h e n o n l i n e a r c h a n g e i n c r e a s e r a p i d l y . t h e n o n l i n e a r c h a n g e n o t o n l y p o l l u t e s t h e q u a l i t y o f t h e p o w e r s u p p l y s y s t e ms b u t a l s o i s h a r m f u l t o t h e h i g h l y e n e r g y d i s s i p a t i o n s c o r p o r a t i o n , w h i c h c a n i n c r e a s e e l e c t r i c c o n s u m i n g a n d r e d u c e p r o d u c t q u a l i t y . t h i s c a s e i s e x t r u d e d i n t h e i n n e r - mo n g o l i a r e g i o n . b a s e d o n p r a c t i c a l l y t e s t i n g a n d a n a l y z i n g o f t h e c u r r e n t , v o l t a g e , r e a c t i v e p o w e r p a r a m e t e r , h a r m o n i o u s w a v e , p o w e r f a c t o r o n a l l k i n d s o f o p e r a t i o n s t a t u s , a c o l l i g a t i o n p r o j e c t u s e d t o i m p r o v e t h e p o w e r q u a l i t y o f e l e c t r i c n e t w o r k a n d t h e u s e r i s p u t f o r w a r d . k e y w o r d : p o w e r n e t w o r k , p o w e r q u a l i t y a n a l y s i s , i m p r o v e m e n t m e t h o d . 华北电力大学工程硕士学位论文 摘要 传统电力发展是以电能供求平衡为出发点，然而现代电网中负荷结构己发生了 质的变化，随着电力电子技术的广泛使用，诸如家用电器的普及、工业电弧炉的使 用以及电气化铁道的发展，使主要负荷日趋非线性化，导致电网质量日趋下降。由 于高耗能企业在中西部地区迅猛发展，电力负荷呈急剧增长趋势，非线性冲击负荷 也在不断增加。这些负荷不仅对供电系统电能质量造成了严重的污染，而且导致高 耗能企业本身电耗增加、产品质量下降，这种情况在内蒙占 地区尤为突出。为解决 上述问题，本文基于对高耗能用户的用电设备各种运行状态下电流、电压、无功、 谐波、功率因数等参数进行实际的测试和分析，提出了相应的综合治理方案，从而 提高用户端以及电网的电能质量。 关键词:电网，电能质量分析，改善措施 ab s t rac t t h e d e v e l o p m e n t o f t r a d i t i o n a l e l e c t r i c p o w e r i s b a s e d u p o n t h e b a l a n c e o f e l e c t r i c e n e r g y s u p p l y i n g a n d d e ma n d i n g . c u r r e n t l y , t h e c h a n g e i n e l e c t r i c n e t w o r k h a s c o m e i n t o b e i n g q u a l i t a t i v e c h a n g e . wi t h e l e c t r i c a n d e l e c t r o n i c t e c h n o l o g y b e i n g a p p l i e d m o r e a n d m o r e , s u c h a s f a m i l y e l e c t r i c i n s t r u m e n t , i n d u s t r i a l a rc e l e c t r i c c o o k e r a n d e l e c t r i c a l r a i l w a y u s u a l l y b r i n g o n n o n l i n e a r c h a n g e , w h i c h h a s g r e a t l y r e d u c e d t h e e l e c t r i c n e t w o r k q u a l i t y . wi t h t h e c h a n g e o f e l e c t r i c p o w e r s h a r p l y i n c r e a s in g , w h i c h l e a d t o t h e d e v e l o p m e n t o f t h e h i g h l y e n e r g y d i s s i p a t i o n s c o r p o r a t i o n i n t h e m i d d l e - w e s t r e g i o n i n c h i n a , t h e n o n l i n e a r c h a n g e i n c r e a s e r a p i d l y . t h e n o n l i n e a r c h a n g e n o t o n l y p o l l u t e s t h e q u a l i t y o f t h e p o w e r s u p p l y s y s t e ms b u t a l s o i s h a r m f u l t o t h e h i g h l y e n e r g y d i s s i p a t i o n s c o r p o r a t i o n , w h i c h c a n i n c r e a s e e l e c t r i c c o n s u m i n g a n d r e d u c e p r o d u c t q u a l i t y . t h i s c a s e i s e x t r u d e d i n t h e i n n e r - mo n g o l i a r e g i o n . b a s e d o n p r a c t i c a l l y t e s t i n g a n d a n a l y z i n g o f t h e c u r r e n t , v o l t a g e , r e a c t i v e p o w e r p a r a m e t e r , h a r m o n i o u s w a v e , p o w e r f a c t o r o n a l l k i n d s o f o p e r a t i o n s t a t u s , a c o l l i g a t i o n p r o j e c t u s e d t o i m p r o v e t h e p o w e r q u a l i t y o f e l e c t r i c n e t w o r k a n d t h e u s e r i s p u t f o r w a r d . k e y w o r d : p o w e r n e t w o r k , p o w e r q u a l i t y a n a l y s i s , i m p r o v e m e n t m e t h o d . 二七.a口 尸明 本人郑重声明:此处所提交的- c 程硕士专业学位论文 高耗能用户电能质量测试 分析与治理措施研究 ，是本人在华北电力大学攻读工程硕士专业学位期间， 在导师指 导下进行的研究工作和取得的研究成果。 据木人所知，除了文中特别加以标注和致谢之 处外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包一含为获得华北电力大 学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名:口期: 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、 使用学位论文的规定， 即: 学校有权保怜、 并向有关部门送交学位论文的原件与 复印 件; 学校可以 采用影印、 缩印或其它复制于 段复制并保存学位论文; 学校可允许学位论文被查阅或借阅; 学校i q 一 以学术交流为 目 的 ， 复制赠送和交换学位论文: 同意学校可以 用不同方式在不同媒体上发表、 传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作 者 签 名 : 三 导师签名: 盗越 日期:期: 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章引言 1 . 1 选题背景和研究意义。 现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，其应用程度成为一个国家发展 水平的主要标志之一，电能质量问题在许多国家已经引起电力部门和用户的广泛关 注。电能既是一种经济、实用、清洁且容易控制和转换的能源形态，又是电力部门 向电力用户提供由发、供、用三方共同保证质量的一种特殊产品，因此，它同样具 有产品的若千特征，如可被测量、其质量可以用各种指标加以描述等。如今，电能 作为走进市场的商品，与其它商品一样，无疑也应讲求质量。 提供优质电能质量是由供用电双方共同保证的 ( 可以将发电厂视为理想的正弦 电压源) ，因而对电能质量日益关注的原因是多方面的，归纳起来主要有4 点: ( 一) 现代用电设备对电能质量的要求比传统设备更高。许多新的电器和装置 都带有 基于微处理机的控制器和功率电子器件，它们对各种磁干扰都极为敏感。 ( 二)对电力系统允许总效率的重视程度不断加强，特别在用电设备方面表现 突出。但这些设备的使用又会导致电网谐波污染 广义称电气环境污染) ， 致使供电 电压干扰水平加重，对电力系统运行带来直接的或潜在的危害。为降低损耗和提高 功率因数而采用的关联电容补偿器，以及大量的用户电子设备等。 ( 三) 电力用户己 提高了 对电能质量的认识， 正在了解如供电间断、电压暂降、 电路通断引起的暂态现象等实际问题。为满足高效生产流程的需要，维护用电设备 的正常运行，越来越多的用户向电力部门提出了高质量供电的要求，甚至通过签订 供电合同和质量协议的方式以获得保证。 ( 四)电力网的各个部分都是相互联系的，因此综合协调处理至关重要。任何 一个局部的故障或事件都有可能造成大面积的影响，甚至是重大损失。这迫使供电 部门在保证向用户提供优质电力的同时。还需极力避免遭受用电设备产生的电力干 扰，维护电网安全运行。因此电能质量己经成为一项系统工程问题。 近几年，随着内蒙地区工业迅整发展以 及国家产业结构的调整，乌盟地区兴建 了许多生产电石、硅铁、硅锰的高耗能企业，成为蒙西电网增长最快的地区，这些 企业在带动经济效益和带动地区经济发展的同时， 也带来一些负面影响， 造成地区电 网电压不稳定及谐波和负序污染，己对电力系统的安全稳定运行构成威胁，所以如 何改善乌盟地区的电能质量己成为一个急需关注的问题。 1 . 2 国内外关于电能质量问题的研究现状 信息社会对供电质量提出了新的挑战。 从历史的发展来看， 早在6 0 年代，国外 就己 经开始认识到电能质量的重要性，并着手从事有关课题的研究。i e e e 和 工 e e 等 国际知名学术刊物上也发表了大量有关电能质量的论文，就电能质量的定义、分类、 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章引言 1 . 1 选题背景和研究意义。 现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，其应用程度成为一个国家发展 水平的主要标志之一，电能质量问题在许多国家已经引起电力部门和用户的广泛关 注。电能既是一种经济、实用、清洁且容易控制和转换的能源形态，又是电力部门 向电力用户提供由发、供、用三方共同保证质量的一种特殊产品，因此，它同样具 有产品的若千特征，如可被测量、其质量可以用各种指标加以描述等。如今，电能 作为走进市场的商品，与其它商品一样，无疑也应讲求质量。 提供优质电能质量是由供用电双方共同保证的 ( 可以将发电厂视为理想的正弦 电压源) ，因而对电能质量日益关注的原因是多方面的，归纳起来主要有4 点: ( 一) 现代用电设备对电能质量的要求比传统设备更高。许多新的电器和装置 都带有 基于微处理机的控制器和功率电子器件，它们对各种磁干扰都极为敏感。 ( 二)对电力系统允许总效率的重视程度不断加强，特别在用电设备方面表现 突出。但这些设备的使用又会导致电网谐波污染 广义称电气环境污染) ， 致使供电 电压干扰水平加重，对电力系统运行带来直接的或潜在的危害。为降低损耗和提高 功率因数而采用的关联电容补偿器，以及大量的用户电子设备等。 ( 三) 电力用户己 提高了 对电能质量的认识， 正在了解如供电间断、电压暂降、 电路通断引起的暂态现象等实际问题。为满足高效生产流程的需要，维护用电设备 的正常运行，越来越多的用户向电力部门提出了高质量供电的要求，甚至通过签订 供电合同和质量协议的方式以获得保证。 ( 四)电力网的各个部分都是相互联系的，因此综合协调处理至关重要。任何 一个局部的故障或事件都有可能造成大面积的影响，甚至是重大损失。这迫使供电 部门在保证向用户提供优质电力的同时。还需极力避免遭受用电设备产生的电力干 扰，维护电网安全运行。因此电能质量己经成为一项系统工程问题。 近几年，随着内蒙地区工业迅整发展以 及国家产业结构的调整，乌盟地区兴建 了许多生产电石、硅铁、硅锰的高耗能企业，成为蒙西电网增长最快的地区，这些 企业在带动经济效益和带动地区经济发展的同时， 也带来一些负面影响， 造成地区电 网电压不稳定及谐波和负序污染，己对电力系统的安全稳定运行构成威胁，所以如 何改善乌盟地区的电能质量己成为一个急需关注的问题。 1 . 2 国内外关于电能质量问题的研究现状 信息社会对供电质量提出了新的挑战。 从历史的发展来看， 早在6 0 年代，国外 就己 经开始认识到电能质量的重要性，并着手从事有关课题的研究。i e e e 和 工 e e 等 国际知名学术刊物上也发表了大量有关电能质量的论文，就电能质量的定义、分类、 华北电力大学工程硕士学位论文 数学分析手段、统计分析方法及在电力系统运行中的应用展开了较为广泛、深入的 探讨。 从8 0 年代末开始电力工业引入竞争机制， 开放电力市场成为世界潮流。 随着高 性能电力电子元器件的出现以及微处理器和微电子技术、信息技术和控制技术的发 展，同时也是为了适应电力市场的需求， 美国的n . g . h i n g o r a n i 博士于1 9 8 6 年提出 了灵活交流输电系统 ( f a c t s -f l e x i b i e a c t r a n s m i s s i o n s y s t e m ? ，也称柔性交流 输电系统，它主要通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流，使输送容量 接近线路的热稳极限，是提高输电系统输送容量的有效措施:在 1 9 8 8年又提出了 c u s t o m p o w e r ，即用户电力技术的概念，这是一种应用现代电力电子技术、计算 机技术和控制技术，按用户特定要求提供电力供应并实现对电能质量控制的技术。 我国一些学者称世界c u s t o m p o w e r 为d f a c t s认为是f a c t s 技术在配电系统应用的 延伸，并做了大量的研究。 目前，各国在电能质量的问题的研究方面，取得了一些进展，但仍有很多问题 难以达成共识。其中较为突出的问题有:电能质量的定义及以此为基础的电能质量 等级的划分;对各瞬变量的实时检测及有效补偿;为改进电能质量问题，变电站、 用户及装餐生产厂家之间的合作与协调:合理的电能质量评估体系的建立等。为解 决这些难题，科研工作者也在不懈的努力，对一些问题提出了独到的见解，研制出 一些新型试验装置。日木、美国、德国等发达i l 家投入运行的试验装i已取得了预 期的效果。 针对影响电能质量的各个指标，国外一些新型设备不断被推出，如:有源电力 滤波器和无源滤波器、电能质量调节器、配电用串联电容器、动态电压恢复器、功 率因数校正电容器、超导磁能贮存系统、静态电子分接开关、固态转移开关、固态 断路器、静止无功补偿器、晶闸管开关电容器、不间断电源等等，这些装置主要是 采用电力电子技术，其中一些装置如s v c , t s c , a p f , d v r己相当成熟，其产品开始 进入在量实用化阶段。 迄今为止，国内在电能质量控制方面的研究大多局限在谐波问题的范畴。刚刚 提出和开发一些改善电能质量的补偿装置，包括各种有源电力滤波器 ( apf ) 、动 态无功补偿量 ( s v c ) 、电能质量综合补偿装置 ( 即统一电能质量调节器)( u p q c ) 以 及动态电压恢复器 d vr)等。在我国;有源电力滤波器主面的研究仍处于试 验阶段。有关有源电力滤波器的研究主要集中在并联型、混合型，也已开始研究串 联型。研究最成熟的滤波器是并联型，而且主要以理论研究和实验研究为主。理论 上涉及到了 大正弦条件下功率的定义、畸变分量的瞬时检测方法、有源电力滤波器 的稳态和动态特性研究等。 华北电力大学工程硕士学位论文 1 . 3 本文所做的工作 随着蒙西电网快速发展，电网负荷急剧增加，其中由于冲击性，非线性负荷容 量和数量不断增加， 尤其乌盟电区高耗能企业迅速发展，造成了电力系统电压、电流 正弦波畸变和电能质量的下降，给电力系统包括用户的安全，经济运行带来了危害 和影响。 本文将针对高耗能用户的用电特点进行分析，并进行大量电能质量的实测，通 过分析提出一些治理方案，具体从几个方面进行研究。 ( 一)分析各电能质量指标的定义和特点，以及现代供电网电能质量的现状和 发展情配，并论述提高电网电能质量的意义。 ( 二) 分别对乌盟地区1 0 所变电站以及高耗能用户进行实地测量， 对接入方式 不同的l l a x v , 3 5 ic v , 1 0 k v 的各个高耗能用户的电能质量进行深入分析。 ( 三)通地大量的实测数据，分别制定出在变电站内和高耗能用户厂内电能质 量改善方面的治理措施和建议。 华北电力大学工程硕士学位论文 第二章电能质量的基本概念及特点 2 . 1 电能质量的含义 电能质量是指通过公用电网给用户端的交流电能的品质。 理想状态的公用电网 应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。围绕电能质量的含义，从不同 角度理解通常包括: ( 1 )电压质量。 是以实际电压与理想电压的偏差， 反映供电企业向用户供应的电能 是否合格的概念。这个定义能包括大多数电能质量问题，但不能包括频率造成的电 能质量问题，也不包括用电设备对电网质量的影响和污染。 ( 2 ) 电流质量。 反映了与电压质量有密切关系的电流的变化， 是电力用户除对交流 电源有恒定频率、正弦波形的要求以外，还要求电流波形与供电电压相位以保证高 功率因素运行，这个定义有助于电网电能质量的改善和降低线损，但不能概括大多 数因电压原因造成的电能质量问题。 ( 3 )供电质量。 其技术含义是指电压质量和供电可靠性， 非技术含义是指服务质量。 包括供电企业对用户投诉的反映速度以及电价组成的合理性、透明度等。 ( 4 )用电 质量。包括电流质量与反映供用电双方相互作用和影响中的用电方的权 利、责任和义务，也包括电力用户是否按期、如数交纳电费等。 国内外对电能质量确切的定义至今尚没有形成统一的共识。但大多数专家认 为，对现代电能质量的定义理解为 “ 导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流 或频率偏差，造成用电设备故障或错误动作的任何电力问题都是电能质量问题， ”根 据这一定义，电能质量除了保证额定电压和额定频率下的正弦波形外，还包括所有 电压瞬变现象，如冲击脉冲、电压下跌、瞬时间断等。这个定义包括了电能质量问 题的成因和后果，当然这里的 “ 偏差”应作广义的理解，它还包括供电可靠性的问 题。 2 . 2 电能质量的指标 2 . 2 . 1 电力系统频率 电力系统频率是指电力系统统一的一种运行参数，国家标准 g b / t 1 5 9 4 5 -1 9 9 5 电力系统频率允许偏差 规定以5 0 h z 正弦波作为我国电力系统的标准频率( 工频) ， 并规定电 力系统正常的频率标准为5 0 h = 1 0 . 2 h , 。当系统容量较小时，可放宽到 5 0 h z 士。 . 5 h z 。 但 g b / t 1 5 9 4 5 -1 9 9 5 电力系统频率允许偏差中并没有说明系统容量大 小的界限， 全国供用电规则中规定了供电局供电频率的允许偏差: 电网容量在3 0 0 0 m w 及以上者为0 . 2 h , ;电网容量在3 0 0 0 m w 及以下者为0 . 5 h z 。实际运行中，我国各跨省 电 力 系统 频率的 允许 偏差都保持 在+ 0 . 1 - 0 . i h , 的 范围内。因 此;电 压频率目 前在电 华北电力大学工程硕士学位论文 第二章电能质量的基本概念及特点 2 . 1 电能质量的含义 电能质量是指通过公用电网给用户端的交流电能的品质。 理想状态的公用电网 应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。围绕电能质量的含义，从不同 角度理解通常包括: ( 1 )电压质量。 是以实际电压与理想电压的偏差， 反映供电企业向用户供应的电能 是否合格的概念。这个定义能包括大多数电能质量问题，但不能包括频率造成的电 能质量问题，也不包括用电设备对电网质量的影响和污染。 ( 2 ) 电流质量。 反映了与电压质量有密切关系的电流的变化， 是电力用户除对交流 电源有恒定频率、正弦波形的要求以外，还要求电流波形与供电电压相位以保证高 功率因素运行，这个定义有助于电网电能质量的改善和降低线损，但不能概括大多 数因电压原因造成的电能质量问题。 ( 3 )供电质量。 其技术含义是指电压质量和供电可靠性， 非技术含义是指服务质量。 包括供电企业对用户投诉的反映速度以及电价组成的合理性、透明度等。 ( 4 )用电 质量。包括电流质量与反映供用电双方相互作用和影响中的用电方的权 利、责任和义务，也包括电力用户是否按期、如数交纳电费等。 国内外对电能质量确切的定义至今尚没有形成统一的共识。但大多数专家认 为，对现代电能质量的定义理解为 “ 导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流 或频率偏差，造成用电设备故障或错误动作的任何电力问题都是电能质量问题， ”根 据这一定义，电能质量除了保证额定电压和额定频率下的正弦波形外，还包括所有 电压瞬变现象，如冲击脉冲、电压下跌、瞬时间断等。这个定义包括了电能质量问 题的成因和后果，当然这里的 “ 偏差”应作广义的理解，它还包括供电可靠性的问 题。 2 . 2 电能质量的指标 2 . 2 . 1 电力系统频率 电力系统频率是指电力系统统一的一种运行参数，国家标准 g b / t 1 5 9 4 5 -1 9 9 5 电力系统频率允许偏差 规定以5 0 h z 正弦波作为我国电力系统的标准频率( 工频) ， 并规定电 力系统正常的频率标准为5 0 h = 1 0 . 2 h , 。当系统容量较小时，可放宽到 5 0 h z 士。 . 5 h z 。 但 g b / t 1 5 9 4 5 -1 9 9 5 电力系统频率允许偏差中并没有说明系统容量大 小的界限， 全国供用电规则中规定了供电局供电频率的允许偏差: 电网容量在3 0 0 0 m w 及以上者为0 . 2 h , ;电网容量在3 0 0 0 m w 及以下者为0 . 5 h z 。实际运行中，我国各跨省 电 力 系统 频率的 允许 偏差都保持 在+ 0 . 1 - 0 . i h , 的 范围内。因 此;电 压频率目 前在电 华北电力大学工程硕士学位论文 能质量中最有保障。 2 . 2 . 2 供电电压允许偏差 供电电压允许偏差是指电力系统各处的电压偏离其额定值的百分比。目前， g b 1 2 3 2 5 -1 9 9 0( 供电电压允许偏差中规定:电压允许偏差是在正常运行条件下应 保持电网各点电压在额定的水平上。其中:3 5 k v及以上供电和对电压质量有特殊要 求的用户为额定电压的+ 5 % - 5 % ; l o k v 及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的 + 7 % - 7 % ;低压照明用户为额定电压的+ 5 % - - 1 0 % a 由于电网各点的电压调节不同于频率的调节，可由电网统一进行，又由于电网 各点电压主要反映了该点无功功率的供需关系，因此电压调节一般采取了无功就地 平衡的方式进行无功功率补偿，并及时调整无功功率补偿量，以从源头上解决问题。 也有采取调整同步发电机励磁电流的方式，以产生超前或滞后的无功功率，从而达 到改善网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。还有利用有载调压变压器，采 取对电压偏差及时调整的方式。因为从总体上考虑，无功负荷只宜补偿到功率因数 0 . 9 00 . 9 5 ，但仍然有一部分变化无功负荷要电网供给，从而产生电压偏差，这就需 要分区采取 一 些有效的技术手段，而有载调压变压器就是有效而经济的措施之一。 2 . 2 . 3电压的波动和闪变 电压波动和闪变是指电压幅值在一定范围内有规则变动时，电压最大值与最小 值之差相对额定电压的百分比， 或电压幅值不超过。 . 9 p . u , 1 . l p . u标么值) 的一系列 随机变化。这种电压变化被称为闪变，以表达电压波动对照明灯的视觉影响。因此， 闪变是说明对 一 不同频率电压波动引起灯闪的敏感程度及引起闪变刺激性程度的电压 波动值，是人眼对灯闪的一种主观感觉 对用户负荷引起的闪变限值，是根据用户负荷的大小、协议用电容量占供电容 量的比例及系统电压等级规定的。电力系统公共供电点由冲击负荷产生的电压波动 允许值的百分数，分三级作不同的规范和限制。 ( 1 ) l o k v 及以下为 2 . 5 0 ( 2 ) 3 5 1 1 0 k v 为 2 . 0 0 ( 3 ) 2 2 0 k v 及以上为 1 . 6 . g b 1 2 3 2 6 -2 0 0 0 电压允许波动和闪变特别规定了各级电压下的闪变限制值， 它适用于由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能造成人对灯闪明 显感觉的场合。 2 . 2 . 4电压的暂降和电压上升 ( i )电压暂降是指由于系统故障或干扰造成用户持续时间 0 . 5周波至 l m i n内 下降到额定电 压或电流的 1 0 % - 9 0 % 。即幅值为 0 . 知. u . 沁. 9 p . u .( 标么 值) 时系统频 率仍为标称值， 然后又恢复到正常水平。 国际上普遍认为， 电压幅值低于0 . 1 p . u .( 标 华北电力大学工程硕士学位论文 能质量中最有保障。 2 . 2 . 2 供电电压允许偏差 供电电压允许偏差是指电力系统各处的电压偏离其额定值的百分比。目前， g b 1 2 3 2 5 -1 9 9 0( 供电电压允许偏差中规定:电压允许偏差是在正常运行条件下应 保持电网各点电压在额定的水平上。其中:3 5 k v及以上供电和对电压质量有特殊要 求的用户为额定电压的+ 5 % - 5 % ; l o k v 及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的 + 7 % - 7 % ;低压照明用户为额定电压的+ 5 % - - 1 0 % a 由于电网各点的电压调节不同于频率的调节，可由电网统一进行，又由于电网 各点电压主要反映了该点无功功率的供需关系，因此电压调节一般采取了无功就地 平衡的方式进行无功功率补偿，并及时调整无功功率补偿量，以从源头上解决问题。 也有采取调整同步发电机励磁电流的方式，以产生超前或滞后的无功功率，从而达 到改善网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。还有利用有载调压变压器，采 取对电压偏差及时调整的方式。因为从总体上考虑，无功负荷只宜补偿到功率因数 0 . 9 00 . 9 5 ，但仍然有一部分变化无功负荷要电网供给，从而产生电压偏差，这就需 要分区采取 一 些有效的技术手段，而有载调压变压器就是有效而经济的措施之一。 2 . 2 . 3电压的波动和闪变 电压波动和闪变是指电压幅值在一定范围内有规则变动时，电压最大值与最小 值之差相对额定电压的百分比， 或电压幅值不超过。 . 9 p . u , 1 . l p . u标么值) 的一系列 随机变化。这种电压变化被称为闪变，以表达电压波动对照明灯的视觉影响。因此， 闪变是说明对 一 不同频率电压波动引起灯闪的敏感程度及引起闪变刺激性程度的电压 波动值，是人眼对灯闪的一种主观感觉 对用户负荷引起的闪变限值，是根据用户负荷的大小、协议用电容量占供电容 量的比例及系统电压等级规定的。电力系统公共供电点由冲击负荷产生的电压波动 允许值的百分数，分三级作不同的规范和限制。 ( 1 ) l o k v 及以下为 2 . 5 0 ( 2 ) 3 5 1 1 0 k v 为 2 . 0 0 ( 3 ) 2 2 0 k v 及以上为 1 . 6 . g b 1 2 3 2 6 -2 0 0 0 电压允许波动和闪变特别规定了各级电压下的闪变限制值， 它适用于由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能造成人对灯闪明 显感觉的场合。 2 . 2 . 4电压的暂降和电压上升 ( i )电压暂降是指由于系统故障或干扰造成用户持续时间 0 . 5周波至 l m i n内 下降到额定电 压或电流的 1 0 % - 9 0 % 。即幅值为 0 . 知. u . 沁. 9 p . u .( 标么 值) 时系统频 率仍为标称值， 然后又恢复到正常水平。 国际上普遍认为， 电压幅值低于0 . 1 p . u .( 标 华北电力大学工程硕士学位论文 能质量中最有保障。 2 . 2 . 2 供电电压允许偏差 供电电压允许偏差是指电力系统各处的电压偏离其额定值的百分比。目前， g b 1 2 3 2 5 -1 9 9 0( 供电电压允许偏差中规定:电压允许偏差是在正常运行条件下应 保持电网各点电压在额定的水平上。其中:3 5 k v及以上供电和对电压质量有特殊要 求的用户为额定电压的+ 5 % - 5 % ; l o k v 及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的 + 7 % - 7 % ;低压照明用户为额定电压的+ 5 % - - 1 0 % a 由于电网各点的电压调节不同于频率的调节，可由电网统一进行，又由于电网 各点电压主要反映了该点无功功率的供需关系，因此电压调节一般采取了无功就地 平衡的方式进行无功功率补偿，并及时调整无功功率补偿量，以从源头上解决问题。 也有采取调整同步发电机励磁电流的方式，以产生超前或滞后的无功功率，从而达 到改善网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。还有利用有载调压变压器，采 取对电压偏差及时调整的方式。因为从总体上考虑，无功负荷只宜补偿到功率因数 0 . 9 00 . 9 5 ，但仍然有一部分变化无功负荷要电网供给，从而产生电压偏差，这就需 要分区采取 一 些有效的技术手段，而有载调压变压器就是有效而经济的措施之一。 2 . 2 . 3电压的波动和闪变 电压波动和闪变是指电压幅值在一定范围内有规则变动时，电压最大值与最小 值之差相对额定电压的百分比， 或电压幅值不超过。 . 9 p . u , 1 . l p . u标么值) 的一系列 随机变化。这种电压变化被称为闪变，以表达电压波动对照明灯的视觉影响。因此， 闪变是说明对 一 不同频率电压波动引起灯闪的敏感程度及引起闪变刺激性程度的电压 波动值，是人眼对灯闪的一种主观感觉 对用户负荷引起的闪变限值，是根据用户负荷的大小、协议用电容量占供电容 量的比例及系统电压等级规定的。电力系统公共供电点由冲击负荷产生的电压波动 允许值的百分数，分三级作不同的规范和限制。 ( 1 ) l o k v 及以下为 2 . 5 0 ( 2 ) 3 5 1 1 0 k v 为 2 . 0 0 ( 3 ) 2 2 0 k v 及以上为 1 . 6 . g b 1 2 3 2 6 -2 0 0 0 电压允许波动和闪变特别规定了各级电压下的闪变限制值， 它适用于由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能造成人对灯闪明 显感觉的场合。 2 . 2 . 4电压的暂降和电压上升 ( i )电压暂降是指由于系统故障或干扰造成用户持续时间 0 . 5周波至 l m i n内 下降到额定电 压或电流的 1 0 % - 9 0 % 。即幅值为 0 . 知. u . 沁. 9 p . u .( 标么 值) 时系统频 率仍为标称值， 然后又恢复到正常水平。 国际上普遍认为， 电压幅值低于0 . 1 p . u .( 标 华北电力大学工程硕士学位论文 么值) 或大于o . 5 个周波的供电中断对敏感用户和严格用户而言都属于断电故障。电 压暂降可能造成某些用户的生产停顿或次品率增加，而供电恢复时间取决于自动重 合闸或自动功能转换装置的动作时间，因此传统的机械式断路器已不能满足对敏感 和严格用电负荷的需求，目前主要采取的方案是利用高速固态切换开关 s s t s 、动态 电压恢复器d v r 或利用不间断电源u p s 作后备电源并配合固态电子开关等措施。 2 . 2 . 5 谐波 谐波是一种波形畸变现象，按其定义来说是在稳态情况下出现的，而且其频率是 基波频率的整数倍 ( 不包括间谐波) 。谐波形成的主要原因包括:电力电子设备及其 新技术的大量采用，如换流器等大容量电力晶闸管设备的非线性负荷大量增加，以 及各类家用电器普及使用等等，这些设备从电m的各个供电点，向电力系统注入大 量谐波;为节省原材料，铁芯设备的工作点进入饱和区，引起谐波的增加;电弧炉 用户和电力机车的增多及其容量增加等等，这些因素都使电网增加了谐波含量。 2 . 3 改善电能质量的意义 从市场经济的商品质量这个普遍意义讲，了解电能质量，改善电能质量是必不 可少的。改善电能质量的意义可简要概括为以一下 几点: ( 幼 是保证电力系统安全 ( 包括用户设备的用电安全) ，稳定、经济运行的必 要条件，是电网运行水平高低的重要标志，同时也是电力企业用电管理水平考核的 重要指标。 ( 2 )是提高国民经济总体效益、用电效益 ( 节能、降损)和改善电气环境，以 及工业生产可持续发展的技术保证。 ( 3 )是面向电力市场、适应竞争机制强有力的手段。 ( 4 )通过建立和健全电能质量的全面管理，保障各行各业的正常用电秩序，为 千家万户提供安全可靠的电能。 华北电力大学工程硕士学位论文 么值) 或大于o . 5 个周波的供电中断对敏感用户和严格用户而言都属于断电故障。电 压暂降可能造成某些用户的生产停顿或次品率增加，而供电恢复时间取决于自动重 合闸或自动功能转换装置的动作时间，因此传统的机械式断路器已不能满足对敏感 和严格用电负荷的需求，目前主要采取的方案是利用高速固态切换开关 s s t s 、动态 电压恢复器d v r 或利用不间断电源u p s 作后备电源并配合固态电子开关等措施。 2 . 2 . 5 谐波 谐波是一种波形畸变现象，按其定义来说是在稳态情况下出现的，而且其频率是 基波频率的整数倍 ( 不包括间谐波) 。谐波形成的主要原因包括:电力电子设备及其 新技术的大量采用，如换流器等大容量电力晶闸管设备的非线性负荷大量增加，以 及各类家用电器普及使用等等，这些设备从电m的各个供电点，向电力系统注入大 量谐波;为节省原材料，铁芯设备的工作点进入饱和区，引起谐波的增加;电弧炉 用户和电力机车的增多及其容量增加等等，这些因素都使电网增加了谐波含量。 2 . 3 改善电能质量的意义 从市场经济的商品质量这个普遍意义讲，了解电能质量，改善电能质量是必不 可少的。改善电能质量的意义可简要概括为以一下 几点: ( 幼 是保证电力系统安全 ( 包括用户设备的用电安全) ，稳定、经济运行的必 要条件，是电网运行水平高低的重要标志，同时也是电力企业用电管理水平考核的 重要指标。 ( 2 )是提高国民经济总体效益、用电效益 ( 节能、降损)和改善电气环境，以 及工业生产可持续发展的技术保证。 ( 3 )是面向电力市场、适应竞争机制强有力的手段。 ( 4 )通过建立和健全电能质量的全面管理，保障各行各业的正常用电秩序，为 千家万户提供安全可靠的电能。 华北电力大学 程硕士学位论文 第三章 高耗能企业对电能质量影响的分析 3 . 1 对电网电能质量产生影响的几种用电特性 a ， 电弧炉 电弧炉是电力系统各类波动性负荷中对电压波动影响最大的负荷. 电弧炉运行 的一个显著特点是， 电极和金属碎料间频繁地发生短路， 而当熔化的金属碎料从电极 上落下时电弧熄灭， 没有电流通过. 这种随机性的、从短路到开路的过渡过程会产生 剧烈的电流波动。当电弧炉的波动负荷电流流过供电网时，相应的电压波动就会加 在电网公共连接点 ( p c c )上，而且实测数据表明:电弧炉的波动电压是调幅波，其 载频为工频，调幅的频率在2 - 1 5 h z ,这就导致照明灯的闪烁。 中等容量及以上电弧炉对电网的冲击较大，因此，在电气接线和无功补偿方面 往往给予充分的考虑，但对小容量电弧炉，往往重视不够，如果电弧炉没有任何无 功补偿设备，而且供电系统的强度不够时，将会给电网的公共连接点带来较大的电 压波动和闪变，严重时将影响公共连接点其他用户的正常用电。 1 , 普通交流电弧炉的冶炼过程大至分为三个阶段， 即冶炼期、 熔化期和精炼期， 冶炼周期约为3 h - 8 h ,熔化期约为0 . 5 h - 2 h ， 在熔化期内负荷为三相不对称的波动性 负荷，电流不稳定