电能质量分析及测试方法.ppt

电能质量分析及测试方法 电能质量定义 电能质量 PowerQuality 从普遍意义上讲是指优质供电 包括电压质量 电流质量 供电质量和用电质量 其可以定义为 导致用电设备故障或不能正常工作的电压 电流或频率的偏差 其内容包括频率偏差 电压偏差 电压波动与闪变 三相不平衡 暂时或瞬态过电压 波形畸变 谐波 电压暂降 中断 暂升以及供电连续性等 电能质量参数介绍 GB 电网频率我国电力系统的标称频率为50Hz GB T15945 2008 电能质量电力系统频率偏差 中规定 电力系统正常运行条件下频率偏差限值为 0 2Hz 当系统容量较小时 偏差限值可放宽到 0 5Hz 标准中没有说明系统容量大小的界限 在 全国供用电规则 中规定 供电局供电频率的允许偏差 电网容量在300万千瓦及以上者为 0 2HZ 电网容量在300万千瓦以下者 为 0 5HZ 实际运行中 从全国各大电力系统运行看都保持在不大于 0 1HZ范围内 电压偏差GB T12325 2008 电能质量供电电压偏差 中规定 35kV及以上供电电压正 负偏差的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土7 220V单相供电电压偏差为标称电压的 7 10 三相电压不平衡GB T15543 2008 电能质量三相电压不平衡 中规定 电力系统公共连接点电压不平衡度限值为 电网正常运行时 负序电压不平衡度不超过2 短时不得超过4 低压系统零序电压限值暂不做规定 但各相电压必须满足GB T12325的要求 接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为1 3 短时不超过2 6 公用电网谐波GB T14549 93 电能质量公用电网谐波 中规定 6 220kV各级公用电网电压 相电压 总谐波畸变率是0 38kV为5 0 6 10kV为4 0 35 66kV为3 0 110kV为2 0 用户注入电网的谐波电流允许值应保证各级电网谐波电压在限值范围内 所以国标规定各级电网谐波源产生的电压总谐波畸变率是 0 38kV为2 6 6 10kV为2 2 35 66kV为1 9 110kV为1 5 对220kV电网及其供电的电力用户参照本标准110kV执行 波动和闪变GB T12326 2008 电能质量电压波动和闪变 规定 电力系统公共连接点 在系统运行的较小方式下 以一周 168h 为测量周期 所有长时间闪变值Plt满足 110kV Plt 1 110kV Plt 0 8 以及单个用户的相关规定 电能质量的电压参数分析 电压不平衡是指三相电压的幅值或相位不对称 不平衡的程度用不平衡度 电压负序分量和正序分量的均方根值百分比 来表示 典型的三相不平衡是指不平衡度超过2 短时超过4 在电力系统中 各种不平衡工业负荷以及各种接地短路故障都会导致三相电压的不平衡 过电压是指持续时间大于1分钟 幅值大于标称值的电压 典型的过电压值为1 1 1 2倍标称值 过电压主要是由于负载的切除和无功补偿电容器组的投入等过程引起 另外 变压器分接头的不正确设置也是产生过电压的原因 欠电压是指持续时间大于1分钟 幅值小于标称值的电压 典型的欠电压值为0 8 0 9倍标称值 其产生的原因一般是由于负载的投入和无功补偿电容器组的切除等过程 另外 变压器分接头的错误设置也是欠电压产生的原因 电压骤降是指在工频下 电压的有效值短时间内下降 典型的电压骤降值为0 1 0 9倍标称值 持续时间为0 5个周期到1分钟 电压骤降产生的原因主要有电力系统发生故障 如系统发生接地短路故障 大容量电机的启动和负载突增也会导致电压骤降 电压骤升是指在工频下 电压的有效值短时间内上升 典型的电压骤升值为1 1 1 8倍标称值 持续时间为0 5个周期到1分钟 电压骤升产生的原因主要有电力系统发生故障 如系统发生单相接地等故障 大容量电机的停止和负载突降也是电压骤升的重要原因 供电中断是指在一段时间内 系统的一相或多相电压低于0 1倍标称值 瞬时中断定义为持续时间在0 5个周期到3秒之间的供电中断 短时中断的持续时间在3 60秒之间 而持久停电的持续时间大于60秒 电压瞬变又称为瞬时脉冲或突波 是指两个连续的稳态之间的电压值发生快速的变化 其持续时间很短 电压瞬变按照电压波形的不同分为两类 一是电压瞬时脉冲 是指叠加在稳态电压上的任一单方向变动的电压非工频分量 二是电压瞬时振荡 是指叠加在稳态电压的同时包括两个方向变动的电压非工频分量 电压瞬变可能是由闪电引起的 也可能是由于投切电容器组等操作产生的开关瞬变 电压切痕是一种持续时间小于10ms的周期性电压扰动 它是由于电力电子装置换相造成的 它使电压波形在一个周期内有超过两个的过零点 由于其频率非常高 用常规的谐波分析设备无法测出 因此以前一直未把此项作为电压质量的一个指标 仪器介绍 采用Fluke公司NORMA4000宽频带功率分析仪 仪器特性 1 3相 集成系统直接输入量程 0 3V 1000V0 03A 10A 0 06A 20A带宽DC至10MHz采样速度1MHz 341KHz不间断平均值4MB存储器 综合指标 NORMA4000功率分析仪可准确测量电流和电压计算有功 无功 视在功率和其他参量仪器精度在很宽范围内不受波形 频率和相移等变化的影响谐波分析可至采样率的一半DSO功能可将数值以波形形式显示分析仪的硬件可通过标准接口RS232进行升级 高精度 功率分析仪NORMA4000可用于测量宽频带宽从DC至几MHz的信号 输入通道采用直流耦合方式和高质量的脉冲放大器匹配为获得稳定的测量精度 在短时间内能参照稳定的电压基准值自动进行零点偏移校准使用全新的阻碍技术 所有电压电流通道均具有高隔离性和共模抑制 也适用于非常复杂的测量应用 环境条件 工作温度范围 5 35 储存温度范围 20 50 气候等级 KYGDIN40040标准 最大85 相对湿度 无凝点电源 85 264VAC 50 60Hz DC100 260V约40VA 测试量程 电压 8个量程 0 3 1 3 10 30 100 300 1000V峰值量程 2 range采样频率 1 3MHz 电流 8个量程 30 100mA 0 3 1 3 10 30 100 300A采样频率 1 3MHz 测量值 对每相不间断计算平均值 在三相系统中 可计算总功率和三相电压电流平均值 在同步采样模式下还可计算这些值的基波值H01有效值Urms 校正平均值Urm 平均值Um 峰值Up Up Upp 峰值因数Ucf 波形因数Uff 基波含量Ufc 总畸变因数Uthd 有效值Irms 校正平均值Irm 平均值Im 峰值Ip Ip Ipp 峰值因数Icf 波形因数Iff 基波含量Ifc 总畸变因数Ithd有功功率 P W 无功功率 Q Var 视在功率 S VA 功率因数 COS 相角积分功能可对P Q S Um Im进行积分 电能质量测试过程 目前各个事业部需要测试的电能质量问题主要集中在电机功率 电流等问题 谐波测量很少 下面主要介绍下测试机床电机功率及电流 电压的过程 测试的功率包括机械功率P 无功功率Q 视在功率S及电机功率因数 电流测试主要为电流有效值 电压也为有效值测量 实验步骤 查看机床电气柜电气连接部分 找到控制主轴电机线路 确定连接线路方案机床下电 将仪器的连入电路连线之后检查线路是否有短路及漏电 确保安全连接机床上电 将仪器与电脑连接 打开测试软件 检查相序是否连接正确按照设计要求参数进行电能质量测量 仪器后端面板 背部接线端说明 操作控件和显示屏 显示屏说明 状态符号说明 导览和测量键说明 功能 PowerAnalyzer可用于分析直流电流和数兆赫的交流电流 可精确测量最高1000V的电压值和最大20A的电流 取决于设备所安装的测量模块 同时计算相应的有功功率 无功功率和视在功率 误差范围在0 03 和0 3 之间 对于直流和频率在数兆赫以内的交流 测量不受波形 频率或相位的影响 如果连接分流器或钳表 可扩大测量量程 当使用第三方分流器或钳表来扩大量程时 应当考虑由这些设备所带来的额外误差 本设备最多可在六个通道上进行同时测量 显示界面 三相测量连接 测量设置 常规设置 将光标移至RS232行中的第一个字段 给波特率 数据位 奇偶校验位 停止位以及 握手 协议输入设置值并按Enter确认 新的设置现在显示在RS232行的字段中 按保存功能键保存配置设置 配置平均时间和同步 设置步骤 调用定时与同步设置菜单输入平均时间选择同步源设置触发电平选择斜率方向选择低通滤波器配置信号输出 电流通道设置 按Enter 选择OFF并按Enter确认 现在自动量程调整被禁用 将光标移