第三讲电能质量基本概念、标准和要求

1、第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 第三讲第三讲 电能质量的基本概念、定义和标准电能质量的基本概念、定义和标准 3.1 电能质量的特点及其标准电能质量的特点及其标准 3.2 频率质量和频率调整频率质量和频率调整 3.3电压质量和电压调整电压质量和电压调整 3.3.1电压值的偏差电压值的偏差 3.3.2电压值的波动和电压闪变电压值的波动和电压闪变 3.3.3电压骤降或下陷电压骤降或下陷 3.3.4电压突升和电压裂痕电压突升和电压裂痕 3.4 波形质量和抑制谐波的措施波形质量和抑制谐波的措施 3.5 三相电压、电流的不平衡度三相电压、电流的不平衡度 3.6 与风电场有关的电能质量与风电场有关的电

2、能质量 3.6.1 风电场的电压闪变风电场的电压闪变 3.6.2 谐波谐波 3.6.3. 联网风力机电能质量的量测和评估联网风力机电能质量的量测和评估 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 3.1电能质量的特点及其标准电能质量的特点及其标准 n电能是特殊的商品。电能是特殊的商品。生产、消费、储存（仓库）、损耗、选择性、价格 n理想的三相交流电系统：理想的三相交流电系统： 恒定的频率（50/60Hz）(全网统一) 规定的电压等级(分层分布) 完好的正弦电压波形 完好的电压和电流波形：幅值相等，相位差120的平衡状态。 连续的向负荷供电。 n电能质量一般用频率、电压、波形和三相电压、电流的不平衡度

3、来衡量电能质量一般用频率、电压、波形和三相电压、电流的不平衡度来衡量。 n电气设备的额定工况与合格电能质量电气设备的额定工况与合格电能质量 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电能质量的特点电能质量的特点 n电能质量在空间上和时间上均处于动态变化之中电能质量在空间上和时间上均处于动态变化之中，对于不同的供（或用）电点在 不同的供（或用）电时刻，标志电能质量的参数是不同的。 n电能质量的标准是对一般、大多数用户的，特殊用户对电能质量有特殊的要求 n电能质量的内容和标准将随着各个国家经济水平和技术的发展而不同。 n电能质量的控制需要相当的投入（包括电网结构的改进，有功功率和无功功率的 平衡，各种

4、调频、调压、滤波和无功补偿装置的使用以及调度和运行技术管理 等），而且控制技术也在不断发展和完善之中。 n电能的质量不完全取决于电力生产部门，电能从生产到消耗是一个整体，电力系电能的质量不完全取决于电力生产部门，电能从生产到消耗是一个整体，电力系 统的发、供、用始终处于动态平衡之中，其中任何一个环节都会对电能质量产生统的发、供、用始终处于动态平衡之中，其中任何一个环节都会对电能质量产生 影响。保证电能质量水平需要多方面的配合影响。保证电能质量水平需要多方面的配合 n不合格的电能质量不仅危害用户，而且危害电力生道者。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电能质量越出规定的危害电能质量越出规定的

5、危害 n电流发热与电动力电流发热与电动力；电压与绝缘电压与绝缘；电能转化成其它能量形式电能转化成其它能量形式； 负荷率为85%的电动机，当电压下降10%15%时则可能失去稳定； 谐波会造成功率的附加损耗及缩短设备的电气绝缘寿命（设备寿 命）； 一些对电能质量敏感的设备，例如电压的一次突然凹陷可能使精密 芯片的生产线上的产品报废，也可能使计算机上几十小时处理的数据 丢失 加拿大的电工协会研究后指出，包括电压凹陷/振荡等瞬时突变现象 和谐波在内的电能质量问题，每年会让加拿大生产损失12亿美元 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 影响电能质量的主要因素影响电能质量的主要因素 自然现象和灾难，如雷击

6、；自然现象和灾难，如雷击； 电力设备及装置故障或保护误动作；电力设备及装置故障或保护误动作； 终端用户非线性、冲击性负荷的大量使用；终端用户非线性、冲击性负荷的大量使用； 电力电子设备在发输电系统中的大量应用；电力电子设备在发输电系统中的大量应用； 设备制造；设备制造； 人为事故。人为事故。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电能质量的标准电能质量的标准 n从20世纪80年代初开始，我国国家技术监督局将制订国家电能质量系列 标准列为重点项目。迄今已颁布了五个国家标准： GB12325-90供电电压允许偏差； GB12326-90电压允许波动和闪变； GB/T 14549-93公用电网谐波；

7、 GB/T15543-95三相电压允许不平衡度； GB/T15945-95电力系统频率允许偏差。 n在这些标准中给定了术语和符号的定义，对允许值、测量的仪器和方法、 计算方法等都做了明确的规定。这些标准是我国当前衡量电能质量优劣 的依据。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 32 频率质量和频率调整频率质量和频率调整 n电力系统的频率是电力系统中同步发电机产生的交流正弦基波电压的频率。电力系统的频率是电力系统中同步发电机产生的交流正弦基波电压的频率。 在稳态条件下，整个电力系统中的发电机同步运行，频率相等。在稳态条件下，整个电力系统中的发电机同步运行，频率相等。 频率是一个全系频率是一个全系

8、 统一致的运行参数。统一致的运行参数。 电力系统的额定频率为电力系统的额定频率为50Hz或或60Hz，中国及欧洲地区采用，中国及欧洲地区采用50Hz，美洲地区多，美洲地区多 采用采用60Hz n1995年我国颁布的年我国颁布的电力系统频率允许偏差电力系统频率允许偏差国家标准中规定：国家标准中规定：“电力系统正常电力系统正常 频率偏差允许值为频率偏差允许值为0.2Hz。当系统容量较小时，偏差允许值可以放宽到。当系统容量较小时，偏差允许值可以放宽到 0.5Hz”， “用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超过用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超过0.5Hz”（轧钢厂限制）。（轧钢厂限制）。 一

9、些工业发达国家规定的频率偏差允许值不大于一些工业发达国家规定的频率偏差允许值不大于0.1Hz。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 系统频率变化对用户的不利影响系统频率变化对用户的不利影响 n主要影响：主要影响： 频率变化将引起异步电动机转速的变化，由这些电动机驱动的纺频率变化将引起异步电动机转速的变化，由这些电动机驱动的纺 织、制纸等机械的产品质量将受到影响，甚至出现残、次品；织、制纸等机械的产品质量将受到影响，甚至出现残、次品； 系统频率降低将使电动机的转速和功率降低，导致传动机械的出系统频率降低将使电动机的转速和功率降低，导致传动机械的出 力降低；力降低； 工业和国防部门使用的测量、控

10、制等电子设备将受系统频率的波工业和国防部门使用的测量、控制等电子设备将受系统频率的波 动而影响其准确性和工作性能，频率过低时甚至无法工作。动而影响其准确性和工作性能，频率过低时甚至无法工作。 电路参数（电路参数（X=X=L L，B=B=C C）发生变化）发生变化 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 频率降低对发电厂和电网的影响频率降低对发电厂和电网的影响 频率下降时，汽轮机叶片的振动变大，影响使用寿命，甚至产生断裂；频率下降时，汽轮机叶片的振动变大，影响使用寿命，甚至产生断裂； 频率降低时，由异步电动机驱动的火电厂厂用机械（如风机、水泵及磨煤机频率降低时，由异步电动机驱动的火电厂厂用机械（如

11、风机、水泵及磨煤机 等）的出力降低，导致发电机出力下降，使系统的频率进一步下降；等）的出力降低，导致发电机出力下降，使系统的频率进一步下降； 特别是频率下降到特别是频率下降到4647Hz以下时，可能在几分钟内使火电厂的正常运行以下时，可能在几分钟内使火电厂的正常运行 受到破坏，系统功率缺额更为严重，使频率更快下降，从而发生频率崩溃受到破坏，系统功率缺额更为严重，使频率更快下降，从而发生频率崩溃 现象；现象； 系统频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流增加，所消耗的无功功率系统频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流增加，所消耗的无功功率 增大，结果引起电压下降；增大，结果引起电压下降； 当频

12、率下降到当频率下降到4546Hz时，各发电机及励磁机的转速均显著下降，致使各时，各发电机及励磁机的转速均显著下降，致使各 发电机的电动势下降，全系统的电压水平大为降低。如果系统原来的电压发电机的电动势下降，全系统的电压水平大为降低。如果系统原来的电压 水平偏低，还可能引起电压不断下降，出现电压崩溃现象。发生频率或电水平偏低，还可能引起电压不断下降，出现电压崩溃现象。发生频率或电 压崩溃，会使整个系统瓦解，造成大面积停电。压崩溃，会使整个系统瓦解，造成大面积停电。 fwu44.4 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电力系统频率调整措施电力系统频率调整措施 n负荷时刻变化，频率跟着变化，发电机

13、及时调节各的出力，维持系统频率在规负荷时刻变化，频率跟着变化，发电机及时调节各的出力，维持系统频率在规 定范围。定范围。 n频率调整主要与有功功率的调节和控制有关。频率调整主要与有功功率的调节和控制有关。 n原动机转速调整器（简称调速器）实现频率的一次调整，是最基本的调频措施。原动机转速调整器（简称调速器）实现频率的一次调整，是最基本的调频措施。 调速器均做成有差调节特性。调速器均做成有差调节特性。 当系统负荷变化幅度大时，频率变化范围会超过规定的范围，需辅以二次频率当系统负荷变化幅度大时，频率变化范围会超过规定的范围，需辅以二次频率 调整，即由手动或自动装置移动调速系统特性曲线的位置，进行频

14、率的调整。调整，即由手动或自动装置移动调速系统特性曲线的位置，进行频率的调整。 二次频率调整工作由主要频率调整厂和辅助频率调整厂完成。二次频率调整工作由主要频率调整厂和辅助频率调整厂完成。 n大电力系统之间的互联是电力系统发展的必然趋势。互联电力系统的频率调整大电力系统之间的互联是电力系统发展的必然趋势。互联电力系统的频率调整 比较复杂，可采取不同的调频方式：按频率的调整方式、按联络线交换功率的比较复杂，可采取不同的调频方式：按频率的调整方式、按联络线交换功率的 调整方式和按频率及交换功率偏移的调整方式，采用复杂调频方式的调频工作调整方式和按频率及交换功率偏移的调整方式，采用复杂调频方式的调频

15、工作 须通过调度自动化系统来完成。须通过调度自动化系统来完成。 n自动发电控制（自动发电控制（AGC） 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 系统和负荷的频率特性系统和负荷的频率特性 n系统频率变化时，引起发电机输出功率变化，这是发电系统的频率特性系统频率变化时，引起发电机输出功率变化，这是发电系统的频率特性 或称之为或称之为发电频率调节效应发电频率调节效应； n系统频率变化时，引起负荷消耗的功率变化，这是负荷系统的频率特性系统频率变化时，引起负荷消耗的功率变化，这是负荷系统的频率特性 或称之为或称之为负荷频率调节效应负荷频率调节效应； n系统频率变化时，还会引起电网电压的变化，而电压变化又将

16、引起发电系统频率变化时，还会引起电网电压的变化，而电压变化又将引起发电 功率和负荷功率的变化。功率和负荷功率的变化。 n整个电力系统的频率特性是发电频率特性、负荷频率特性及电压影响的整个电力系统的频率特性是发电频率特性、负荷频率特性及电压影响的 综合结果，它表示电力系统功率不平衡时系统频率变化的特性。综合结果，它表示电力系统功率不平衡时系统频率变化的特性。 n电力系统静态频率特性用系统频率调节系数表示：电力系统静态频率特性用系统频率调节系数表示： 0 0 / / ff PP KS 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 33 电压质量和电压调整电压质量和电压调整 n电压质量包括：电压值的偏差、电

17、压值的波动和闪变，以及电压质量包括：电压值的偏差、电压值的波动和闪变，以及 交流电压的波形等。电能质量主要是电压质量。交流电压的波形等。电能质量主要是电压质量。 3.3.1电压值的偏差电压值的偏差 电压值的偏差是指运行电压值对额定值的偏移，常用百分电压值的偏差是指运行电压值对额定值的偏移，常用百分 数表示数表示： %100% 额定电压值 额定电压值节点实测电压值 u 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 供电电压允许偏差 n电压分层、分区分布的特点电压分层、分区分布的特点 n1990年我国颁布的年我国颁布的供电电压允许偏差供电电压允许偏差国家标准中规定：国家标准中规定： 35千伏及以上供电电压

18、正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的千伏及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的 10%。如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按较大的偏。如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按较大的偏 差绝对值作为衡量依据。差绝对值作为衡量依据。 10千伏及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的千伏及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%； 220伏单相供电电压允许偏差为额定电压的伏单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。 n电压质量与电压崩溃电压质量与电压崩溃 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电压调整电压调整 n电压调整与无功功率分布电压调整与无功功率分布。无功平衡；无

19、功平衡； n电力系统的无功电源主要有： 同步发电机同步发电机 并联电容器并联电容器 同步调相机同步调相机 静止补偿器（静止补偿器（SVC、STATCOM等）等） 线路充电功率线路充电功率 n电压调整的方法电压调整的方法：调整发电机和同步调相机的励磁；调整调压变压器（包括带负 荷调压变压器）的分接头；投切并联电容器和电抗器；利用静止无功补偿器自动 调压，动态电压恢复器(DVR) 。 n电力系统中枢点电力系统中枢点的电压调整对维持整个系统电压质量极为重要。 n无功和电压优化与网络经济运行。无功和电压优化与网络经济运行。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 3.3.23.3.2电压值的波动和电压闪

20、变电压值的波动和电压闪变 n电压值的波动和电压闪变是电压质量的另一个重要的技术指标。 n电压波动为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化。电 压波动值为电压均方根值的两个极值 和 之差 ，常以其 对额定电压 的百分数表示： n电压波动的波形 v 是电压u 的均方根值U 或峰值的包络线。电压 波动为正弦波时，电压波动v 对工频电压U 的峰值进行调制。 %100%100(%) minmax NN U U U UU V max U min UU N U 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电压值的波动电压值的波动 图3-1 波动电压V 对工频电压峰值的调制 (a)电网电压u(t)；(b)调幅电

21、压v(t) 150Hz工频载波；210Hz正弦调幅波 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电压闪变电压闪变 n电压闪变（电压闪变（Flicker）是指人眼对由一定频率的电压波动所引起的照明异常而产生 的直观视觉感受，闪变的低频调制信号一般认为从1Hz到10Hz，也是人眼视觉最为 敏感的频率范围。根据扰动原因不同，电压闪变可分为周期性和非周期性之分。 n对电压闪变目前没有精确的计算指标，通常以白炽灯的光通量作为判断指标之一， 此外使用较多的指标有：短期觉察度短期觉察度（Pst）、长期觉察度长期觉察度（Plt）、累积概率函数累积概率函数 曲线曲线（CPF, Cumulative Probabil

22、ity Function Curves）和闪变觉察曲线闪变觉察曲线（PFC, Perceptible Function Curves）。 nPst是在一种基于人眼因灯光闪烁受到损害的算法思想得出的，一般每10分钟周期 评估一次。Pst在一定范围内关于电压变化幅值呈线性关系，且一般与频率大小直 接相关。严格地说，Pst的计算较为复杂，需要运用到概率分布、均值以及n阶矩的 知识，所以往往也从统计意义上并且考虑了测量的不确切性得出的Pst值，表示在 一定置信度范围内的结果。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 短期觉察度短期觉察度( (Pst)与长期觉察度长期觉察度( (Plt) 短时间闪变值Ps

23、t和长时间闪变值 Plt是反映电压波动的统计特征量，其 计算公式为： 式中，P0.1，P1，P3，P10，P50分别是10min 内闪变视感度S(t) 超过0.1%,1%,3%,10%,50% 时间的觉察单位值。 瞬时闪变视感度S是电压波 动引起照度波动对人的主观 视觉反应，通常以闪变觉察 率50%作为瞬时闪变视感度 的衡量单位，即定为S=1觉 察单位。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 # 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 (4) 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 国际上的一种指标国际上的一种指标 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 我国闪变的一种指标我国闪变的一种指标 n根据

24、闪变是人对照度波动的主观视感，主要决定 因素为供电电压波动的幅值和频率，以及人对闪 变的主观视感。人对频率为10Hz的电压波动最为 敏感，可以将其他频率f 的电压波动通过视感度 系数作加权，等值为频率为10Hz的电压波动值， 作为电压闪变的量度指标 n 频率为f 的电压波动的视感度系数 2 10 )( ff VaV f a 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电压波动的视感度系数电压波动的视感度系数 $ 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电压允许波动和闪变电压允许波动和闪变国家标准国家标准 1 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 3.3.3 电压骤降或下陷电压骤降或下陷 nIEEE给出

25、电压骤降或下陷（Sag） 的一种定义是供电系统中某点的 工频电压有效值突然下降至额定 值的10%-90%，并在随后的10 毫秒到1分钟的短暂持续期后恢 复正常。IEC的有关标准与IEEE 的一个较大的区别在于电压骤降 的电压幅值规定为正常值的1%- 90%。图 3-3给出了一个简单的 电压骤降的波形示意图 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 不同原因引发的电压骤降不同原因引发的电压骤降 （在公共连接点（在公共连接点PCC观察到）观察到） 1 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电压骤降或下陷的评估电压骤降或下陷的评估 (1)基本的阈值指标。指电压骤降的持续时间、电压幅值持续时间、电压幅值

26、(2)统计指标.电压有效值变化平均指标，累计发生次数、累计持续时 间、平均持续时间、累计跌落深度、平均跌落深度、累计电压 时间面积 (3)面积、能量型指标 电压缺失电压缺失是指电压骤降过程中跌落电压积分 电压骤降面积方法电压骤降面积方法 损失能量指标损失能量指标指电压骤降中系统未能传输给负荷的能量多少 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 3.3.4 电压突升和电压裂痕电压突升和电压裂痕 n电压突升（电压突升（Swell）是指工频 电压的暂态升高，其典型的 幅值波形如图 3-5所示，电压 突升一般由故障或开关动作 引发。 n常常发生在中性点不接地系 统中，如当发生瞬时单相接 地故障时，其余两相

27、对地电 压会突升至额定电压的 倍3 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电压裂痕（电压裂痕（Notches，又称电压凹陷、，又称电压凹陷、 电压缺口等）电压缺口等） n电压裂痕（电压裂痕（Notches，又称电，又称电 压凹陷、电压缺口等）压凹陷、电压缺口等）是指一 种持续时间短于半个周波，起 始时刻与原波形极性相反的工工 频电压开关性（或其它的）扰频电压开关性（或其它的）扰 动动。因为进行相反，故与正常 波形相比总使得扰动电压的峰 值降低，如图3-6所示。持续 时间短于半个周波的电压跌落 和完全失压也可以划分为电压 裂痕。 三相整流设备在换相过程有非常短暂 （小于1毫秒）的短路过程，引起的

28、供电 电压跌落就是电压裂痕。电压裂痕的最 主要影响就是高次谐波。 描述电压裂痕一般需要综合裂痕缺口裂痕缺口 深度、裂痕持续时间深度、裂痕持续时间和每个正弦波上凹每个正弦波上凹 陷的个数陷的个数三个性质。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 3. 4 波形质量和抑制谐波的措施波形质量和抑制谐波的措施 n谐波（Harmonics）污染是电能质量的一个基 本问题 n 描述谐波的一般指标：各次谐波幅值和相位、 各次谐波含有率（HR）、总谐波畸变率 （THD）、谐波功率和谐波阻抗，以及部分演 化指标如K因子等。 nTHD定义为谐波分量（h = 2）有效值相对 于基波分量（h = 1）的百分比。若不考虑

29、电 流中的直流分量，则THD可以如下计算： 2 2 22 1 1 2 2 h h hh I I I THD I I 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 间谐波与次谐波间谐波与次谐波 n间谐波（间谐波（Interharmonic）是指频率非整数次 基波频率的波形分量。 n间谐波会在变压器电抗和电容器组之间激励难 以预料的谐振。 n次谐波（次谐波（Sub-harmonic）：）：频率小于基波频 率的谐波电流极易造成电力变压器饱和或损害 同步发电机。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 谐波源谐波源 n电路中非线性特性和快速时变的负荷和电工设备（元件） n电力电子设备广泛应用。高电压直流输电的换

30、流装置，电气化机车和 工矿企业中大功率整流、换流、变频、调压设备 n电弧炉、电弧焊、汞弧灯、日光灯等具有电弧非线性特性的用电设备 n各种家用可控整流或开关电源设备等 n这些负荷在正弦波电压作用下，会产生各种非正弦波的电流。这种电 流在网络中流动，将使电力系统的电压波形畸变，即除了正常的工频 基波外，还包含有各种高次谐波。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 谐波的的危害谐波的的危害 n电压和电流的波形畸变，谐波的存在会给电力系统造的污染给电力系统造的污染，对电气设备及其运对电气设备及其运 行带来严重的危害行带来严重的危害： (1)系统中存在谐波分量时，可能产生局部的并联或串联谐振，放大了谐波

31、水平，导 致谐波支路中的设备因过电压和过电流而损坏。 (2)谐波引起电气设备的附加损耗，导致降低效率和局部过热；产生附加力矩造成振 动，发生噪音；加速绝缘的老化，缩短设备寿命； (3)谐波会引起某些继电保护和自动装置不正确的动作；引起计量仪表的计量误差； (4)输电线路中的高次谐波电流会干扰与其邻近的通信，使电磁兼容性问题更加突出； (5)谐波的存在可能使电力电子装置的触发系统以及控制装置不能正常工作。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 衡量电压波形质量的指标衡量电压波形质量的指标 n畸变率畸变率。各次谐波电压的有效值的 均方根值与额定电压或其基波电压 有效值的百分比， n某次谐波的含量，

32、定义电压（或电 流）畸变波形的第n次谐波含量(或) 等于第n次谐波电压（或电流）有 效值（或）与其基波电压（或电流） 有效值（或）的百分比 )(% 100 1 2 2 U U D n n U (%) 100 1 U U D n Un (%) 100 1 I I D n In 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 公用电网谐波公用电网谐波国家标准国家标准 超高压输电网中谐波少，没有问题 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 谐波的抑制和消除谐波的抑制和消除 n增大谐波源母线处的短路容量，降低系统谐波阻 抗，以减少母线的谐波电压； n增加换流装置的脉波数，减少谐波电流的产生； n采用交流滤波器，吸

33、收谐波电流。 n有源滤波器，对高次谐波负荷供给必要的高次谐 波电流，使电源电流为正弦波形。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 3.5 三相电压、电流的不平衡度三相电压、电流的不平衡度 n理想的三相交流电三相的电压和电流是平衡的，幅值相等，相位互差120。 n对称分量法：三相不平衡电流（电压）分解为正序，负序和零序三个对称分量。 n导致三相的电压和电流不平衡的原因： （1）三相负荷不相等三相负荷不相等。配电系统低压侧的多数负荷是单相电气设备这些负荷往往 是不均匀分配在三相上，而且其投入和断开的时间又有很大的随机性；大功率 的单相高压电气设备的应用，如单相电气机车，单相感应炉等；电弧炉虽然是

34、三相设备，但三相的负荷却常常是随机的，不平衡的。 （2）三相系统中各元件的参数不相等三相系统中各元件的参数不相等，如不完全换位的架空线路，其三相阻抗值 不相等。 （3）三相非全相运行三相非全相运行，单相重合闸时单相线路断开或双回路中断开一相。 （4）故障时的严重不对称情况故障时的严重不对称情况，如单相或两相短路，这是瞬时性的不对称情况 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 电压和电流的不平衡度的表示电压和电流的不平衡度的表示 n电压和电流的不平衡度可 用负序负序和零序零序分量相对于 正序正序分量值的百分比来表 示 n线电压不平衡率LVUR n相电压不平衡率PVUR %100% 1 2 2 U

35、U U %100% 1 0 0 U U U . . 100% l maxl ave l ave VV LVUR V . . 100% p maxp ave p ave VV PVUR V 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 三相电压和电流不平衡的影响三相电压和电流不平衡的影响 三相电压幅值不相等。对于单相负荷来说，即使在三相系统的同一点上，有可能 某一相电压太高，而另一相电压太低。 负序电流在转子和定子中产生附加损耗和转子的振动。负序电流产生有功功率的 振荡和连接发电机与原动机轴上的机械过应力。在长期运行中，汽轮发电机负 序电流分量不能超过6%-7%额定电流。 异步电动机的负序阻抗是正序的1

36、/51/8，小的电压负序分量（1%额定电压）， 也会产生很大负序电流(7%-9%额定电流)，负序电流使电机产生附加发热 星形-星形接法并有中性点接地的变压器对于负荷的不对称特别敏感，因为这种变 压器有很大的零序阻抗，当有不对称负荷电流通过时，使输出电压的不平衡度 增大。 不对称的情况下，影响并联电容器及整流器桥阀等的正常工作。影响仪表精度、 继电器的动作正确性等。零序电流还会对邻近送电线路的通信线路发生干扰。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 限制电压和电流的不平衡 n1995年颁布的三相供电电压允许不平衡度（GB/T15543-95）国家 标准中规定：“电力系统公共连结点正常电压不平衡允

37、许为2%，短时 不得超过4%”，“接于公共接点的每个用户，引起该点正常电压不平衡允 许值一般为1.3%”， n限制三相电压和电流的不平衡措施：限制三相电压和电流的不平衡措施： 均匀分布单相负荷（负荷的功率、使用的时间及设置的地点等）。 应该尽量使电力系统各元件的参数值相等。 减小变压器及中性线（包括中性点接地阻抗）的阻抗。 装设专用的平衡化装置，对大容量的单相负荷应考虑相应的补偿装置 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 36 与风电场有关的电能质量与风电场有关的电能质量 n电能质量问题对风电场具有特别重要的意义： 单个大型风机容量已达5 MW，它以一个高电源阻抗向配电网馈 电，又靠近用户 对于变速风机，它采用电力电子变换器，引起电压谐波畸变必 须考虑 而对于恒速风电机，并网时对电网有冲击 风轮机正常运行时产生连续变化的功率输出，其波动频率是叶 片扫过塔的频率（大的风电机典型是1 Hz 左右），它迭加在由风 速变化引起的较慢的功率变化上。 第三讲电能质量基本概念、标准和 要求 与风电机电能质量有关的数据与风电机电能质量有关的数据 最大功率输出（10分钟、60 s和200 ms平均值）； 作为有功功率函数数的无功功率（10 min 平均值）； 连续运行的闪变系数，它是网络电源阻抗相角和年平均风速的函数； 风电机在10 mi