电能质量的基本概念

1、电能质量的概念念什么是电能质量量？电能质量是指通通过公用电网网供给用户端端的交流电能能的品质。理理想状态的公公用电网应以以恒定的频率率、正弦波形形和标准电压压对用户供电电。同时，在在三相交流系系统中，各相相电压和电流流的幅值应大大小相等、相相位对称且互互差120。但由于系系统中的发电电机、变压器器和线路等设设备非线性或或不对称，负负荷性质多变变，加之调控控手段不完善善及运行操作作、外来干扰扰和各种故障障等原因，这这种理想的状状态并不存在在，因此产生生了电网运行行、电力设备备和供用电环环节中的各种种问题，也就就产生了电能能质量的概念念。围绕电能能质量含义，从从不同角度理理解通常包括括：（1）电压

2、质量量：是以实际际电压与理想想电压的偏差差，反映供电电企业向用户户供应的电能能是否合格的的概念。这个个定义能包括括大多数电能能质量问题，但但不能包括频频率造成的电电能质量问题题，也不包括括用电设备对对电网电能质质量的影响和和污染。（2）电流质量量：反映了与与电压质量有有密切关系的的电流的变化化，是电力用用户除对交流流电源有恒定定频率、正弦弦波形的要求求外，还要求求电流波形与与供电电压同同相位以保证证高功率因素素运行。这个个定义有助于于电网电能质质量的改善和和降低线损，但但不能概括大大多数因电压压原因造成的的电能质量问问题。（3）供电质量量：其技术含含义是指电压压质量和供电电可靠性，非非技术含义

3、是是指服务质量量。包括供电电企业对用户户投诉的反映映速度以及电电价组成的合合理性、透明明度等。（4）用电质量量：包括电流流质量与反映映供用电双方方相互作用和和影响中的用用电方的权利利、责任和义义务，也包括括电力用户是是否按期、如如数交纳电费费等。目前针对电能质质量问题研究究的主要内容容有哪些？目前，研究和解解决电能质量量问题已成为为电力发展的的当务之急。主主要研究课题题包括：（1）研究谐波波对电网电能能质量污染的的影响并采取取相应的对策策。由于钢铁铁等金属熔炼炼企业的发展展，化工行业业整流设备的的增加，大功功率晶闸管整整流装置及电电力电子器件件的开发应用用，使公用电电网的谐波影影响日趋严重重，

4、电源的波波形产生了严严重的畸变，影影响了电网安安全可靠运行行。（2）研究谐波波对电力计量量装置的影响响并采取相应应的措施。由由于波形畸变变，使电力计计量的准确度度与精确度到到影响，致使使计量误差，产产生附加的功功率损耗，造造成不必要的的经济损失。（3）研究电能能质量污染对对高新技术企企业的影响并并采取相应的的技术手段。由由于计算机系系统和基于微微电子技术控控制的自动化化生产流水线线以及新兴的的IT产业、微微电子芯片制制造企业等，对对电能质量的的要求和敏感感程度比一般般电力设备要要高得多，任任何暂态和瞬瞬态的电能质质量问题都可可能造成设备备的损坏或运运行异常，影影响正常的生生产，给电力力用户造成

5、经经济损失。（4）加强电能能质量控装置置的研制。电电能质量控制制装置的基本本功能即使要要在任何条件件，甚至是极极为恶劣的供供电条件下改改善电能质量量，保证供电电电压、电流流的稳定、可可靠，在谐波波干扰产生的的瞬间能立即即将其抑制或或消除。我国对电网的电电能质量制定定了哪些国家家标准？（1）GB 1123251990 供电电压压允许偏差。（2）GB/TT公用用电网谐波。（3）GT/TT三相相电压允许不不平衡度。（4）GB/TT电力力系统频率允允许偏差。（5）GB 1123262000 电压允许许波动和闪变变。该标准准是

6、在GB 12326619900 电冶允允许波动和闪闪变的基础础上，参考了了国际电工委委员会IECC电磁兼容IIEC61000-3-77等文件和标标准修订后重重新颁布实施施的。（6）GB/TT电能能质量 暂暂时过电压和和瞬态过电压压。国际电工委员会会IEC对电电能质量是怎怎样分类的？国际电工委员会会IEC从电电磁兼容及相相互干扰的角角度考虑，对对引起电磁干干扰的基本现现象进行了分分类，见表111。表11 IEEC对电能质质量根据电磁磁干扰现象的的分类方式序号电磁干扰现象对应电能质量产生的影响因素1传导型低频现象谐波、间谐波；载波干扰；电压波动；电压跌落和间断；电压不对称

7、；工频偏差；感应低频电压；交流电网中的直流分量2辐射型低频现象工频电磁场3传导型高频现象感应连续波电压或电流；单方向瞬变；振荡性瞬变4辐射性高频现象磁场；电场；电磁场；连续波；瞬变5静 电放电现 象6核 电 磁 脉 冲国际电力电子工工程师协会IIEEE对电电能质量问题题是怎样分类类的？国际电力电子工工程师协会IIEEE根据据电压扰动的的频谱特征、持持续时间、幅幅值变化等将将其进行了细细分，并对供供电系统典型型的电磁干扰扰现象进行了了特征分类，为为准确地区分分电压暂态现现象提供了依依据，见表112。表12 IEEEE电力系系统电磁现象象的特性与分分类种类频谱成分持续时间电压幅值电磁瞬态冲 击上升

8、沿5ns1ms振 荡低 频5kHz0.350ms04p.u.中 频5500kHz20s08p.u.高 频0.55MHz5s04p.u.短时电压变动瞬 时中 断0.530周波0.1p.u.跌 落0.530周波0.1p.u.0.9p.u.升 高0.530周波1.1p.u.1.8p.u.暂 时中 断30周波3s0.1p.u.跌 落30周波3s0.1p.u.0.9p.u.升 高30周波3s1.1p.u.1.4p.u.短 时中 断3s1min1ms0.0p.u.欠电压1ms0.8p.u.0.9p.u.过电压1ms1.1p.u.1.2p.u.电压不平衡稳 态0.5%2%波 形 畸 变直流偏移稳 态0%0.

9、1%谐 波0100th稳 态0%20%间 谐 波06kHz稳 态0%2%陷 波稳 态噪 声宽 带稳 态0%1%电 压 波 动25Hz间 歇0.1%7%工 频 变 化 5次7次谐波系数Kn0.60.40.28表27中，Kn为电能表反映谐波功率的转速与反映基波功率的转速之比。谐波次数越高，Kn越小，而且Kn总小于1，这是因为谐波功率产生的转矩比等量基波功率产生的转矩要小。2.对电子型电电能表呈宽带带响应的特性性，电子表带带宽主要受其其互感器频带带和乘法器时时钟频率的限限制。电子式式电能表的误误差主要源自自其输入模块块。在结构设设计上，由于于电能表输入入模块的信号号变送仅考虑虑基波，当电电压、电流波

10、波形发生畸变变时，磁通不不能相应地发发生线性变化化而产生误差差，影响了电电能表地整体体计量精度。如下式所示地系系统供电电压压，其3次谐谐波电压含有有率为3（基基波有效值已已作归一化处处理）。某用户接在此供供电系统上，其其负载电流如如下式所示：负载谐波功率随随着谐波电压压、电流相位位差变化的的关系及对负负载电能计量量的影响见表表28（基基波有功为00.866；基波无功为为0.5）。表28 负载谐波波功率随谐波波电压电流相相位差变化化的关系及对对负载电能计计量的影响相位差谐波功率负载电能计量影影响（与基波波电度比较）（rad）PQ0/43/4-3/4-/40.0060.004244-0.00422

11、4-0.0042240.00424400.0042440.004244-0.004224-0.004224+0.69%+0.49%-0.49%-0.49%+0.49%从电能计量的角角度来看，正正弦波电源供供非线性负荷荷，负荷污染染电网、向系系统注入谐波波功率，少交交电费，电力力系统不公平平；谐波电源源供线性负荷荷，用户设备备性能变坏，吸吸收谐波功率率，多交电费费、对电力用用户不公平。而而对于谐波电电源供非线性性负荷，则应应根据谐波电电压电流的相相位差具体分分析，以判断断用户是吸收收谐波功率还还是污染电网网而向系统注注入谐波功率率。负荷侧的谐波污污染对电网有有哪些影响？近年来，用户端端大量非线性

12、性负荷的应用用正成为电能能质量污染甚甚至恶化的重重要因素。从从低压小容量量家用电器的的集群应用，到到高压大容量量的工业交直直流变换装置置中存在的各各种静止变流流器等，都是是电质量的污污染源。各种种静止变流器器是以开关方方式工作的，会会引起电网电电流、电压波波形的畸变。大大型电弧设备备，如电弧熔熔炉，弧焊设设备等，也成成为重要的冲冲击源和谐波波源。一个值值得注意的问问题是，为了了减少重要设设备对电能质质量问题的敏敏感度，设备备制造商努力力进行设备的的升级和改进进，用户则采采用各种保护护性装置，而而这些改进措措施和保护装装置常常顾此此失彼，对公公用供电的电电能质量造成成更大的危害害。一些信息息设备

13、和公用用设备的谐波波含量见表229。表29 一些信息设设备和公用设设备的电流谐谐波含量（）设备谐波次数357111324六脉冲整流器17.511.14.52.9十二脉冲整流器器2.61.64.52.9交流电弧炉1684.52.51.1176六相整流供电直直流电弧炉17.511.14.52.9某综合负荷60.833.716.91.83.0谐波对电力用户户有哪些影响响？用电设备对系统统电源的污染染会影响用电电设备自身的的可靠性。使使用电能质量量污染的电源源，用电设备备又可能成为为新的污染源源，而危害电电力系统和其其他用户设备备。可能产生生的影响包括括：对用户电电动机产生影影响；对用户户补偿电容器器

14、产生影响；对用户自动动控制装置产产生影响；对对居民生活用用电产生影响响；对用电安安全造成威胁胁。另外，还还包括对电信信通信造成影影响，对广播播、电视及精精密制造工业业造成干扰和和影响，这类类干扰和影响响有些表现在在差模干扰和和共模干扰，差差模干扰是工工频及长线传传输分布电容容的相互干扰扰，共模干扰扰是引起回路路对地电位发发生变化的干干扰，是造成成微机控制单单元工作不正正常的主要原原因。谐波对用户电动动机运行有哪哪些影响？谐波电流通过交交流电动机，使使谐波附加损损耗明显增加加，引起电动动机过热，机机械振动和噪噪声增大。当当三相电压不不对称时，定定子绕组上产产生负序电流流，并励磁产产生负序旋转转磁

15、场，该制制动磁场降低低了电机的最最大转矩和过过载能力，增增加铜损，并并且负序过电电流可以将电电机定子绕组组烧毁。负序序性的谐波分分量（5此、111此等）对对电机的影响响与负序电压压的效果一样样。当产生电电压波动的主主要低频分量量与电机机械械振动的固有有频率一致时时，诱发谐振振，会使电动动机造成损坏坏。谐波对用户补偿偿电容器有哪哪些影响？电网无功配置容容量中电容器器所占比例最最大，其中用用户电容器约约占全部电容容器的2/33。这部分电电容器的设计计大多只考虑虑无功补偿量量，不考虑装装设点电能质质量的实际污污染情况，因因此，运行点点电能质量指指标低时，常常造成一些事事故，如补偿偿装置投不上上、电容

16、器使使用寿命降低低、电容器保保护熔丝熔断断，甚至发生生串并联谐振振，引发电容容器的谐波过过电压与过电电流，导致电电容器爆炸等等。另外，用用户电容器的的管理目前仍仍按平均功率率因数进行考考核，电容器器很少按电网网实际运行情情况投切，甚甚至只投不切切，无形中使使电网电压失失去了应有的的调节裕度，使使电压偏差等等电能质量指指标难以控制制。谐波对用户自动动控制装置有有哪些影响？随着数字控制技技术的大规模模使用，很多多精密负载对对受电电能质质量指标提出出了更高的要要求。电能质质量污染对这这类设备的危危害主要有三三个方面，即即在设备的检检测模块中引引入畸变量、干干扰正常的分分析计算、导导致错误的输输出结果

17、。另另外还会对设设备的硬件，如如精密电机、开开关电源等造造成不可逆转转的损坏。干干扰负载的保保护回路，造造成误动作等等。谐波对居民生活活用电有哪些些影响？谐波引起电压波波动和闪变产产生脉冲磁场场，使用电设设备受到高能能量冲击。（1）最直观的的感觉就是引引起照明灯光光和电视画面面忽明忽暗的的闪烁，造成成视觉疲劳。（2）引起冰箱箱、空调的压压缩机承受冲冲击力，产生生振动，降低低使用寿命。（3）影响有线线电视、广播播的信号正常常传输，可能能通过电磁感感应和辐射造造成干扰影响响。（4）引起电能能计量误差，造造成不必要的的电费损失等等。谐波对用电安全全有哪些影响响和干扰？1.火灾影响一些建筑物突发发性火

18、灾已被被证明与电力力谐波有关。目目前，节能灯灯、调光器和和电器设备中中开关电源应应用得很普遍遍，本意是节节能，但这些些终端设备作作为谐波源，对对电网得危害害很大。经有有关部门测定定，应用电器器设备较多得得酒店、商厦厦、网吧、计计算机房、居居民小区等，在在没有采取滤滤波等措施前前，中性线电电流都很大，有有些甚至超过过相电流，导导致过热成为为形成火灾事事故得重大隐隐患。2.设备影响电能质量得污染染对继电保护护、计算机系系统和精密制制造业的精密密机械或仪器器等，都可能能影响正常的的运行、操作作，降低设备备使用寿命，甚甚至引起继电电保护误动作作而形成不必必要的事故，造造成不同程度度的影响和损损害。3.

19、通信影响谐波是电网干扰扰通信的重要要因素，主要要通过静电感感应（电容耦耦合，电压作作用）和电磁磁感应（电流流作用），在在通信线路上上产生声频干干扰。谐波频频率高时，会会发生杂音，在在通信线路上上引起音频干干扰，严重时时还可能触发发电话铃响。采采用屏蔽电缆缆通信，虽可可消除静电感感应的影响，但但不能消除电电磁感应的干干扰。同时，对对于存在多个个中性点接地地的配电网络络，当三相负负载不对称时时，零序电流流将对利用大大地作参考电电位的通信系系统，造成参参考电位漂移移而产生干扰扰。电能质量对计算算机系统有哪哪些影响？计算机系统的用用电负荷一般般只占整个建建筑物用电负负荷的一小部部分。在大多多情况下，民

20、民用建筑物内内动力和照明明负荷都是共共用同一变压压器低压电源源或同一段低低压配电线路路，因此，计计算机系统会会受到电能质质量的影响和和干扰。计算算机系统受电电源影响的因因素包括：（1）电压波动动的影响。大大容量设备启启动或停止会会引起母线电电源电压的波波动，产生瞬瞬态的低电压压或高电压。（2）非线性负负荷的影响。非非线性的大功功率晶闸管整整流装置，调调压、调速装装置，各种气气体放电光源源，电子镇流流器等都会产产生谐波，使使计算机系统统的电源电压压波形产生畸畸变，影响计计算机系统的的正常工作。（3）操作过电电压和暂态过过电压的影响响。同一配电电网络中的感感性负荷，补补偿电容的投投入和切除，断断路

21、器的分合合等会产生操操作过电压；雷击时产生生的暂态过电电压，会引起起瞬变脉冲。这这些都可能损损害计算机设设备，影响计计算机系统安安全运行。据据统计，内部部过电压约占占80，雷雷击过电压约约占15左左右。（4）瞬时失电电的影响。低低压电网瞬间间失电，将直直接影响计算算机的正常运运行。对于大大多数计算机机来说，中断断供电超过110ms就有有可能引起计计算机内部55VP-G信信号消失，从从而可能导致致正在运行的的程序遭到破破坏和数据丢丢失。电源线干扰电路路有哪两种型型式？电源线是电磁干干扰传入和传传出设备的主主要途径。为为了防止电磁磁干扰传入设设备而影响设设备的正常工工作，或传到到电网，对电电网上的

22、其他他设备造成干干扰。必须在在设备的电源源入口处装设设低通滤波器器（这里也称称为电源线滤滤波器），只只容许设备的的工作频率（559Hz，660Hz，4400Hz）通通过，以抑制制较高频率的的干扰和影响响。电源线上上的干扰电路路一般以差模模干扰和共模模干扰两种形形式出现。（1）差模干扰扰。这是在电电源相线与零零线回路中产产生的干扰。通通常频率在2200Hz以以下时差模干干扰成分占主主要部分。（2）共模干扰扰。这是在相相线、零线与与地线和大地地的回路中产产生的干扰。通通常频率在11MHz以上上时共模干扰扰成分占主要要部分。电源滤波器对差差模干扰和共共模干扰都有有抑制功能，但但由于实际电电路结构的差

23、差异，对差模模干扰和共模模干扰的抑制制效果并不一一样，所以电电源滤波器的的技术指标中中有差模插入入损耗和共模模插入损耗的的区别，这些些都是应该在在现场实际应应用中充分注注意和考虑的的问题。电力系统中三相相电压不对称称有哪些影响响？供电电压三相不不对称的主要要原因是三相相负荷分布不不均匀，如在在配电系统中中不能合理地地调整单相用用电负荷的分分配，加上各各种不平衡负负荷设备（如如单相电焊机机、单相电炉炉等）的应用用等，产生了了负序分量，导导致了三相电电压不对称。三三相电压不对对称的主要影影响包括：（1）三相电压压不对称会影影响变换器及及其控制系统统的正常工作作并改变其设设计性能，从从而产生某些些附加的非特特性谐波分量量。（2）三相电压压不对称会造造成旋转电机机的转子受到到反方向的负负序旋转磁场场的作用，该该磁场切割转转子产生双倍倍频率附加电电流，引起电电机发热甚至至烧毁。同时时，双倍频率率附加交变电电磁力矩作用用在转子和定定子上还会产产生双倍频率率的附加振动动，造成电机机的机械损伤伤。（3）三相电压压不对称产