電能質(zhì)量分析及測(cè)試方法課件

1、電能質(zhì)量分析及測(cè)試方法電能質(zhì)量定義 電能質(zhì)量(Power Quality)，從普遍意義上講是指優(yōu)質(zhì)供電，包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量。其可以定義為：導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、三相不平衡、暫時(shí)或瞬態(tài)過(guò)電壓、波形畸變（諧波）、電壓暫降、中斷、暫升以及供電連續(xù)性等。 電能質(zhì)量參數(shù)介紹（GB）電網(wǎng)頻率 我國(guó)電力系統(tǒng)的標(biāo)稱頻率為50Hz ，GB/T15945-2019電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率偏差中規(guī)定：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下頻率偏差限值為0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，偏差限值可放寬到0.5Hz，標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有說(shuō)明系統(tǒng)容量

2、大小的界限。在全國(guó)供用電規(guī)則中規(guī)定供電局供電頻率的允許偏差：電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦及以上者為0.2HZ；電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦以下者，為0.5HZ。實(shí)際運(yùn)行中，從全國(guó)各大電力系統(tǒng)運(yùn)行看都保持在不大于0.1HZ范圍內(nèi)。 電壓偏差GB/T 12325-2019電能質(zhì)量 供電電壓偏差中規(guī)定：35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)標(biāo)稱電壓的10%；20kV及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的土7%；220V單相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的+7%，-10%。 三相電壓不平衡GB/T15543-2019電能質(zhì)量 三相電壓不平衡中規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)電壓不平衡度限值為：電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)序電壓不平

3、衡度不超過(guò)2%，短時(shí)不得超過(guò)4%；低壓系統(tǒng)零序電壓限值暫不做規(guī)定，但各相電壓必須滿足GB/T 12325的要求。接于公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶引起該點(diǎn)負(fù)序電壓不平衡度允許值一般為1.3%，短時(shí)不超過(guò)2.6%。 公用電網(wǎng)諧波GB/T14549-93電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波中規(guī)定：6220kV各級(jí)公用電網(wǎng)電壓(相電壓)總諧波畸變率是0.38kV為5.0%，610kV為4.0%，3566kV為3.0%，110kV為2.0%；用戶注入電網(wǎng)的諧波電流允許值應(yīng)保證各級(jí)電網(wǎng)諧波電壓在限值范圍內(nèi)，所以國(guó)標(biāo)規(guī)定各級(jí)電網(wǎng)諧波源產(chǎn)生的電壓總諧波畸變率是：0.38kV為2.6% ， 610kV為2.2%，3566kV為1.9

4、%，110kV為1.5%。對(duì)220kV電網(wǎng)及其供電的電力用戶參照本標(biāo)準(zhǔn)110kV執(zhí)行。 波動(dòng)和閃變GB/T 12326-2019電能質(zhì)量 電壓波動(dòng)和閃變規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)，在系統(tǒng)運(yùn)行的較小方式下，以一周（168h）為測(cè)量周期，所有長(zhǎng)時(shí)間閃變值Plt滿足：110kV，Plt=1；110kV，Plt=0.8。以及單個(gè)用戶的相關(guān)規(guī)定。 電能質(zhì)量的電壓參數(shù)分析電壓不平衡是指三相電壓的幅值或相位不對(duì)稱。不平衡的程度用不平衡度（電壓負(fù)序分量和正序分量的均方根值百分比）來(lái)表示，典型的三相不平衡是指不平衡度超過(guò)2%，短時(shí)超過(guò)4%。在電力系統(tǒng)中，各種不平衡工業(yè)負(fù)荷以及各種接地短路故障都會(huì)導(dǎo)致三相電壓的不平

5、衡。 過(guò)電壓是指持續(xù)時(shí)間大于1分鐘，幅值大于標(biāo)稱值的電壓。典型的過(guò)電壓值為1.11.2倍標(biāo)稱值。過(guò)電壓主要是由于負(fù)載的切除和無(wú)功補(bǔ)償電容器組的投入等過(guò)程引起，另外，變壓器分接頭的不正確設(shè)置也是產(chǎn)生過(guò)電壓的原因。 欠電壓是指持續(xù)時(shí)間大于1分鐘，幅值小于標(biāo)稱值的電壓。典型的欠電壓值為0.80.9倍標(biāo)稱值。其產(chǎn)生的原因一般是由于負(fù)載的投入和無(wú)功補(bǔ)償電容器組的切除等過(guò)程。另外，變壓器分接頭的錯(cuò)誤設(shè)置也是欠電壓產(chǎn)生的原因。 電壓驟降是指在工頻下，電壓的有效值短時(shí)間內(nèi)下降。典型的電壓驟降值為0.10.9倍標(biāo)稱值，持續(xù)時(shí)間為0.5個(gè)周期到1分鐘。電壓驟降產(chǎn)生的原因主要有電力系統(tǒng)發(fā)生故障，如系統(tǒng)發(fā)生接地短路故

6、障；大容量電機(jī)的啟動(dòng)和負(fù)載突增也會(huì)導(dǎo)致電壓驟降。 電壓驟升是指在工頻下，電壓的有效值短時(shí)間內(nèi)上升。典型的電壓驟升值為1.11.8倍標(biāo)稱值，持續(xù)時(shí)間為0.5個(gè)周期到1分鐘。電壓驟升產(chǎn)生的原因主要有電力系統(tǒng)發(fā)生故障，如系統(tǒng)發(fā)生單相接地等故障；大容量電機(jī)的停止和負(fù)載突降也是電壓驟升的重要原因。 供電中斷是指在一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)的一相或多相電壓低于0.1倍標(biāo)稱值。瞬時(shí)中斷定義為持續(xù)時(shí)間在0.5個(gè)周期到3秒之間的供電中斷，短時(shí)中斷的持續(xù)時(shí)間在360 秒之間，而持久停電的持續(xù)時(shí)間大于60秒。 電壓瞬變又稱為瞬時(shí)脈沖或突波，是指兩個(gè)連續(xù)的穩(wěn)態(tài)之間的電壓值發(fā)生快速的變化，其持續(xù)時(shí)間很短。電壓瞬變按照電壓波形的不

7、同分為兩類：一是電壓瞬時(shí)脈沖，是指疊加在穩(wěn)態(tài)電壓上的任一單方向變動(dòng)的電壓非工頻分量；二是電壓瞬時(shí)振蕩，是指疊加在穩(wěn)態(tài)電壓的同時(shí)包括兩個(gè)方向變動(dòng)的電壓非工頻分量。電壓瞬變可能是由閃電引起的，也可能是由于投切電容器組等操作產(chǎn)生的開關(guān)瞬變。 電壓切痕是一種持續(xù)時(shí)間小于10ms的周期性電壓擾動(dòng)。它是由于電力電子裝置換相造成的，它使電壓波形在一個(gè)周期內(nèi)有超過(guò)兩個(gè)的過(guò)零點(diǎn)。由于其頻率非常高，用常規(guī)的諧波分析設(shè)備無(wú)法測(cè)出，因此以前一直未把此項(xiàng)作為電壓質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)。 儀器介紹采用Fluke 公司NORMA 4000 寬頻帶功率分析儀儀器特性1-3相，集成系統(tǒng)直接輸入量程:0.3V1000V 0.03A10A

8、/0.06A20A帶寬DC至10MHz采樣速度1MHz/341KHz不間斷平均值4MB存儲(chǔ)器綜合指標(biāo)NORMA 4000功率分析儀可準(zhǔn)確測(cè)量電流和電壓計(jì)算有功、無(wú)功、視在功率和其他參量?jī)x器精度在很寬范圍內(nèi)不受波形、頻率和相移等變化的影響諧波分析可至采樣率的一半DSO功能可將數(shù)值以波形形式顯示分析儀的硬件可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口RS232進(jìn)行升級(jí)高精度功率分析儀NORMA 4000可用于測(cè)量寬頻帶寬從DC至幾MHz的信號(hào)，輸入通道采用直流耦合方式和高質(zhì)量的脈沖放大器匹配為獲得穩(wěn)定的測(cè)量精度，在短時(shí)間內(nèi)能參照穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)值自動(dòng)進(jìn)行零點(diǎn)偏移校準(zhǔn)使用全新的阻礙技術(shù)，所有電壓電流通道均具有高隔離性和共模抑制，也

9、適用于非常復(fù)雜的測(cè)量應(yīng)用環(huán)境條件工作溫度范圍：+535儲(chǔ)存溫度范圍：-20+50氣候等級(jí)：KYG DIN 40040標(biāo)準(zhǔn)，最大85%相對(duì)濕度，無(wú)凝點(diǎn)電源：85264V AC，5060Hz，DC100260V 約40VA測(cè)試量程電壓：8個(gè)量程：0.3-1-3-10-30-100-300-1000V 峰值量程=2range采樣頻率：1/3MHz電流：8個(gè)量程：30-100mA-0.3-1-3-10-30-100-300A采樣頻率：1/3MHz測(cè)量值對(duì)每相不間斷計(jì)算平均值，在三相系統(tǒng)中，可計(jì)算總功率和三相電壓電流平均值，在同步采樣模式下還可計(jì)算這些值的基波值H01有效值Urms，校正平均值Urm，平

10、均值Um，峰值Up-，Up+，Upp，峰值因數(shù)Ucf，波形因數(shù)Uff，基波含量Ufc，總畸變因數(shù)Uthd有效值Irms，校正平均值Irm，平均值Im，峰值Ip-，Ip+，Ipp，峰值因數(shù)Icf，波形因數(shù)Iff，基波含量Ifc，總畸變因數(shù)Ithd有功功率:P(W)無(wú)功功率:Q(Var)視在功率:S(VA)功率因數(shù)，COS相角積分功能可對(duì)P、Q、S、Um、Im進(jìn)行積分電能質(zhì)量測(cè)試過(guò)程 目前各個(gè)事業(yè)部需要測(cè)試的電能質(zhì)量問(wèn)題主要集中在電機(jī)功率、電流等問(wèn)題，諧波測(cè)量很少，下面主要介紹下測(cè)試機(jī)床電機(jī)功率及電流、電壓的過(guò)程，測(cè)試的功率包括機(jī)械功率P，無(wú)功功率Q，視在功率S及電機(jī)功率因數(shù)，電流測(cè)試主要為電流有

11、效值，電壓也為有效值測(cè)量。實(shí)驗(yàn)步驟查看機(jī)床電氣柜電氣連接部分，找到控制主軸電機(jī)線路，確定連接線路方案機(jī)床下電，將儀器的連入電路連線之后檢查線路是否有短路及漏電，確保安全連接機(jī)床上電，將儀器與電腦連接，打開測(cè)試軟件，檢查相序是否連接正確按照設(shè)計(jì)要求參數(shù)進(jìn)行電能質(zhì)量測(cè)量?jī)x器后端面板背部接線端說(shuō)明操作控件和顯示屏顯示屏說(shuō)明狀態(tài)符號(hào)說(shuō)明導(dǎo)覽和測(cè)量鍵說(shuō)明功能Power Analyzer 可用于分析直流電流和數(shù)兆赫的交流電流。可精確測(cè)量最高 1000 V的電壓值和最大 20 A 的電流（取決于設(shè)備所安裝的測(cè)量模塊），同時(shí)計(jì)算相應(yīng)的有功功率、無(wú)功功率和視在功率。誤差范圍在 0.03% 和 0.3% 之間。對(duì)

12、于直流和頻率在數(shù)兆赫以內(nèi)的交流，測(cè)量不受波形、頻率或相位的影響。如果連接分流器或鉗表，可擴(kuò)大測(cè)量量程。當(dāng)使用第三方分流器或鉗表來(lái)擴(kuò)大量程時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮由這些設(shè)備所帶來(lái)的額外誤差。本設(shè)備最多可在六個(gè)通道上進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。顯示界面三相測(cè)量連接測(cè)量設(shè)置常規(guī)設(shè)置將光標(biāo)移至 RS232 行中的第一個(gè)字段。給波特率、數(shù)據(jù)位/奇偶校驗(yàn)位/停止位以及“握手”協(xié)議輸入設(shè)置值并按 Enter 確認(rèn)。新的設(shè)置現(xiàn)在顯示在 RS232 行的字段中。按保存功能鍵保存配置設(shè)置。配置平均時(shí)間和同步設(shè)置步驟調(diào)用定時(shí)與同步設(shè)置菜單輸入平均時(shí)間選擇同步源設(shè)置觸發(fā)電平選擇斜率方向選擇低通濾波器配置信號(hào)輸出電流通道設(shè)置按 Enter，選擇OFF 并按 Enter 確認(rèn)。現(xiàn)在自動(dòng)量程調(diào)整被禁用。將光標(biāo)移至量程列中的值并按 Enter。以安培為單位選擇一個(gè)值；如果使用了分流器，則以伏特為單位