電能質(zhì)量檢測方法

電能質(zhì)量檢測方法及處理一、參考標(biāo)準(zhǔn)GB12325-2003《電能質(zhì)量、供電電壓允許偏差》GB12326-2000《電能質(zhì)量、電壓波動和閃變》GB/T14549-1993《電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波》GB/T15543-1995《電能質(zhì)量、三相電壓允許不平衡度》GB/T15945-1995《電能質(zhì)量、電力系統(tǒng)頻率允許偏差》GB/T18481-2001《電能質(zhì)量、暫時過壓和瞬態(tài)過電壓》二、電能質(zhì)量評價指標(biāo)2.1、 三相不平衡：指三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度。A、B、C三相間幅值不相等，之間相位不是120度。2.2、 短時電壓中斷：當(dāng)電壓均方根值降低到接近于零時，稱為中斷。持續(xù)時間較長稱為長時間中斷，而持續(xù)時間較短稱為短時間中斷。2.3、 短時電壓下降：指供電電壓有效值突然降至額定電壓的0.9-0.1p.u，然后又恢復(fù)正常電壓，持續(xù)時間一般為0.5個周波到1min.。又稱為電壓跌落。2.4、 短時電壓上升：工頻條件下，電壓或電流的有效值上升到額定電壓的1.1-1.8p.u，然后又恢復(fù)正常，持續(xù)時間一般為0.5個周波到1min.。又稱為電壓突起。2.5、 電壓波動與閃變：電壓均方根值一系列相對快速變動或連續(xù)改變的現(xiàn)象。變化周期大于工頻周期，在電力系統(tǒng)中這種現(xiàn)象可能是多次出現(xiàn)，變化過程可能是規(guī)則的、不規(guī)則的，或是隨機的。閃變：電光源的電壓波動造成燈光照度不穩(wěn)定的人眼視覺反應(yīng)稱為閃變。2.6、 諧波、間諧波、次諧波：波形頻率為基波頻率的整數(shù)倍。非工頻頻率整數(shù)倍的周期性電流的波動，稱為延續(xù)諧波，根據(jù)該電流周期分解出的傅里葉級數(shù)得出的不是基波整數(shù)倍頻率的分量，稱為簡諧波。頻率低于工頻的簡諧波又稱為次諧波。2.7、 直流偏移：任何一個波形畸變的周期性非正玄波電壓、電流，對其進行傅里葉級數(shù)分解，除了得到與基波相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分稱為諧波；以及頻率等于0的分量，這部分稱為直流分量，也稱為直流偏移。2.8、 過電壓、欠電壓（電壓偏差）：指實際電壓對于標(biāo)稱電壓的偏離程度，通常用相對誤差來計算。2.9、暫態(tài)電能質(zhì)量擾動:主要表現(xiàn)形式為，浪涌、暫態(tài)脈沖、暫態(tài)振蕩、電壓跌落、毛刺或尖峰、電壓突起、電壓中斷、電壓閃變。2.10、功率因數(shù)：有功功率p與視在功率S的比值，稱為功率因數(shù)。反映電氣設(shè)備的實際可用容量。2?11、供電可靠性：電力系統(tǒng)在一定時期內(nèi)，能夠保持對用戶連續(xù)充足供電的能力。三、影響電能質(zhì)量因素的產(chǎn)生原因、危害及處理方法類型性質(zhì)特征指標(biāo)產(chǎn)生原因危害解決方法頻率偏差穩(wěn)態(tài)頻率偏差發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化1、 產(chǎn)生電機轉(zhuǎn)速偏差2、 通訊設(shè)備誤碼率上升發(fā)電機調(diào)速電壓偏差穩(wěn)態(tài)電壓偏差過負(fù)荷、無功過剩，電源電壓偏高1、 設(shè)備運行性能惡化，效率降低。2、 設(shè)備壽命降低、損壞。3、 生產(chǎn)效率降低。4、 電壓不穩(wěn)、電壓崩潰。5、 影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。6、 絕緣受損。7、 有功損耗、無功損耗、電壓損耗增加。變壓器調(diào)壓、穩(wěn)壓器穩(wěn)壓、無功補償功率因數(shù)過低穩(wěn)態(tài)功率因數(shù)、無功功率無功功率過大1、 線路損耗加大。2、 線路過載，引起跳閘或故障。3、 變壓器的銅損加大，發(fā)熱量大。4、 生產(chǎn)成本增加。無功補償諧波穩(wěn)態(tài)諧波頻譜、信號波形、失真度非線性負(fù)荷、固態(tài)開關(guān)負(fù)荷1、 設(shè)備產(chǎn)生附加損耗。2、 影響電氣設(shè)備的正常工作。3、 電機產(chǎn)生機械振動和噪聲。4、 電氣設(shè)備產(chǎn)生局部嚴(yán)重過熱，5、 電網(wǎng)諧振。6、 繼電器保護和自動裝置誤動作。7、 電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確。8、 干擾通訊系統(tǒng)。有源、無源濾波三相不平衡穩(wěn)態(tài)不平衡度、負(fù)序有效值、零序有效值三相不平衡負(fù)荷1、 電子設(shè)備損壞。2、 繼電器保護和自動裝置誤動作。3、 變壓器鐵損加大、發(fā)熱、容量減小。4、 加大用戶用電量，費用增加。靜止無功補償電壓缺口穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間、幅值調(diào)速驅(qū)動器1、 計時器計時錯誤2、 干擾通訊電容器、隔離電感電壓穩(wěn)態(tài)波動幅值、電弧爐、電機1、伺服電機運行不正常。靜止無功補償

波動與閃變出現(xiàn)頻率、調(diào)制頻率啟動2、 設(shè)備產(chǎn)生諧振、造成設(shè)備損壞。3、 計算機工作不正常、電機反轉(zhuǎn)。暫態(tài)振蕩暫態(tài)波形、峰值、持續(xù)時間線路、負(fù)荷、電容器組的投切1、 設(shè)備絕緣破壞。2、 損壞電力電子設(shè)備。濾波器、隔離變壓器、避雷器暫態(tài)脈沖暫態(tài)上升時間、峰值、持續(xù)時間閃電電擊線路、感性電路開合1、 設(shè)備絕緣損壞2、 擊穿電子設(shè)備3、 降低電子設(shè)備使用壽命避雷器短時電壓變動暫態(tài)幅值、持續(xù)時間、瞬時值、發(fā)生時間遠(yuǎn)端發(fā)生故障、電機啟動1、 影響特殊行業(yè)的生產(chǎn)過程，降低生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，造成經(jīng)濟損失。2、 計算機工作不正常，電機堵轉(zhuǎn)3、 降低元器件使用壽命，擊穿電子設(shè)備。4、 造成設(shè)備損壞。UPS電源、動態(tài)電壓恢復(fù)器噪聲穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)幅值、頻譜接地故障、固態(tài)開關(guān)負(fù)載1、 微處理器控制設(shè)備工作不正常。2、 干擾通訊設(shè)備。3、 損耗增加。接地、濾波器持續(xù)斷電穩(wěn)態(tài)（持續(xù)）有效值、時間故障、誤操作1、 系統(tǒng)的有功和無功平衡遭到破壞。2、 可能導(dǎo)致系統(tǒng)頻率和電壓崩潰。3、 導(dǎo)致生產(chǎn)停頓和生活混亂。4、 危及人身和設(shè)備安全。自動重合閘，啟用備用電源。直流偏移穩(wěn)態(tài)幅值地磁干擾、半波整流1、 變壓器偏磁，發(fā)生磁飽和。2、 引起變壓器鐵芯附加發(fā)熱。3、 引起接地及其它連接設(shè)備的電解腐蝕。隔離電容、濾波器四、電能質(zhì)量的現(xiàn)場檢測方法4.1、 使用設(shè)備及分析軟件1） 電能質(zhì)量檢測儀CA8335系列+DataView軟件。2） 三相電能質(zhì)量記錄儀Fluke1735+PowerLog軟件。3） 三相電力質(zhì)量分析儀Fluke434） 測溫儀。5） PSCAD電力系統(tǒng)仿真軟件，可以研究電力系統(tǒng)暫態(tài)、諧波分析。6） matlab7.0.4電力仿真軟件。4.2、 現(xiàn)場測試位置選擇工廠或單位電力電源進線端，或適合安裝無功補償、濾波器的位置。4.3、 檢測方法使用專業(yè)測量設(shè)備（如Fluke）可直接測量計算閃變、電壓暫降、電壓暫升、中斷、瞬變、不平衡、諧波、間諧波、信號電壓、RMS有效值、功率、功率因數(shù)和電能量等電能質(zhì)量參數(shù)。這些測量結(jié)果可根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判斷合格與否。以下針對設(shè)備不能直接給出測量結(jié)果的項目，和測量中需要注意的事項做具體的補充。1）頻率變動及頻率偏差使用測量設(shè)備一定時間內(nèi)，測量頻率變化過程中相鄰兩個頻率極值（極大值、極小值），這兩個極值之差即為頻率變動值。參照標(biāo)準(zhǔn)，頻率變動值一般不得超過土0.2Hz測量出系統(tǒng)頻率的實際值和標(biāo)稱值之差，即為頻率偏差。參照標(biāo)準(zhǔn)，頻率偏差值一般不得超過土0.2-0.5Hz。2）電壓偏差使用專業(yè)設(shè)備測量系統(tǒng)中的實際電壓后，用相對誤差的計算公式計算電壓偏差值。參考標(biāo)準(zhǔn)，35KV及以上為正負(fù)偏差絕對值之和不超過10%；10KV及以下三相供電電壓為±7%；220V單相供電為+7%--10%監(jiān)測點電壓合格率計算：V=Tc/T*1°°%=（1"Ts/T）*1OO%（T電壓監(jiān)測總時間；TC電壓合格時間；TS電壓超限時間）3）存在諧波的系統(tǒng)中如何修正功率因數(shù)功率因數(shù)是維護用電效率的重要標(biāo)準(zhǔn)，功率因數(shù)的提高可以幫助工廠避免重要設(shè)備的不穩(wěn)定運行或損壞。提高功率因數(shù)的辦法一般采用電容器減小電壓和電流之間的相位，但電容器可能會導(dǎo)致元器件或電子設(shè)備的損壞，諧波通常會對功率因數(shù)產(chǎn)生一些奇怪的影響。何時需要安裝無功補償電容，沒有一個簡單完整的公式可以遵循。它取決于電路負(fù)載是純阻性、感性、容性，這些負(fù)載是線性還是非線性。而且要考慮諧波的影響，如果諧波的水平較高，無功補償電容可能會損壞。所以對系統(tǒng)的修正一定要經(jīng)過全面的考察，對配電系統(tǒng)進行修正以提高功率因數(shù)和降低諧波必須向有經(jīng)驗的電氣專業(yè)人員咨詢。利用電力質(zhì)量分析儀測量數(shù)值比較分析：A、 測量檢測點的全功率因數(shù)（PF）和位移功率因數(shù)（DPF），如果讀數(shù)相近或相同，說明功率因數(shù)的降低主要不是諧波的原因。此時可以利用無功補償電容減小位移，提高功率因數(shù)。B、 如果PF比DPF低10%或更多，那么功率因數(shù)可能是諧波電流造成的。C、 利用Fluke43測量儀顯示饋線電流的諧波柱圖。該圖形將指示電路諧波失真度是否降低了功率因數(shù)。D、 如果諧波水平比較顯著，電氣專業(yè)人員可能要考慮使用補償濾波器減少諧波電流。一種方法就是在非線性負(fù)載的線路中串聯(lián)電抗器，從而降低諧波提高功率因數(shù)PF。如果適當(dāng)，有資格的電氣專業(yè)人員可以考慮安裝無功補償電容。無功補償?shù)淖⒁馐马?無功補償電容與配電網(wǎng)的感性電抗在高于基波的某些頻率可能形成諧振電路。如果沒有諧波電流通常不會出現(xiàn)什么問題。如果由于電子裝置引起諧波電流，使無功補償諧振就有可能導(dǎo)致過電壓的發(fā)生。這種情況多數(shù)情況發(fā)生在負(fù)載停機的過程中。如果利用補償電容將位移功率因數(shù)DPF提高到0.95，系統(tǒng)很可能在5次諧波或7次諧波發(fā)生諧振。當(dāng)這種情況時電壓升高，并有可能超過補償電容或其他元器件的額定電壓而導(dǎo)致不穩(wěn)定的運行故障。利用萬用表或諧波測試儀測量流過電容的有效值電流。如果電流在電容器的額定范圍內(nèi)，諧波電流可以忽略。同時電容器端檢查諧波電壓。如果數(shù)值較高，達(dá)基波的百分之幾，就需要進一步檢查電容器的5次和7次諧波電流。如果諧振導(dǎo)致系統(tǒng)出問題，可以在電容器上串聯(lián)一個小電感，使諧振頻率不在系統(tǒng)諧波頻率之內(nèi)。4）諧波的檢測

諧波是產(chǎn)生反向功率因數(shù)的主要原因，即使用電單位利用節(jié)能設(shè)備降低能源消耗，高水平的諧波也會將其能源節(jié)約抵消。那么如何檢測諧波則是下一步處理諧波問題的關(guān)鍵。檢測諧波可以按照下表的指導(dǎo)，在用電單位一步步進行工作。首先，建議檢查表中所列的位置有沒有出問題的跡象，然后按照測試程序進行。位置諧波的影響危害測試程序補救方法變壓器附近的單相插座在公共的中線中3次奇數(shù)倍諧波會進行代數(shù)疊加電流可能會感應(yīng)到變壓器的一側(cè)造成過熱或故障。1、 測量變壓器二次側(cè)的相電流和中線電流。2、 觀察相電流中各次諧波的數(shù)值。3、 在變壓器二次側(cè)決定相電流的K因數(shù)變壓器降載；加濾波器；或更換新K因數(shù)變壓器負(fù)荷中心斷路器諧波可導(dǎo)致熱磁式斷路器動作；可導(dǎo)致峰值感應(yīng)斷路器在低電流動作，或當(dāng)峰值低于正常值時斷路器動作失靈。斷路器故障動作，或?qū)е玛P(guān)鍵設(shè)備停機；或危險的熱設(shè)備損壞。1、 檢查負(fù)荷中心相電壓的平峰2、 測量饋線導(dǎo)體電流，驗證配電柜在負(fù)載的額定范圍內(nèi)運行。3、 測量饋線中線電流，數(shù)值較高說明有諧波存在。4、 將測量電流與導(dǎo)體、接線板、母線的額定值進行比較。5、 比較單獨的分支電路與斷路器的額定值平衡負(fù)載，安裝零序諧波濾波器（僅在特殊條件下）。利用滿足非線性負(fù)載的斷路器。照明電路導(dǎo)管諧波引起的過熱可能引起導(dǎo)體絕緣損壞危險的過熱短路，或電路中斷1、 感覺導(dǎo)管是否過熱2、 測量饋線中電流，如果電流過高，將測量值與導(dǎo)體、接線板、母線的定額值進行比較3、 測量相電流的諧波失真總量減少每個導(dǎo)管的導(dǎo)線數(shù)量，安裝低諧波的電子鎮(zhèn)流器。感應(yīng)電機諧波可能通過電機循環(huán)。負(fù)序諧波電流將降低電機轉(zhuǎn)矩。電機損壞或燒毀1、 在電機端子測量電壓的有效值和銘牌上額定值進行比較。2、 觀察相電壓間的不平衡3、 觀察電壓波形是否有明顯失真4、 測量諧波失真總量（電機滿載應(yīng)小于5%）5、 查看電壓諧波圖譜。如果有比較大的3次諧波，可能是照明鎮(zhèn)流器或插座負(fù)載引起。6、 如果有大的5次諧波，諧波原1因可能是電機或其重新分配負(fù)載或安裝諧波濾波器。他非線性負(fù)載無功補償電容與感性阻抗在高于基波的某些頻率形成諧振電路。雖然用來修正功率因數(shù)，在諧波出現(xiàn)時可能損壞。1、 檢查電容器的諧波電流，5次和7次比較典型2、 檢查值得懷疑的電機的驅(qū)動相電流，看是否有大的5次諧波。去掉電容器安裝線路電抗器，或安裝特殊設(shè)計的無功補償網(wǎng)絡(luò)5）設(shè)施配電系統(tǒng)檢查電壓波形測量：正常為正玄波。波形平頂、畸變等則為不正常電壓有效值測量：有效電壓可能會過高或過低，電壓下降和回路負(fù)荷及源阻抗有關(guān)系，實際暗示了導(dǎo)線的長度和直徑有問題，自支回路斷路器到最遠(yuǎn)端的插座電壓極限值應(yīng)為3%，總電壓降應(yīng)小于5%插座中線對地電壓注意事項：插座處電壓2V或更低的對地電壓是正常的，幾伏或更高說明存在過載，5V是上限值。一個帶有負(fù)載的電路中存在一定的中線對地電壓是正常的，如果電壓接近于0V，則需要懷疑是否插座或子配電盤存在非法中線對地鏈接。任何在變壓器或主配電盤以外位置進行的中線接地，都應(yīng)該消除。以防止通過接地導(dǎo)體而返回電流。共用中線問題：一些建筑物在電氣接線時使用兩相或三相共用一條中線，然后分支線路中重復(fù)使用這一條中線，這樣來自非線性負(fù)載的零序電流（主要是三次諧波）會進行算術(shù)相加，并在中線上返回。會引起中線電流過大引起導(dǎo)線發(fā)熱，造成安全隱患。另外過高的中線電流還會引起較高的中線對地電壓，中線電壓的提高實際就造成了中線對火線電壓的降低，那么加到負(fù)載上的電壓就會降低，負(fù)載的實際功率就降低。解決的辦法就是為每個分支電路拉出單獨的中線。測量方法：（配電盤）目視檢查---是否有非法接地；是否有導(dǎo)線過熱現(xiàn)象，如發(fā)生褪色的