電能質(zhì)量分析及測試方法課件

1、電能質(zhì)量分析及測試方法電能質(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、電壓波動與閃變、三相不平衡、暫時或瞬態(tài)過電壓、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)正常運行條件下頻率偏差限值為0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時，偏差限值可放寬到0.5Hz，標(biāo)準(zhǔn)中沒有說明系統(tǒng)容量

2、大小的界限。在全國供用電規(guī)則中規(guī)定供電局供電頻率的允許偏差：電網(wǎng)容量在300萬千瓦及以上者為0.2HZ；電網(wǎng)容量在300萬千瓦以下者，為0.5HZ。實際運行中，從全國各大電力系統(tǒng)運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)偏差的絕對值之和不超過標(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)公共連接點電壓不平衡度限值為：電網(wǎng)正常運行時，負(fù)序電壓不平

3、衡度不超過2%，短時不得超過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。接于公共連接點的每個用戶引起該點負(fù)序電壓不平衡度允許值一般為1.3%，短時不超過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)保證各級電網(wǎng)諧波電壓在限值范圍內(nèi)，所以國標(biāo)規(guī)定各級電網(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。 波動和閃變GB/T 12326-2019電能質(zhì)量 電壓波動和閃變規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點，在系統(tǒng)運行的較小方式下，以一周（168h）為測量周期，所有長時間閃變值Plt滿足：110kV，Plt=1；110kV，Plt=0.8。以及單個用戶的相關(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）來表示，典型的三相不平衡是指不平衡度超過2%，短時超過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導(dǎo)致三相電壓的不平

5、衡。 過電壓是指持續(xù)時間大于1分鐘，幅值大于標(biāo)稱值的電壓。典型的過電壓值為1.11.2倍標(biāo)稱值。過電壓主要是由于負(fù)載的切除和無功補(bǔ)償電容器組的投入等過程引起，另外，變壓器分接頭的不正確設(shè)置也是產(chǎn)生過電壓的原因。 欠電壓是指持續(xù)時間大于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)載的投入和無功補(bǔ)償電容器組的切除等過程。另外，變壓器分接頭的錯誤設(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)時間為0.5個周期到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)的啟動和負(fù)載突增也會導(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)時間為0.5個周期到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。瞬時中斷定義為持續(xù)時間在0.5個周期到3秒之間的供電中斷，短時中斷的持續(xù)時間在360 秒之間，而持久停電的持續(xù)時間大于60秒。 電壓瞬變又稱為瞬時脈沖或突波，是指兩個連續(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：一是電壓瞬時脈沖，是指疊加在穩(wěn)態(tài)電壓上的任一單方向變動的電壓非工頻分量；二是電壓瞬時振蕩，是指疊加在穩(wěn)態(tài)電壓的同時包括兩個方向變動的電壓非工頻分量。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)時間小于10ms的周期性電壓擾動。它是由于電力電子裝置換相造成的，它使電壓波形在一個周期內(nèi)有超過兩個的過零點。由于其頻率非常高，用常規(guī)的諧波分析設(shè)備無法測出，因此以前一直未把此項作為電壓質(zhì)量的一個指標(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存儲器綜合指標(biāo)NORMA 4000功率分析儀可準(zhǔn)確測量電流和電壓計算有功、無功、視在功率和其他參量儀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標(biāo)準(zhǔn)接口RS232進(jìn)行升級高精度功率分析儀NORMA 4000可用于測量寬頻帶寬從DC至幾MHz的信號，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)定的測量精度，在短時間內(nèi)能參照穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)值自動進(jìn)行零點偏移校準(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)雜的測量應(yīng)用環(huán)境條件工作溫度范圍：+535儲存溫度范圍：-20+50氣候等級：KYG DIN 40040標(biāo)準(zhǔn)，最大85%相對濕度，無凝點電源：85264V AC，5060Hz，DC100260V 約40VA測試量程電壓：8個量程：0.3-1-3-10-30-100-300-1000V 峰值量程=2range采樣頻率：1/3MHz電流：8個量程：30-100mA-0.3-1-3-10-30-100-300A采樣頻率：1/3MHz測量值對每相不間斷計算平均值，在三相系統(tǒng)中，可計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P、Q、S、Um、Im進(jìn)行積分電能質(zhì)量測試過程 目前各個事業(yè)部需要測試的電能質(zhì)量問題主要集中在電機(jī)功率、電流等問題，諧波測量很少，下面主要介紹下測試機(jī)床電機(jī)功率及電流、電壓的過程，測試的功率包括機(jī)械功率P，無功功率Q，視在功率S及電機(jī)功率因數(shù)，電流測試主要為電流有

11、效值，電壓也為有效值測量。實驗步驟查看機(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，打開測試軟件，檢查相序是否連接正確按照設(shè)計要求參數(shù)進(jìn)行電能質(zhì)量測量儀器后端面板背部接線端說明操作控件和顯示屏顯示屏說明狀態(tài)符號說明導(dǎo)覽和測量鍵說明功能Power Analyzer 可用于分析直流電流和數(shù)兆赫的交流電流?？删_測量最高 1000 V的電壓值和最大 20 A 的電流（取決于設(shè)備所安裝的測量模塊），同時計算相應(yīng)的有功功率、無功功率和視在功率。誤差范圍在 0.03% 和 0.3% 之間。對

12、于直流和頻率在數(shù)兆赫以內(nèi)的交流，測量不受波形、頻率或相位的影響。如果連接分流器或鉗表，可擴(kuò)大測量量程。當(dāng)使用第三方分流器或鉗表來擴(kuò)大量程時，應(yīng)當(dāng)考慮由這些設(shè)備所帶來的額外誤差。本設(shè)備最多可在六個通道上進(jìn)行同時測量。顯示界面三相測量連接測量設(shè)置常規(guī)設(shè)置將光標(biāo)移至 RS232 行中的第一個字段。給波特率、數(shù)據(jù)位/奇偶校驗位/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。配置平均時間和同步設(shè)置步驟調(diào)用定時與同步設(shè)置菜單輸入平均時間選擇同步源設(shè)置觸發(fā)電平選擇斜率方向選擇低通濾波器配置信號輸出電流通道設(shè)置按 Enter，選擇OFF 并按 Enter 確認(rèn)?，F(xiàn)在自動量程調(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值；如果使用了分流器，則以伏特為單位