電能質(zhì)量及其控制基本技術(shù)概述

電能質(zhì)量及其控制本講提綱綱電能質(zhì)量量的基本本概念1系統(tǒng)中電電能質(zhì)量量實例2電能質(zhì)量量的預(yù)防防維護(hù)3問與答4您遇到過過以下問問題嗎？？停電白熾燈閃閃爍設(shè)備停運運大量電力力干擾信信號精密儀器器受損電能質(zhì)量不合格導(dǎo)致的！1.1什么是電電能質(zhì)量量電能質(zhì)量量是指優(yōu)質(zhì)供電電，合格電電能質(zhì)量量的概念念是指提提供給敏敏感設(shè)備備的電力力和相應(yīng)應(yīng)的接地地系統(tǒng)是是適合該該設(shè)備正正常工作作的。電能質(zhì)量量=頻率+供電質(zhì)量量供電質(zhì)量量=供電可靠靠性+電壓質(zhì)量量電能質(zhì)量量問題又又以各種種穩(wěn)態(tài)的的或暫態(tài)態(tài)的電磁磁現(xiàn)象表表現(xiàn)出來來，根據(jù)據(jù)電磁現(xiàn)現(xiàn)象的持持續(xù)時間間，電壓壓幅值變變化和典典型頻譜譜分量。。將電壓質(zhì)質(zhì)量作為為評估電電能質(zhì)量量的一個個重要指指標(biāo)，圍圍繞電壓壓幅值、、持續(xù)變變化時間間、頻譜譜分量來來評估。。1.1什么是電電能質(zhì)量量電能質(zhì)量量的IEEE定義：導(dǎo)致用電電設(shè)備故故障或不不能正常常工作的的電壓、、電流或或頻率偏偏差，其其內(nèi)容涉涉及頻率率偏差、、電壓偏偏差、電電磁暫態(tài)態(tài)、供電電可靠性性、波形形失真、、三相不不平衡以以及電壓壓波動、、閃變等等?？梢婋娔苣苜|(zhì)量的的概念非非常廣泛泛，對電電能質(zhì)量量的認(rèn)識識正在進(jìn)進(jìn)一步加加深。1.1什么是電電能質(zhì)量量80年代以來來，電力力電子裝裝置的整整流器及及變頻裝裝置、煉煉鋼電弧弧爐、電電氣化鐵鐵路和家家用電器器等負(fù)荷荷的迅速速發(fā)展。。針對一些些典型的的工業(yè)用用戶通過過安裝無無源濾波波器、SVC（StaticVarCompensator，靜止無無功補償償器）等等裝置，，進(jìn)行諧諧波甚至至諧波、、電壓波波動、三三相不平平衡及功功率因數(shù)數(shù)的綜合合治理與與補償。。1.2對電能質(zhì)質(zhì)量認(rèn)識識過程90年代以來來，計算算機、信信息技術(shù)術(shù)迅速發(fā)發(fā)展，對對電能質(zhì)質(zhì)量的要要求越來來越高。。電壓凹陷陷（Sag、Dip）問題已已經(jīng)成為為當(dāng)前電電能質(zhì)量量中最突突出的問問題。1.2對電能質(zhì)質(zhì)量認(rèn)識識過程相關(guān)行業(yè)業(yè)發(fā)生單單次暫降造成的經(jīng)經(jīng)濟損失失數(shù)量級級圖必須重視視電能質(zhì)質(zhì)量的幾幾個原因因：1、計算機機系統(tǒng)的的控制設(shè)設(shè)備和電電子裝置置等對電電能質(zhì)量量非常敏敏感；2、負(fù)荷結(jié)結(jié)構(gòu)的變變化使半半導(dǎo)體、、晶閘管管、變頻頻調(diào)整、、電弧爐爐、鐵路路電氣化化、家用用電器等等非線性性用電設(shè)設(shè)備或裝裝置增多多；3、在電力力市場運運營模式式下，電電力企業(yè)業(yè)銷售的的不僅是是電力本本身，而而且包括括電能質(zhì)質(zhì)量和相相關(guān)的附附加服務(wù)務(wù)。1.3改善電能能質(zhì)量的的意義電能質(zhì)量量關(guān)系到到國民經(jīng)經(jīng)濟的總總體效益益。從技術(shù)角角度講，，提供優(yōu)優(yōu)質(zhì)電能能質(zhì)量是是由供用用電雙方方共同保保證的。。提高電能能質(zhì)量是是實現(xiàn)電電力可持持續(xù)發(fā)展展的重要要基礎(chǔ)。。提高電能能質(zhì)量有有許多工工作要做做。1.3改善電能能質(zhì)量的的意義授課提綱綱電能質(zhì)量量的基本本概念1系統(tǒng)中電電能質(zhì)量量實例2電能質(zhì)量量的預(yù)防防維護(hù)3問與答4案例11、2011年2月24日,甘肅中電電酒泉風(fēng)風(fēng)電公司司橋西第第一風(fēng)電電場35B開關(guān)間隔隔C相電纜頭頭故障絕絕緣擊穿穿，造成成三相短短路，導(dǎo)導(dǎo)致包括括橋西第第一風(fēng)電電場在內(nèi)內(nèi)的10座風(fēng)電場場中274臺風(fēng)電機機組因無無低壓穿穿越能力力在系統(tǒng)統(tǒng)電壓暫暫降時脫脫網(wǎng)。風(fēng)風(fēng)機脫網(wǎng)網(wǎng)后，風(fēng)風(fēng)電場無無功補償償裝置不不具備自自動投切切功能，，系統(tǒng)無無功過剩剩，電壓壓迅速升升高，引引起300臺風(fēng)電機機組電壓壓保護(hù)動動作。事事故過程程中還有有24臺風(fēng)機因因頻率越越限保護(hù)護(hù)動作。。本次事事故脫網(wǎng)網(wǎng)風(fēng)電機機組598臺，損失失出力840..43MW，占事故故前酒泉泉地區(qū)風(fēng)風(fēng)電出力力的54.4％，造成成西北電電網(wǎng)主網(wǎng)網(wǎng)頻率由由事故前前的50.034Hz降至最低低49.854Hz。事件的產(chǎn)產(chǎn)生與危危害階段1階段2階段3有功不足足頻率偏差差系統(tǒng)崩潰潰安全注意意事項1、電氣設(shè)設(shè)備及其其連接部部件隱患患的排查查治理；；2、并網(wǎng)運運行風(fēng)電電場應(yīng)滿滿足接入入系統(tǒng)的的技術(shù)規(guī)規(guī)定，風(fēng)風(fēng)電機組組必須具具備低電壓穿穿越能力力，不具備備低電壓壓穿越能能力的要要盡快制制定切實實可行的的低電壓壓穿越能能力改造造計劃；；3、無功容容量配置置和參數(shù)數(shù)整定應(yīng)應(yīng)滿足系系統(tǒng)電壓壓調(diào)節(jié)需需要；4、開展涉涉網(wǎng)保護(hù)定值值（電壓壓、頻率率保護(hù)））的核查和和備案工工作，指指導(dǎo)風(fēng)電電場按電電網(wǎng)要求求進(jìn)行涉涉網(wǎng)保護(hù)護(hù)定值整整定。頻率的含含義：交交流電在在1s內(nèi)正弦參參量交變變的次數(shù)數(shù)，單位位為赫茲茲（Hz）。當(dāng)系統(tǒng)在在受到某某種原因因的干擾擾而失去去均衡的的過程中中，頻率率的有效效性便難難以維系系。交流電的的頻率是是和發(fā)電電機轉(zhuǎn)速速直接對對應(yīng)的電電頻率：：f=pn/60式中p——發(fā)電機極極對數(shù)n——機組每分分鐘轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)頻率偏差差的理論論知識電力系統(tǒng)統(tǒng)的標(biāo)稱稱頻率交流電力力系統(tǒng)的的標(biāo)稱頻頻率有50Hz和60Hz兩種。我我國采用用50Hz。50Hz和60Hz頻率的系系統(tǒng)若要要并聯(lián)運運行，需需通過背背靠背直直流換流流站或變變頻機組組轉(zhuǎn)換頻頻率。發(fā)電機組組和用電電設(shè)備銘銘牌上均均有標(biāo)稱稱頻率，，即標(biāo)明明該設(shè)備備應(yīng)在該該頻率的的電力系系統(tǒng)中使使用。頻率偏差差的理論論知識系統(tǒng)頻率率&機組頻率率&負(fù)荷頻率率電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定運運行時，，全系統(tǒng)統(tǒng)頻率相相同。實實際系統(tǒng)統(tǒng)每時每每刻都在在變動，，實際上上“系統(tǒng)統(tǒng)頻率””是指與與該系統(tǒng)統(tǒng)中起著著關(guān)鍵作作用的大大容量機機組的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速相對對應(yīng)的電電頻率。。在系統(tǒng)動動態(tài)過程程中，機機組頻率率取決于于自身原原動機能能量輸入入和其他他機組同同步力矩矩對它的的牽制及及負(fù)荷的的分布。。和其他他節(jié)點的的頻率差差異，在在系統(tǒng)失失步過程程中尤為為明顯，，危害也也很大。。負(fù)荷節(jié)點點頻率實實際上取取決于系系統(tǒng)內(nèi)各各電源等等值電動動勢相對對運動，，傳遞到到該節(jié)點點的電壓壓向量在在時間軸軸上的運運動軌跡跡。頻率偏差差對電力力系統(tǒng)的的影響電力系統(tǒng)統(tǒng)低頻率率運行的的影響1）對發(fā)電電廠的影影響蒸汽驅(qū)使使的火電電廠鍋爐爐給力泵泵出力隨隨轉(zhuǎn)速減減低而減減小，發(fā)發(fā)電機出出力下降降。一般燃?xì)鈿廨啓C組組運行在在額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速附近近，總是是出力的的減低近近似地與與速度減減低成正正比——低頻率運運行導(dǎo)致致效率下下降。對于核燃燃料汽輪輪發(fā)電機機組，允允許運行行頻率在在較寬的的范圍內(nèi)內(nèi)變動，，有較強強的承受受低頻率率的能力力但對于水水電廠而而言，在在電力系系統(tǒng)及其其負(fù)荷容容許的低低頻率運運行范圍圍內(nèi)，不不受限制制。頻率偏差差對電力力系統(tǒng)的的影響電力系統(tǒng)統(tǒng)低頻率率運行的的影響2）對負(fù)荷荷的影響響電力系統(tǒng)統(tǒng)中大量量的負(fù)荷荷是由電電動機驅(qū)驅(qū)使的，，計及負(fù)負(fù)荷阻力力特性后后，供電電頻率對對電動機機（同步步和異步步）的影影響，才才是對負(fù)負(fù)荷實際際影響。。到本世紀(jì)紀(jì)70~80年代，電電動機調(diào)調(diào)速的根根本性變變革，eg：通過快快遞檢測測電流實實現(xiàn)PWM控制的變變頻技術(shù)術(shù)，以及及具有很很強抗干干擾能力力的變結(jié)結(jié)構(gòu)控制制系統(tǒng)等等?；颈旧舷妱訖C機轉(zhuǎn)速受受電源頻頻率偏離離的影響響。頻率偏差差對電力力系統(tǒng)的的影響電力系統(tǒng)統(tǒng)低頻率率運行的的影響3）對輸配配電系統(tǒng)統(tǒng)的影響響變壓器：：若頻率率偏離標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，，變壓器器的鐵芯芯損耗、、漏磁通通和噪聲聲的影響響，與相相反方向向的電壓壓偏離導(dǎo)導(dǎo)致的影影響類似似。配電變壓壓器的激激磁電流流隨運行行頻率的的下降而而非線性性增加，，在地區(qū)區(qū)內(nèi)無功功補償不不足或調(diào)調(diào)壓措施施不完善善時，導(dǎo)導(dǎo)致地區(qū)區(qū)電壓下下降。電容器：：運行頻頻率下降降時，電電容器的的無功出出力和額額定電流流將直接接按頻率率的降低低成比例例地下降降。頻率偏差差對電力力系統(tǒng)的的影響電力系統(tǒng)統(tǒng)低頻率率運行的的影響3）對輸配配電系統(tǒng)統(tǒng)的影響響線路串聯(lián)聯(lián)補償用用電容器器：若運運行頻率率下降，，則線路路感抗隨隨之下降降的同時時，增大大了電容容器的容容抗，導(dǎo)導(dǎo)致線路路補償度度的增加加，使線線路傳輸輸能力得得到提高高。無功補償償用并聯(lián)聯(lián)電抗器器：其感感抗隨頻頻率的降降低而線線性地下下降，同同時導(dǎo)致致無功電電流的增增加。電力系統(tǒng)統(tǒng)頻率的的控制方方法頻率瞬時時偏差的的調(diào)整當(dāng)系統(tǒng)中中負(fù)荷發(fā)發(fā)生微小小變化時時，發(fā)電電機組調(diào)調(diào)整器可可自動調(diào)調(diào)節(jié)，利利用發(fā)動動機組調(diào)調(diào)速器有有差特性性調(diào)頻，，稱為““一次調(diào)調(diào)節(jié)”。。當(dāng)電力系系統(tǒng)負(fù)荷荷有較大大和較長長時間變變化，改改變調(diào)速速器的工工作點增增減發(fā)電電機組出出力以保保持系統(tǒng)統(tǒng)頻率，，稱為““二次調(diào)調(diào)整”，，又可經(jīng)經(jīng)運行人人員手動動操作或或依靠自自動裝置置完成，，稱為手手動調(diào)頻頻和自動動調(diào)頻。。電力系統(tǒng)統(tǒng)頻率異異常的控控制在電力系系統(tǒng)中一一般采取取下列措措施，防防止頻率率的異常常：1、系統(tǒng)保保有負(fù)荷荷備用和和事故備備用容量量；電力力供應(yīng)不不足時，，必須事事先限制制一部分分用戶負(fù)負(fù)荷，除除使發(fā)電電出力與與負(fù)荷平平衡外，，留有裕裕度。2、調(diào)度所所或變電電所直接接控制用用戶負(fù)荷荷裝置，，并備有有事故拉拉閘序列列表。3、系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)安裝按按頻率降降低自動動減負(fù)荷荷裝置和和可能被被解列而而功率過過剩的地地區(qū)裝設(shè)設(shè)按頻率率升高切切除發(fā)電電機等裝裝置。案例2在家里出出現(xiàn)白熾熾燈一直直閃爍的的時候閃變覺察察和瞬時時閃變視視覺度電壓波動動對計算算機和控控制設(shè)備備不需要要特別關(guān)關(guān)心，因因為其容容量小并并且能夠夠在相對對耗資不不大的條條件下加加設(shè)抗干干擾設(shè)施施。日光燈和和電視機機等設(shè)備備對電壓壓波動的的敏感度度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低低于白熾熾燈，而而幾乎所所有建筑筑的照明明都裝有有大量的的白熾燈燈，如果果電壓波波動的大大小不足足以引起起白熾燈燈閃變（Flick），則可以肯肯定不會會使電視視機和日日光燈等等工況異異常。因因此，白白熾燈的的工況可可以作為為判斷電電壓波動動值是否否可以接接受的依依據(jù)。閃變的主主要決定定因素供電電壓壓波動的的幅值、、頻率和和波形；；照明裝置置，以白白熾燈的的照度波波動影響響最大，，而且與與白熾燈燈的瓦數(shù)數(shù)和額定定電壓等等有關(guān)；；人對閃變變的主觀觀視感。。由于人人們視感感的差異異，需要要觀察者者的閃變變視覺感感作抽樣樣調(diào)查。。電壓波動動和閃變變的發(fā)生生和危害害電壓波動動一般由由波動負(fù)負(fù)荷所引引起的，，主要波波動性負(fù)負(fù)荷有：：1、煉鋼電電弧爐；；2、電動機機頻繁啟啟動的負(fù)負(fù)荷，如如軋鋼機機和絞車車3、間歇通通電的負(fù)負(fù)荷，如如電阻焊焊機和電電弧焊機機危害有：：1、電照明明燈光閃閃爍，引引起人的的視覺疲疲勞；2、電機屏屏幕圖像像失真、、擺動翻翻滾和亮亮度變化化3、電動機機轉(zhuǎn)速不不均勻，，影響產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量甚至損損壞4、電子計計算機、、監(jiān)測和和控制設(shè)設(shè)備工作作不正常常。閃變的評評定與改改善措施施一、評定定：1、當(dāng)發(fā)生生閃變干干擾的波波動負(fù)荷荷（尤其注意意電弧爐爐）存在時時，首先先考慮用用閃變儀儀測出閃閃變值；；2、對不同同設(shè)備導(dǎo)導(dǎo)致的閃閃變值做做出預(yù)測測。規(guī)劃劃出供電電系統(tǒng)能能夠接受受閃變干干擾負(fù)荷荷容量，，并選擇擇合適的的公共供供電點進(jìn)進(jìn)行補救救。二、改善善措施1、波動性性負(fù)荷補補償?shù)募技夹g(shù)措施施2、靜止無無功補償償器（SVC）案例31、微波爐爐啟動導(dǎo)導(dǎo)致電腦腦重啟2、系統(tǒng)中中一旦出出現(xiàn)了故故障或變變壓器激激磁或感感應(yīng)電機機啟動，，在它附附近的母母線上的的電壓幅幅值迅速速下降，，甚至短短時供電電中斷現(xiàn)現(xiàn)象。3、川內(nèi)某某電業(yè)局局，2011年實測結(jié)結(jié)果在出現(xiàn)短短時中斷斷時記錄錄的數(shù)據(jù)據(jù)出現(xiàn)了超超過標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)十幾倍倍的短路路電流案例分析析：1、回顧當(dāng)當(dāng)天是否否有樹枝枝掉落、、生長，，導(dǎo)致相相間故障障情況；；2、排查周周邊的用用戶有沒沒有沖擊擊性負(fù)荷荷，或者者大容量量電機；；3、確定出出現(xiàn)短時時中斷的的原因并并作出現(xiàn)現(xiàn)場考察察；4、提出合合理的改改善建議議，整治治該電壓壓暫降、、中斷問問題。改善措施施：1、經(jīng)常修修理樹枝枝，打掃掃線路所所經(jīng)過路路線的清清潔度；；2、在經(jīng)常常出現(xiàn)雷雷暴的露露天和高高危地點點，加裝裝避雷器器，減少少雷暴造造成的短短路影響響；3、組織營營銷部門門積極走走訪用戶戶，收集集用戶的的大型用用電設(shè)備備，并作作出記錄錄和統(tǒng)一一的管理理。電壓暫降降的理論論分析電壓暫降降：又稱稱電壓跌跌落，是是指電壓壓幅值（（有效值值）的暫暫時下降降，隨后后又恢復(fù)復(fù)正常特特征。電電壓暫降降在電力力系統(tǒng)的的頻繁出出現(xiàn)將引引起許多多電能質(zhì)質(zhì)量問題題。最近近十幾年年來，由由于敏感感負(fù)荷的的增加，，由電壓壓暫降造造成的經(jīng)經(jīng)濟損失失也迅速速增加。。電壓暫降降主要由由起始時時間、暫暫降幅值值和持續(xù)續(xù)時間界界定。IEEE定義暫降降幅值在在10%~~90%%之間，IEC定義的幅幅值為1%~90%，持續(xù)時時間在0.5個周期（（我國10ms）~1分鐘。典型的電電壓暫降降事件持持續(xù)時間間在0.5~~30個周期，，暫降深深度取決決于距離離故障點點的位置置和電網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。。影響電壓壓暫降涉涉及大量量隨機因因素：（1）短路類類型。（2）故障位位置。（3）保護(hù)裝裝置性能能。（4）大氣層層放電。。（5）沖擊性性負(fù)荷啟啟動的不不確定性性。短期中斷斷的理論論分析短時電壓壓中斷（（Interruption）：指短期（（3秒以內(nèi)））電壓值值下降到到額定值值的10%以下的一一種異常?，F(xiàn)象。。電壓暫降影響大中小電壓中斷影響大精加工、化工、塑料制造印刷、造紙、玻璃、汽車制造冶金、水泥交通運輸、食品生產(chǎn)、電弧爐小軋鋼、鋁加工金屬加工、工業(yè)煤氣、化纖電解、粉碎機械電壓暫降降和短時時中斷的的控制方方法電壓中斷斷和暫降降主要是是在系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)發(fā)生生的，由由負(fù)荷用用電引起起的電壓壓暫降和和電壓中中斷占少少數(shù)。因因此控制制電壓凹凹陷和電電壓中斷斷先應(yīng)從從系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)尋求緩緩解其影影響的措措施，然然后再根根據(jù)實際際需要安安裝專門門的控制制設(shè)備。。1、不間斷斷電源UPSUPS裝置串聯(lián)聯(lián)接入供供電線路路，在正正常供電電中，通通過UPS的交流-直流-交流變換換（PWM1-PWM2）向負(fù)荷荷供電。。由于經(jīng)經(jīng)過交流流到直流流的轉(zhuǎn)換換，消除除了電壓壓波動的的影響。。在電壓暫暫降期間間由電網(wǎng)網(wǎng)交流電電源Us平穩(wěn)移動動到裝置置DG供電而解解決電壓壓穩(wěn)定問問題，效效率達(dá)到到了92~97%2、動態(tài)電電壓恢復(fù)復(fù)器DVRDVR串聯(lián)接入入要補償償?shù)闹仿贰．?dāng)系系統(tǒng)電壓壓正常時時，DVR不輸出電電壓（VDVR=0）,這時Vload=Vs，負(fù)荷由由系統(tǒng)供供電；當(dāng)當(dāng)系統(tǒng)出出現(xiàn)暫降降故障時時，Vs比正常運運行時減減低△V。DVR檢測到這這一變化化時，通通過控制制算法提提供相應(yīng)應(yīng)的控制制量，使使脈寬調(diào)調(diào)制的逆逆變器輸輸出一個個對應(yīng)補補償分量量，VDVR=-△V。這樣，，敏感負(fù)負(fù)荷端電電壓，維維持故障障前電壓壓不變。。DVR補償原理示意圖定制電力力技術(shù)3、基于UPQC類型的QCC普通優(yōu)質(zhì)特級電壓偏差A(yù)AA電壓暫降BBA電壓上升BBA功率因數(shù)CCA閃變CCA電壓中斷BAA不平衡CCA諧波CCAA：完全補補償B：部分補補償C：不補償償案例4當(dāng)接入某某些負(fù)荷荷后，電電容器發(fā)發(fā)生爆炸炸事故或或投入不不了？當(dāng)電力變變壓器毀毀壞或感感應(yīng)電機機過熱時時？某些大型型工業(yè)負(fù)負(fù)荷投運運后，電電容器出出現(xiàn)嚴(yán)重重過負(fù)荷荷，噪音音異常，，個別電電容器投投運不久久就發(fā)生生鼓肚現(xiàn)現(xiàn)象？這是什么么原因？？我們應(yīng)應(yīng)該怎么么辦？原因分析析：1、諧振過過電壓2、高次諧波波電流的的放大作作用，危害及及其嚴(yán)重重實際中諧諧波整治治步驟諧波的治治理：1、改變整整流變壓壓器接線線，使諧諧波電流流含量較較高的5、7次諧波被被基本消消除，當(dāng)當(dāng)然需要要增加平平衡電抗抗器。與與此同時時，需要要核算改改后變壓壓器容量量是否能能夠滿足足負(fù)荷要要求，如如容量不不存在問問題，改改變變壓壓器一次次繞組接接線不失失為一種種較好的的方案。。2、取消高高壓側(cè)普普通并聯(lián)聯(lián)電容器器，因為為其對整整流裝置置的導(dǎo)通通情況產(chǎn)產(chǎn)生影響響并對高高次諧波波電流產(chǎn)產(chǎn)生放大大作用，，其危害害太大，，需要拆拆除以消消除其影影響3、裝設(shè)濾濾波裝置置。需要要根據(jù)整整流裝置置產(chǎn)生的的高次諧諧波次數(shù)數(shù)及高次次諧波電電流值和和無功功功率平衡衡等條件件確定。。4、濾波器器在設(shè)計計中需要要考慮：：1）系統(tǒng)阻阻抗（高高頻阻抗抗）及其其變化范范圍2）諧波源源產(chǎn)生的的諧波量量3）諧波限限制標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)諧波的產(chǎn)產(chǎn)生在理想的的交流供供電系統(tǒng)統(tǒng)中，三三相交流流電壓是是平衡的的，其均均方根值值和頻率率都應(yīng)該該是恒量量，電壓壓和電流流的波形形為純正正弦的。。電壓為為正弦波波形的瞬瞬時值表表達(dá)式可可以寫成成：式中為為電電壓的均均方根值值，電壓壓的幅值值為為初相角角；，，和和T：分別為為角頻率率、工頻頻頻率和和周期。。電力諧波波的理論論知識在電路中中線性無無源元件件上電流流和電壓壓的關(guān)系系是線性性關(guān)系。。理論上任任何周期期性波形形都可分分解成傅傅里葉級級數(shù)，稱稱為諧波波分析或或頻域分分析。諧諧波分析析是計算算周期性性畸變波波形的基基波和諧諧波的幅幅值和相相角的基基本方法法。用一組正弦波疊加來近似表示方波國際上公公認(rèn)的諧諧波含義義為：““諧波是是一個周周期電氣氣量的正正弦波分分量，其其頻率為為基波頻頻率的整整數(shù)倍。?！币虼舜酥C波次次數(shù)必須須為整數(shù)數(shù)。實際上的的畸變波波形所含含各次諧諧波分量量的幅值值，是時時變的、、不規(guī)則則的，而而且還可可能是隨隨機變化化的。國國際大電電網(wǎng)會議議工作組組建議，，在測量量和計算算各次諧諧波時，，應(yīng)當(dāng)給給出它在在3秒內(nèi)平均均的均方方根值。。這樣，，便可以以對暫態(tài)態(tài)現(xiàn)象和和諧波加加以區(qū)別別。諧波源分分類系統(tǒng)中主主要的諧諧波源可可以分為為兩大類類：（1）傳統(tǒng)的的非線性性設(shè)備，，包括變變壓器、、旋轉(zhuǎn)電電機、電電弧設(shè)備備等。（2）現(xiàn)代電電力電子子非線性性設(shè)備，，包括使使用電力力電子開開關(guān)或晶晶閘管的的控制設(shè)設(shè)備。的的整流器器、逆變變器、變變頻器和和高壓直直流輸電電的變流流器等。。諧波的危危害諧波的危危害主要要通過諧諧波環(huán)境境下的熱熱效應(yīng)、、諧波畸畸變后的的過電壓壓以及信信號干擾擾表現(xiàn)出出來。大大致可包包含為（1）諧振放放大引起起的過電電壓過電電流引起起設(shè)備故故障或損損壞；（2）旋轉(zhuǎn)電電機、變變壓器、、電纜附附加諧波波損耗發(fā)發(fā)熱、引引起故障障甚至損損壞；（3）電容器器因諧波波電流過過載、諧諧波過電電壓擊穿穿、諧波波下的介介質(zhì)損耗耗增加而而發(fā)熱縮縮短壽命命；對繼電保保護(hù)、自自動裝置置、測量量設(shè)備和和通信電電路的干干擾問題題。諧波的測測量國際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)61000-5-7提出對各各類諧波波測試儀儀器的要要求，包包括頻域域儀器和和時域儀儀器。諧波特征征確定了了儀表的的類型和和測量方方法。根根據(jù)IEC6100-5-7,,諧波分類類如下:(1)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)(quasi--stationary)諧波，即即變化緩緩慢的一一類諧波波，如恒恒定負(fù)載載的整流流裝置、、調(diào)光燈燈等產(chǎn)生生的諧波波。（2）波動（（flactuating）諧波，，如電機機變頻調(diào)調(diào)速與換換相、電電子調(diào)節(jié)節(jié)類家電電所產(chǎn)生生的諧波波（3）快速變變化（rapidlychanging）諧波，，如沖擊擊性非線線性負(fù)荷荷（電弧弧爐、電電力機車車）等產(chǎn)產(chǎn)生的諧諧波。諧波國標(biāo)標(biāo)限值的的基本要要求公用電網(wǎng)網(wǎng)諧波電電壓限值值電網(wǎng)標(biāo)稱電壓(kV)電壓總諧波畸變率(%)各次諧波電壓含有率(%)電網(wǎng)標(biāo)稱電壓(%)電壓總諧波畸變率(%)各次諧波電壓含有率(%)奇次偶次奇次偶次0.385.04.02.0353.02.41.264.03.21.666101102.01.60.8電力諧波波的治理理方法諧波問題題的解決決方法可可分為預(yù)預(yù)防性和和補救性性兩類。。預(yù)防性性方法是是在電氣氣設(shè)備的的設(shè)計與與制造的的過程中中采取措措施來減減小諧波波的產(chǎn)生生。如：：（1）整流裝裝置中采采用移相相與相位位抵消來來減小諧諧波（2）特別設(shè)設(shè)計變壓壓器、旋旋轉(zhuǎn)電機機結(jié)構(gòu)，，改變變變壓器的的接線方方式，合合理設(shè)計計補償電電容器的的串聯(lián)電電抗器；；補救性的的解決方方法是采采用附加加的諧波波治理設(shè)設(shè)備或改改變系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)來來減小系系統(tǒng)已有有的諧波波。如（1）采用饋饋線重構(gòu)構(gòu)或改變變電容器器組安裝裝位置來來克服諧諧振；(2)使用濾波波器。案例5發(fā)電機發(fā)發(fā)生不對對稱運行行；轉(zhuǎn)子的附附加損耗耗及發(fā)熱熱附加力矩矩及振動動變壓器不不對稱運運行；繼電保護(hù)護(hù)和自動動裝置的的誤動作作；對計算機機系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行干擾擾；輸電線路路損耗的的增加。。一個穩(wěn)態(tài)態(tài)、持續(xù)續(xù)產(chǎn)生危危害的過過程檢測判斷斷：以發(fā)電機機為例，，需要測測量電機機電流。。如果電電機載荷荷均衡：：從每相相獲得的的電流大大體相同同（如下下所測，，差別低低于百分分之十））。如果果失衡，，則可能能是電機機內(nèi)部原原因（如如定子絕絕緣惡化化），或或者是電電壓失衡衡造成的的。三相不平平衡基本概念念所謂對稱稱的m相系統(tǒng)，，是指各各相電量量（電動動勢、電電壓或電電流）大大小相等等而彼此此之間的的相位移移均等于于。多相系統(tǒng)統(tǒng)又可分分為平衡衡與不平平衡的，，前者功功率瞬時時值與時時間無關(guān)關(guān)，而后后者功率率瞬時值值隨時間間而變。?？梢宰C明明，相數(shù)數(shù)的的對稱稱系統(tǒng)一一定是平平衡的。。三相不平平衡的理理論知識識一個多相相系統(tǒng)的的不對稱稱性并不不表明它它一定是是不平衡衡的。單相系統(tǒng)統(tǒng)可算是是不平衡衡系統(tǒng)的的典型例例子，其其功率在在和和之之間波動動，其中中P代表系統(tǒng)統(tǒng)的有功功功率。。不平衡度度的計算算在三相三三線制供供電系統(tǒng)統(tǒng)中，三三相相量量大小相相等、頻頻率相同同、相位位依次相相差120度時，稱稱為三相相對稱，，否則稱稱為三相相不對稱稱，此時時，三相相相量中中有正序序分量和和負(fù)序分分量。我我們把負(fù)負(fù)序分量量有效值值與正序序分量有有效值之之比稱為為不對稱稱度或不不平衡度度，用符符號表表示示，即電壓不平平衡度電流不平平衡度根據(jù)電工工原理，，任何不不對稱的的三相相相量均可可用對稱稱分量法法分解為為三組對對稱的正正序、負(fù)負(fù)序和零零序分量量，在三三相三線線制中，，若三相相為則則正序分量量負(fù)序分量量零序分量量式中——旋轉(zhuǎn)算子子顯然，要要用這公公式計算算正（負(fù)負(fù)）序分分量，必必須測出出各相量量的大小小及相位位，運算算繁瑣。。三相不平平衡的干干擾負(fù)荷荷1、電氣化化鐵路2、交流電電弧爐改善三相相不平衡衡的措施施可采用下下面的解解決方案案：1、將不對對稱負(fù)荷荷分散接接到不同同的供電電點，以以減小集集中連接接所造成成的不平平衡度超超標(biāo)問題題；2、使不對對稱負(fù)荷荷合理分分配到各各相，盡盡量使其其平衡化化；3、將不對對稱負(fù)荷荷連接到到更高電電壓等級級上供電電，以使使其連接接點的短短路容量量足夠大大（例如如：對于于單相負(fù)負(fù)荷，短短路容量量大于50倍負(fù)荷容容量時，，就能保保證連接接點的電電壓不平平衡度小小于2%）；4、采用平平衡裝置置。授課提綱綱電能質(zhì)量量的基本本概念1系統(tǒng)中電電