1、ICS 029020K04备案号：449022014 N B中华人民共和国能源行业标准NBT 4100420142014031 8发布电能质量现象分类Power qualiW phenomenon classification201 40801实施国家能源局 发布目 次NB，T 410042014前言-II1 范围-12规范性引用文件-13术语与定义l4电能质量现象-”4 l 电能质量特征-42电能质量现象及分类-5电能质量问题相关参考资料附录A(资料性附录) 电能质量现象与基本电磁扰动现象附录B(资料性附录)电能质量问题对设备的影响附录C(资料性附录)基本电力电气设备电能质量现象及其产生原因
2、解释-一附录D(资料性附录)部分行业电能质量现象及其产生原因解释一附录E(资料性附录)几种典型的电能质量控制设备及控制技术附录F(资料性附录)电能质量与能源节约以及资源综合利用参考文献-一他BM坶筋拍勰NB，T410042014刖 吾本标准按照GBT 112009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写给出的规则起草。本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准附录A、附录B、附录C、附录D、附录E和附录F为资料性附录。本标准由全国电压电流等级和频率标准化技术委员会提出并归13管理。本标准主要起草单位：四川大学、武汉国测科技股份有限公司、中机生产力促进中心、中
3、国南方电网超高压输电公司检修试验中心、株洲变流技术国家工程研究中心有限公司、中铁上海设计院集团有限公司、北京交通大学、西安联诚电力工程有限公司、西安博宇电气有限公司、福禄克公司、山东大学。本标准参加起草单位：北京英博电气股份有限公司、济南磁能科技有限公司、山西省电力公司电力科学研究院、中铁第一勘察设计院集团有限公司。本标准主要起草人：杨洪耕、h正良、张苹、肖遥、周方圆、罗利平、吴命利、焦莉、刘军成、何学农、刘淑琴。本标准参加起草人：马丰民、李德广、王金浩、宫衍圣。II1范围电能质量现象分类本标准描述了电力系统及其连接设备的电能质量现象，并给出了分类。本标准适用于标称频率为50Hz的电力系统。N
4、B，T 4100420142规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GBT 12325-2008电能质量供电电压偏差GBT 12326-2008电能质量电压波动和闪变GBT 14549-1993 电能质量公用电网谐波GBT 15543-2008电能质量三相电压不平衡GBT 15945-2008电能质量 电力系统频率偏差GBT 24337-2009电能质量公用电网间谐波3术语与定义下列术语和定义适用于本标准。3 1电能质量power quaHty关系到供用电设备正常工
5、作(或运行)的频率、电压、电流的状态值偏离理想值的程度。3 2公共连接点point of common coupfing(PCC)电力系统中一个以上用户的连接处。I-GBT 15543-2008，定义363 3电压偏差voltage deviation实际运行电压对系统标称电压的偏差相对值，以百分数表示。GBT 12325-2008，定义3 434频率偏差frequency deviation系统频率的实际值和标称值之差。GB厂r 15945-2008，定义2235基波(分量)fundamental(component)对周期性交流量进行傅里叶级数分解，得到的频率与工频相同的分量。EGBT 1
6、4549-1993，定义333 6谐波(分量)harmonic(component)对周期性交流量进行傅里叶级数分解，得到频率为基波频率大于1的整数倍的分量。NB，T 410042014GB厂r 14549-1993，定义343 7间谐波(分量)inter-harmonic(componenO对周期性交流分量进行傅里叶级数分解，得到频率不等于基波频率整数倍的分量。GBT 24337-2009，定义36338波形畸变waveform distortion稳态偏离理想工频正弦波形，其特征采用频谱分布来表示。主要有直流偏置、谐波、间谐波、陷波和噪声五种基本形式。39不平衡度unbalance fac
7、tor不平衡度指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压、电流负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根值百分比表示。GB厂r 15543-2008，定义32310电压变动relative voltage change电压方均根值曲线上相邻两个极值电压之差，以系统标称电压的百分数表示。GBT 12326-2008，定义35311电压波动voltage fluctuationd电压方均根值(有效值)一系列的变动或连续的改变。oBrr 12326-2008，定义333 12闪变flicker灯光照度不稳定造成的视感。GBT 12326-2008，定义373 13短时间闪变值short term
8、 severityPn衡量短时间(若干分钟)内闪变强弱的一个统计量值，短时闪变的基本记录周期是lOmin。EGBT 12326-2008，定义38314长时间闪变值long term severityP1t由短时间闪变值P。推算出，反映长时间(若干小时)闪变强弱的量值，长时闪变的基本记录周期是2h。GBT 12326-2008，定义39315电压暂降voltage dip(sag)电力系统中某点工频电压方均根值突然降低至01putO9pU，并在短暂持续lOms-lmin后恢复正常的现象。2NB，T 4100420143 16电压暂升voltage swell电力系统中某点工频电压方均根值暂时升
9、高至11p-ul，8pu，并在短暂持续10msImin后恢复正常的现象。3 17短时中断short interruption电力系统中某点工频电压方均根值突然降低到01pu以下，并在短暂持续10mslmin后恢复正常的现象。318中性点接地neutralpoint earthing三相交流电力系统中性点与大地之闻的电气连接，称为电网中性点接地。一般而言，电网中性点接地方式也就是变电站中变压器的各级电压中性点接地方式。3 19直流偏置DC offset交流电力系统中存在直流电流或电压成分的现象称为直流偏置。4电能质量现象41电能质量特征电能质量现象涉及频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相电压
10、不平衡、波形畸变、电磁暂态、电压暂降、电压暂升、短时中断等。衡量电能质量的主要指标是电压。电能质量标准主要围绕电压制定。电能质量主要特征表现为：频率：工频频率变化，以及出现除工频以外的其他频率分量。幅值：相对于标称值的偏差。如电压偏差、电压波动与闪变、三相电压不平衡、暂时或瞬态过电压、电压暂升或暂降。波形：波形畸变。如直流偏置、谐波、间谐波、电压缺口和噪声。持续时间：瞬态、暂态、短时间和长时间。4 2电能质量现象及分类421电髓质量现象的分类和特性参数表1给出了涉及电能质量的电磁现象的典型特征量，从典型频谱、持续时间和典型值对电能质量进行量化分类。表1 涉及电能质量的电磁现象的分类和特性参数分
11、 类 典型频谱 典型持续时间 典型值1瞬态现象1 1冲击1 I 1纳秒级 5ns上升 lms1 2振荡1 2 l低频 3slmin 3slmin 0 1p uO 9p U23 3暂升 3slrain 11p111 2pU3长时间方均根值变化3 1持续中断 lminlmin0 8pnO9p u33过电压 lmin1 lpU1 2pU34电流过载 lmin4不平衡41电压 稳态 0 524 2电流 稳态 l 0305波形畸变5 1直流偏置 稳态 O0152谐波 09kHz 稳态 O2053间谐波 09kHz 稳态 0254电压缺L 稳态55噪声 宽带 稳态 010176电压波动号越璀露椒出掣图9变
12、压器激磁涌流引起的瞬时电压暂降4234电压暂升与电压暂降一样，电压暂升通常也与系统故障情况有关，但发生概率远远低于电压暂降。中性点不接地电力系统发生单相接地故障(SLG)时会导致非故障相电压升高。大容量负荷退出、甩负荷或大容量电容器组投入等事件也会造成暂升。图10显示了单相接地故障引起的非故障相的电压暂升。电压暂升是由电压方均根值和持续时间来描述的。在故障情况下，电压暂升的严重程度是由故障点、系统阻抗大小决定的。在中性点不接地时，单相金属性接地故障的非故障相线对地电压将是173pu。在变电站附近且中性点接地良好的电力系统中，非故障相电压不会升高，因为中性点提供了一个低阻抗零序故障电流路径。4
13、24长时间方均根值变化4 241概述长时间的变化是指电压方均根值偏差超过1rain，如过电压或低电压。过电压和低电压是由系统运行方式和负荷变化造成的，其特征可描述为电压方均根值随时间的变化。NBT410042014誉甚哥苦盛a)电压有效值时问(m曲b)瞬时电压图10单相接地故障引起的磺时电压升高42 42过电压 。过电压是指工频下交流电压方均根值升高，超过标称值10：并且持续时间大于1min的长时间电压变动现象。过电压属于电力系统中的一种电磁扰动现象。一方面，电力设备的绝缘长时间耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。另一方面，系统运行中要确保设
14、备在允许的电压偏差范围的上限之下运行，以免对电力设备的绝缘造成损害。过电压可能来源于切除一个大负荷或系统无功补偿的变化，例如投入一组电容器。系统电压调节或控制能力差可能会导致过电压。不正确地调整变压器分接头也会导致系统遗电压。424。3低电压低电压是指工频下交流电压方均根值降低，低于标称值10。并且持续时间大于Imin的长时间电压变动现象。造成低电压的原因与过电压相反。投入一个大负载或者切除一组电容器组会引起低电压，通过系统电压调节装置可以返回正常电压水平。输变电设备过载也能导致低电压。424 4持续中断工频下交流电压方均根值下降接近手零(小于O1pU)且持续时间超过lmin称为持续中断。持续
15、中断超过lmin常常是永久性的故障，需要人工干预恢复。持续中断与断电的含义不同。持续中断是电力系统的一个特定现象，而断电是指用电设备与电力系统完全断开的状态。42，5三相电压不平衡三相电压不平衡是指三相系统的工频相电压在幅值上不同或其相位差不是120。用户在使用过程中发生三相电压不平衡的主要原因如下：a)各相负荷分布不均衡：b)高次谐波电流使各相之间发生不平衡；C) 接线端子及电缆接触不良附加的不平衡；d)外部环境导致不平衡的发生(如施工等导致线路断开)：e)不换位的长距离架空输配电线路。9NB，T 410042014426波形畸变4261概述波形畸变是指某些电力、电气设备所具有的电压与电流的
16、非线性特征使它们波形偏离正弦波的变化。有五种主要类型的波形畸变：a)直流偏置：b)谐波；c)间谐波：d)电压缺口：e)噪声(悬置段)。4 262直流偏置直流偏置指交流系统中存在直流电压或电流成分的现象。电磁干扰或半波整流作用会产生直流偏置。例如，延长白炽灯灯泡的寿命可通过二极管半波整流降低电压有效值，但产生了直流分量。交流系统中的直流偏置使变压器磁饱和度加大，造成变压器发热、损耗增加等不良影响。地磁暴和高压直流输电中的单极大地回路运行方式的直流偏置会导致变压器直流偏磁，使变压器不能正常工作或损坏，威胁电网安全运行。42，63谐波稳态谐波主要是由电力系统或负荷的非线性特性引起的。电力系统中的电力
17、电子设备是谐波的主要来源，除此之外，产生电弧的负荷，工作在铁磁非线性状态的电力、电气设备，也会产生谐波。这些设备和负荷，通常可以表征为谐波电流源，向电力系统注入谐波电流。谐波畸变程度可以由谐波频谱范围、每个谐波分量的幅值和相位角来描述。也可以使用单一的量值，即总谐波畸变率(THD)来衡量波形畸变的程度。4264问谐波电网的所有电压等级中都可能存在间谐波。问谐波往往由较大的电压波动或冲击性非线性负荷引起，所有非线性的波动负荷，如电弧炉、电焊机、各种变频装置、同步串级调速装置及感应电动机等产生问谐波，电力载波信号也是一种间谐波。4265电压缺口持续时间小于0，5周期的周期性的电压扰动称为电压缺口。
18、与电压缺VI有关的频率分量很高，采用谐波分析仪测量可能是很困难的。用高频滤波仪录波可以观察到这一现象，换相电压缺口是晶闸管整流器强制换相所产生的特有现象(见图11)。强制换相过程是在一相晶闸管仍然导通时触发另一相晶闸管，使得原来导通的晶闸管由于反向电压而关断。由于晶闸管关断需要时间，并且线路有电感，电流不能立即降到零，因此在换向过程中两相处于短路状态，就形成了换向电压缺口。孓出脚譬蓝时间(s)图1 1 晶闸管整流器强制换向引起的电压缺口4 2 66噪声电力系统中的噪声主要来自操作干扰、电气耦合干扰、地磁干扰、直流和厂(站)用电系统操作干10NBT 410042014扰、大规模集成电路工作时引起
19、的噪声干扰等，频率含量低于200kHz。噪声是一种功率信号失真，不正确的接地往往加剧噪声问题。噪声的频率范围和规模水平取决于产生噪声的根源和系统特点。典型的噪声幅度小于电压幅值的1。噪声干扰电子设备，如微型计算机和可编程控制器。噪声造成的问题往往可以通过滤波器、隔离变压器和线路调节器得到抑制。42 7电压波动电压方均根值一系列快速变动或连续改变的现象，其变化周期大于工频周期(20ms)。电压波动时的电压方均根值一般在电压许可偏差的范围内。任何负载的周期性变化，特别是无功分量，会引起电压波动。电压波动；f起灯光强弱的变化称作“闪变”。闪变反映了电压波动引起的灯光闪烁对人视感产生的影响，是电压波动
20、造成的一种不良后果。例如，频率在88Hz，波动幅值达到工频电压幅值的025的电压波动加在白炽灯上，就会使人感觉到视觉不适和疲劳。在输电和配电系统中，电弧炉、变频调速是导致电压波动的最常见原因。图12给出了由电弧炉引起的白炽灯闪变的电压波形。05ie出0蔷茁盛_o 51 01 5n 、 n 九 r 厂、 “| f | j V 。 V V V V 100时间(ms)200图12电弧炉运行引起的电压波动示例除了电弧炉、变频调速装置等，接入电网的风电机组在持续运行和切换操作过程中都会产生电压波动和闪变。4 28频率偏差频率偏差是系统频率的实际值和标称值之差。系统有功功率变化是产生频率偏差的根本原因。稳
21、态电力系统频率直接关系到系统的发电机转速。在任何时刻，频率取决于(总)负载和即时(总)发电出力之间的平衡。随着这种平衡的动态变化，频率会发生微小的变化。这些轻微频率变化可以通过发电机的调速装置进行自动调节，发电系统一般不会有太大影响。电力系统的频率变化偏离正常许可范围，通常是由输电系统故障时切除大容量负荷或者切除大容量发电机组引起。孤岛系统由于本身供电容量限制只能允许承受相对轻微的频率变化。(频率偏差标准规定：小容量系统的允许频率偏差可以比大容量系统大)5电能质量问题相关参考资料电能质量现象与基本电磁扰动现象见附录A；电能质量问题对设备的影响见附录B；基本电力电气设备电能质量现象及其产生原因解
22、释见附录C部分行业电能质量现象及其产生原因解释见附录D；几种典型的电能质量控制设备及控制技术见附录E；电能质量与能源节约以及资源综合利用见附录F。NB，T 410042014附录A(资料性附录)电能质量现象与基本电磁扰动现象在IEC61000-25电磁兼容(EMC)第2-5部分：环境一电磁环境的分类(等同采用为GBZ 1803912000电磁兼容环境电磁环境的分类)中，国际电工委员会将电磁现象分为六类。在特定的频率范围内没有定义高频和低频这样的术语，而主要是为了表明列出的这些类别现象的主频分量的相对差异。表A1列出了IEC关于基本电磁扰动现象分类，从中看出电能质量现象在分类中位置。表A1 IE
23、C关于基本电磁扰动现象分类分 类 范 例谐波，间谐波信号电压电压波动电压暂降与中断低频传导现象电压不平衡频率偏差感应低频电压交流电网中的直流分量磁场低频辐射现象电场感应连续(cw)波电压或电流高频传导现象 单方向瞬态振荡性瞬态磁场电场高频辐射现象 电磁场连续波瞬态静电放电现象(ESD)核电磁脉冲(NEMP)2B1瞬态附录B(资料性附录)电能质量问题对设备的影响NB，T 410042014雷电或开关操作引起的瞬态过电压可能会引起各类设备故障或绝缘介质损坏。瞬态过电压的高幅值和快速上升时间会引起像旋转电机、变压器、电容器、电缆、电流互感器、电压互感器和开关等电气设备的绝缘击穿。同样，当瞬态通过电路
24、引导进入半导体器件如集成电路时，也很容易造成器件损坏。瞬态脉冲还可以经过能量转换从变压器高压侧传递到变压器低压侧，使连接到变压器低压侧的设备可能发生瞬态损伤。降低瞬态幅值可延缓设备的老化和最终的绝缘破坏，同时增加了设备的平均无故障时间。单次瞬态可能导致电子设备供电故障。由于直流母线过电压保护电路的存在，瞬态也会造成自动调速装置(ASDs)跳闸。B2短时间方均根值变化B 2 1概述短时间有效值变化(即短时中断、暂降和暂升)最普遍的影响是导致设备停机。在许多重要生产过程中，瞬态现象甚至会造成用电设备的停机，需要较长时间重新启动恢复。短时间有效值变化的时问长短对用电设备造成的停机故障损失几乎是相同的
25、。B 2 2短时中断瞬间的短时中断都可能会影响电子和照明设备，并导致误操作或关机。电子设备包括电源、电子控制器、计算机和旋转电机的电子控制。短时中断会导致设备停止运转并可能会导致异步电动机失步。在某些情况下，特别是在电压突然恢复时，短时中断可能会损坏电子设备。B2 3电压暂降现有的精密制造设备、计算机、变频器、各种微电子装置和自动调速装置等用电负载对电压暂降均非常敏感，持续16ms的幅值为额定值8590电压暂降即可能导致设备停机。电压暂降与短时中断的差*在于短时中断时负载一般与供电系统基本断开(幅值低于额定值的10)，而电压暂降发生时负载仍与电源连接。对某些工业用户两言，两者均会造成设备停机，
26、产生的结果是相同的，但是电压暂降发生的几率远高于短时中断会发生的几率。调查显示：在所有配电系统事故中，电压暂降引起的事故占了7080；而在输电系统事故中，电压暂降引起的事故所占的比例超过了96。目前在欧美各国对电压暂降的关注程度比其他有关电能质量问题的关注程度要大得多，其中一个重要的因素是在电能质量的诸多原因中，由电压暂降引起的用户投诉占整个电能质量问题的80以上，而由谐波、闪变、开关操作过电压等引起的电能质量问题投诉不到20。在中国，随着社会经济的发展，电压暂降和短时中断的问题也逐渐引起了供电公司、用户及制造厂商的关注。特别是在一些高科技园区、大型医院、军工单位和重要的政府部门。B2 4电压
27、暂升设备承受的电压幅值和频率的增加超过其额定值时会损坏元件。电子设备包括ASDs、电脑及电子控制器在此情况下可能会立即失灵。许多现代电子设备在设计时考虑了一定限度的过电压值。实际的电子产品往往是与电源相连的，在出现故障时设备可与电源断开。频繁的电压骤升可能会导致用电设备的绝缘损坏。变压器、电缆、母线、开关、电流互感器、电压互感器和旋转电机在经历过电压后使用寿命可能会降低。电压的突然增加可能会引起继电保护误动作。电容器上的电压暂升可能会导致电容器组输出容量增加。短时电压升高会引起照明设备光照增强。当浪涌超过最大额定工作电压时，紧凑型浪涌保护设备(如压敏电阻、雪崩二极管)会损坏。13NB，T 41
28、0042014B3长时间方均根值变化B31概述电源电压有效值长时间的变化，即持续时间超过1min，可能会导致负载设备出问题。公用供电线路不太可能发生长时间过电压、低电压的问题，因为电力部门有充分调节手段将电压控制在允许的电压偏差范围。然而，由于馈线超载、变压器分接头设置不正确、监管或控制不到位、电容器保险丝熔断和在轻负载条件下投入电容器组，仍然会引起过压或低压问题。B 32持续中断持续中断可能是由包括断路器跳闸、熔断器熔丝熔断、电路元件损坏等多种原因引起的。除了由不间断电源(UPS)或其他形式储能装置供电的负载不会受到影响外，持续中断将导致设备关机。B 33低电压超过Imin的低电压也可能导致
29、用电设备故障。在低电压时电机控制器会动作使电动机退出运行。电机控制器的典型动作值是额定电压的7080。长时间的低电压会使电动机的电流增加并增加损耗，最终可能烧毁电动机。低电压情况下，电磁转矩降低会引起感应电动机的转速变化；因为无功出力与电压的平方成正比，故电容器输出功率将减少。一般来说，低电压条件下，对变压器、电缆、母线、开关柜、电流互感器、电压互感器、计量装置和传感器不会直接造成设备问题。低电压条件下，照明设备照度会减少；计算机和电子控制器等电子设备可能会停运。B34过电压过电压可能引起设备故障。过电压情况下电子设备可能立即停运，但是，变压器、电缆、母线、开关柜、电流互感器、电压互感器和旋转
30、电机一般不会立即显示故障。持续或反复的过电压，会使变压器、电缆、母线、开关柜、电流互感器、电压互感器和旋转电机等因绝缘老化而缩短使用寿命。过电压条件下，继电保护装置会动作，但不会造成其他影响。频繁的过电压会引起电容器内绝缘损坏而鼓胀。因无功出力与电压的平方成正比，电容器在过电压条件下无功输出会增大。在过电压状态下一些照明设备照度可能会增加。B 4三相电压不平衡一般来说，供电电压维持在三相相对平衡状态，因为即使是低幅度的不平衡也可能导致发电、输电和配电系统设备的电源波动和热效应。三相负载不平衡引起的电压不平衡更容易出现在负荷侧，特别是在大型的单相负载中(如电气化铁道)。电压不平衡主要危害是电机和
31、变压器很容易出现过热，旋转设备(发电机、电动机)振动。供电电压不平衡一般维持在1以下，大于2的情况也并不少见。应尽可能通过调整单相负载或切除故障，减少大于2的电压不平衡。三相电容器的一相熔断可产生大于2的不平衡。三相电路的一相缺相或断电情况可能会产生大于5的不平衡电压。BS波形畸变非线性负荷注入供电系统的谐波电流引起电力系统的谐波电压。谐波电流和谐波电压会导致旋转设备、变压器和载流导线过热，熔断器烧毁；电力系统的谐波谐振会进一步恶化电力系统的运行并引起计量不准确。电力用户在谐波电压的作用下也会产生同样的问题。有时，谐波失真会引起电力电子设备误操作，造成运行过程中出现故障。GBT 14549-1
32、993规定了公用电网谐波电压限值及用户注入公共连接点的谐波电流允许值。电力用户和电力部门应努力将谐波控制在标准许可范围内，以尽量减少谐波对公用电网和电力用户的影响。B6电压波动电压波动造成白炽灯和放电光源的输出光强弱变化使人视觉疲劳并难以忍受。低于O5的电压突14NB，T 410042014然下降会导致白炽灯和气体放电照明设备的光输出明显减少，根据设备的感光性，电压波动对照明设备和其他非照明设备的影响有很大的差异。B7频率偏差一般情况下，电力系统稳定运行与频率控制密切相关。电力系统中频率的微小变化会造成转矩的巨大变化，从而对发电机及其轴系造成严重损害。此外，由于电力系统的高度互联性和操作同步性
33、轻微的频率偏差也可能会引起逐级互联系统解列。用户自有的发电设备在孤岛模式下运行时系统频率变化更加频繁：这些发电机与公用电网相比通常很“弱”，如果突然发生一个甩负荷，发电机即可能超速。引起孤立系统的频率增加。NBT 410042014附录C(资料性附录)基本电力电气设备电能质量现象及其产生原因解释c 1 产生电能质量扰动的基本电力电气设备及其产生原因解释产生电能质量扰动的基本电力电气设备及其产生原因解释见表C 1。这是指正常的电力电气设备运行，故不包括设备故障引起的电压暂降。表C 1 基本电力电气设备电能质量现象及其产生原因解释主要电能序号 设备名称 原凼解释质量问题整流设备与 整流装置是将交流
34、电转换成商流电的装置，逆变是整流的逆过程，高压直流输电l 高压直流输 谐波 大量采用晶闸管，根据换流理论，在换流的过栏中，6脉冲整流产生(6kI)(k为正整数)次特征谐波，即5、7、11、13等次谐波。12脉冲整流产生(12kI)次电挟流站 特征谐波即11、13、23、25等次谐波。以此类推变频器是利用电力电子器件的通断作用将。1频电源变换为另一频率的电能控制谐波、间 装置。交交变频与交直交变频集成了高压犬功牢晶体管技术和电子控制技术，它通变频调速 谐波 过对供电频率的转换来实现电动机转速的自动调节。变频过程使电流波形发生畸2变，引起谐波、问谐波污染装置电压波动 变频过程不同频率之间的调制过程
35、可能产生电压波动与闪变与闪变谐波 轧机采用品闸管整流装置与使用直流电机调速，产生谐波，污染电网3 轧机 电压波动 轧机是大功率的波动负荷，电机的频繁启动与制动具有冲击性负荷的非线性特与闪变 性，引起电压波动交直传动电力机车把交流电整流成直流电，改变电动机的端电压实现对机车的调速，但是这种机车由于-般采用品闸管相控整流电路，会带来大量(2k1)Ck为谐波 止整数)次特征(k为正整数)：交直交传动电力机车从接触网上引入的仍然是单相交流电，但其整流环节一般采用4象限PWM孳流器，也会产生少量谐波，主要是4 电力机车 20次以卜的高次谐波三相电压不平衡 电力机车作为不对称负载，对电网：三相电压产生影响
36、电压波动 普通铁路上的机车负荷属于波动性负荷谐波 城市轨道交通普遍是直流供电为轨道交通提供直流电的电源是采用大功率晶闸城市轨道 管的换流站，换流装置产生谐波5 交通电压波动 轨道交通启动与制动频率比较大，它具有冲击负荷或波动负荷的特性，引起电胜与闪变 波动与闪变起重机负荷变化大、速度变化快、短时重负载。属于冲击性负载，且普遍应用品谐波闸管的交、直流驱动等装置这蝗因素是产生大量谐波的根源6 起重机 电压暂降在小型电网中，重型起蕈机的启动会带来电网负荷突然“I现犬的变化，易引起电与短时中断 压暂降与短时中断表c1(续)NB，T 410042014主要电能序号 设备名称 原因解释质量问题矿井提升机主
37、要由电动机、减速器、卷筒(或摩擦轮)、制动系统、深度指示系谐波 统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动，因为采用直流电机调速或变频调速装置，含有换流与变频原件，是谐波的主要来源7 矿井提升机间谐波 当采用变频调速装置时，会产生问谐波电压波动与闪变 重复启动、变速易产生电压波动与闪变自动化 自动化生产线采用大量电机与电力电子设备，电机的调速依靠直流调速或变频调8 谐波生产线 速来完成，整流装置与变颁设备带来大量的谐波电解电镀 这类用电设备为了提供平稳的直流电源，采用了换流设备，晶闸管整流设备激发9 谐波设备 了谐波的产生量谐波、闻 在熔化初期以及熔化的不稳定阶段，弧长强烈变化，
38、电流波形无规律，会造成电谐波 压极不规则地波动，产生高次谐波电流，谐波含量大三相电压不平衡 电炉工作过程各相闻的电弧长度是单独变化的，引起三相电压不平衡10 电弧炉电弧炉最重要的影响除了低次谐波外，还有电压波动和闪变。大型电弧炉会引起电压踱动 对电网的剧烈扰动，有的大型炉的有功负荷波动，能够激起邻近的大型汽轮发电机的扭矩振荡和电力系统问联络线上的低频振荡，此类冲击性负荷会引起电网电压波与阅变 动。频率在6Hz12Hz范围内的电压波动，即使只有1，其引起的白炽灯照明的闪烁。已足以使部分人群感到不舒服。难以忍受中频炉是一种将工频50Hz交流电转变为中频(300Hz以上至1000Hz)的电源装置，把
39、三相工频交流电整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供11 中频炉 谐波 给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。以上可以看出，中频炉是非线性负载，谐波问题很严重谐波、间 电弧加热设备只有在电极间的电压在70V以上才会起弧产生弧光电流，并且灭谐波 弧电压略低于起弧电压，造成电弧电流与电弧电压的非线性而引起谐波电压波动 电焊机的工作特性是冲击性质的，会使电压快速波动。这种冲击性负荷是主要的12 电焊机与闪变 电压波动与闪变源三相电压不平衡 电焊机负荷过于集中接入单相或两相交流电源引起家用电器现在大
40、多采用开关电源。开关电源的频率比较高， 般在40k-Iz左Zi，13 家用电器 谐波不仅在整流时产生谐波而且在开关管开闭时，发射40kHz左右的谐波至电源变压器铁芯的磁化饱和特性会产生谐波，变压器产生的谐波次数还受其一、二次侧接线方式(或Y)的影响，大小则与磁路的结构形式、运彳j二电压(铁芯的饱和谐波 程度)有关。变压器在正常运行电压时，产生的谐波水平不高。变压器铁芯的额定14 变压器 电压的设计值对变压器产生的谐波电流影响较大。一股而言，变压器铁芯的额定值应该按照系统允许的最高电压确定变压器投切时，由丁铁芯的饱和特性，会产生数倍于额定电流的激磁电流，涌流电压暂降的大小与电压初相角铁芯的饱和程
41、度有关。变压器容量大小对恢复时间有较大影响大型感应15 电压暂降 大型感应电动机直接启动时，启动电流很大，易产生电压暂降电动机电动汽车 电动汽车电池充电一般采用两种基本方法：接触式充电和感应耦舍式充电，设备16 诣波充电站 中采用整流等电力电子装置晶闸管等整流设备产生谐波7NB，T 410042014C2新能源和可再生能源产业电能质量现象及其产生原因解释C2，1概述目前己进入工业应用的新能源发电型式主要为风力发电和光伏发电。C22风力发电风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启动时仍会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时，风机会从额定出力状态自动退出运行。如果整个风电场所有风机几乎同时动作
42、，这种冲击对配电网的影响十分明显。不但如此，风速的变化和风机的塔影效应都会导致风机出力的波动，而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内(低于25Hz)，因此，风机在正常运行时也会给电网带来电能质量问题，主要是三个方面。谐波。风电给系统带来谐波的途径主要有两种：一种是风力发电机本身配备的电力电子装置，可能带来谐波问题。对于直接和电网相连的恒速风力发电机，软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连，会产生一定的谐波。由于变速风力发电机通过整流和逆变装置接入系统，如果电力电子装置的切换频率恰好在产生谐波的范围内，则会产生很严重的谐波和间谐波问题。另一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生
43、谐振，产生大量谐波。电压稳定性(电压偏差)。大型风电场及其周围地区，常常会有电压波动大的现象，主要有以下三种。风力发电机组启动时，会产生较大的冲击电流。单台风力发电机组并网对电网电压的冲击相对较小，但并网过程至少持续一段时间后(约几十秒)才消失。多台风力发电机组同时直接并网会造成电网电压暂降，因此多台风力发电机组的并网需分组进行，且要有一定的间隔时间。当风速超过切出风速或发生故障时，风力发电机会从额定出力状态自动退出并网状态，风力发电机组的脱网会导致电网电压的突降。频率稳定性。大型电网具有足够的备用容量和调节能力，风电接入，一般不必考虑频率稳定性问题，但是对于孤立运行的小型电网，风电带来的频率
44、偏移和稳定性问题是不容忽视的。C23太阳能发电谐波问题是光伏发电的最主要问题，光伏发电使用交、直流逆变器，由于逆变器是通过半导体功率开关的开通和关断作用，把直流电转变成交流电，在此环节会产生谐波问题。新能源发电独有的不确定性，造成输出功率的随机波动，导致电网频率偏差、电压波动与闪变。另外采用电力电子装置接入的新能源发电系统还需要关注注入电网的谐波和直流分量的影响。附录D(资料性附录)部分行业电能质量现象及其产生原因解释NB，T 410042014D1煤炭行业电能质量现象及其产生原因解释D 11煤炭行业的主要负荷煤炭行业的主要用电环节是煤矿生产。主要电能质量扰动负荷为主副提升机系统采用的晶闸管直
45、流调速或交一直一交变频调速装置，主运输胶带机采用的晶闸管变频驱动装置等。波动性负载是提升机。D12煤炭行业的主要电能质量现象D121概述煤炭行业的电能质量现象主要包括：电压偏差大、电压波动大、谐波含量高、功率因数较低。D1 22电压偏差供电系统正常运行方式下，煤矿井下终端用户的电压偏差通常达一1510，高于GBT 123252008规定允许电压偏差值。标准规定20kv及以下三相供电电压偏差为标称电压的7。电压偏差是影响煤矿供电质量的主要因素，这是由煤矿开采特点所决定的。当线路传输功率特别是无功功率时，电流将在线路阻抗上产生电压损耗。煤矿的负荷集中在开采工作面上，随着煤矿开拓范围的不断扩大，生产
46、负荷的供电距离也在不断延伸，从而加大了线路电压损耗。D123电压波动与闪变煤矿大功率冲击性负荷在运行中导致公共连接点电压波动，严重时超过GBT 12326-2008允许值。煤矿行业采用大容量机电设备如提升机，这些设备启动频繁，导致公共连接点电压在短时间里急剧变动，且明显偏离额定电压值。D124谐波煤矿行业的非线性负载产生大量的特征谐波，主要是3次、5次、7次、9次、11次和13次谐波较大，其中11次和13次通常超标。由于煤矿行业采用电力电子装置作为直流、交流调速的传动装置，具有调速范围广、控制简单、节能效果明显、结构简单、维护方便等优势而在煤矿得到广泛应用，并逐步替代其他调速方式，但由此带来的
47、谐波问题在煤矿安全生产中也逐渐显现，谐波己成为影响煤矿电能质量的重要因素之一。为直流提升机供电的晶闸管变流装置以及各种变频器、逆变电源是煤矿电网中最主要的谐波源。D2港口行业电能质量现象及其产生原因解释D21港口的主要负荷港口的大型电动气动设备，如桥机、门机等负荷变化大、速度变化快、短时重负载，属于大型冲击性负载：而这些大型电动起重设备的电气传动装置多采用晶闸管整流直流调速和交流变频调速设备，属于非线性用电设备。D2 2谐波港口大量非线性负载产生谐波，主要以3次、5次、7次、9次、11次和13次谐波为主，电压总畸变率通常超标。在港口电力系统中，主要的谐波源存在于：a)变压器。港口供电系统中的变压器，设计时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。b)整流器和逆变器。港口大型装卸机械的电气传动装置多采用晶闸管整流直流调速和交流变频调速装备，属于非线性用电设备，是典型的谐波源。主要产生5次、7次、11次、13次、17次19NB，T 410042014谐波。c)气体放电类电光源。港口企业照明基本采用气体放电类电光源，如荧光
