电能质量详解

定义

电能质量（POWERQUALITY），从严格意思上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。从普遍意义上讲是指上等供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。其可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。

用例

在现代电力系统中，电压暂降和短时中断已成为*重要的电能质量问题。

具体指标

电网频率

我国电力系统的标称频率为50HZ，GB／T15945－2008《电能质量电力系统频率偏差》中规定：电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0.2HZ，当系统容量较小时，偏差限值可放宽到±0.5HZ，标准中没有说明系统容量大小的界限。在《国内供用电规则》中规定"供电局供电频率的允许偏差：电网容量在300万千瓦及以上者为±0.2HZ；电网容量在300万千瓦以下者，为±0.5HZ。实际运行中，从国内各大电力系统运行看都保持在不大于±0.1HZ范围内。

电压偏差

GB／T12325－2008《电能质量供电电压偏差》中规定：35KV及以上供电电压正、负偏差的**值之和不超过标称电压的10％；20KV及以下三相供电电压偏差为标称电压的土7％；220V单相供电电压偏差为标称电压的＋7％，－10％。

三相电压不平衡

GB／T15543－2008《电能质量三相电压不平衡》中规定：电力系统公共连接点电压不平衡度限值为：电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2％，短时不得超过4％；低压系统零序电压限值暂不做规定，但各相电压必须满足GB／T12325的要求。接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为1.3％，短时不超过2.6％。

公用电网谐波

GB／T14549－－93《电能质量公用电网谐波》中规定：6～220KV各级公用电网电压（相电压）总谐波畸变率是0.38KV为5.0％，6～10KV为4.0％，35～66KV为3.0％，110KV为2.0％；用户注入电网的谐波电流允许值应保证各级电网谐波电压在限值范围内，所以国标规定各级电网谐波源产生的电压总谐波畸变率是：0.38KV为2.6％，6～10KV为2.2％，35～66KV为1.9％，110KV为1.5％。对220KV电网及其供电的电力用户参照本标准110KV执行。

公用电网间谐波

GB／T24337－2009《电能质量公用电网间谐波》中规定：间谐波电压含有率是1000V及以下《100HZ为0.2％，100～800HZ为0.5％，1000V以上《100HZ为0.16％，100～800HZ为0.4％，800HZ以上处于研究中。单一用户间谐波含有率是1000V及以下《100HZ为0.16％，100～800HZ为0.4％，1000V以上《100HZ为0.13％，100～800HZ为0.32％。

波动和闪变

GB／T12326－2008《电能质量电压波动和闪变》规定：电力系统公共连接点，在系统运行的较小方式下，以一周（168H）为测量周期，所有长时间闪变值PLT满足：≤110KV，PLT＝1；》110KV，PLT＝0.8。以及单个用户的相关规定。

指标含义

电压不平衡是指三相电压的幅值或相位不对称。不平衡的程度用不平衡度（电压负序分量和正序分量的均方根值百分比）来表示，典型的三相不平衡是指不平衡度超过2％，短时超过4％。在电力系统中，各种不平衡工业负荷以及各种接地短路故障都会导致三相电压的不平衡。

过电压是指持续时间大于1分钟，幅值大于标称值的电压。典型的过电压值为1.1～1.2倍标称值。过电压主要是由于负载的切除和无功补偿电容器组的投入等过程引起，另外，变压器分接头的不正确设置也是产生过电压的原因。

欠电压是指持续时间大于1分钟，幅值小于标称值的电压。典型的欠电压值为0.8～0.9倍标称值。其产生的原因一般是由于负载的投入和无功补偿电容器组的切除等过程。另外，变压器分接头的错误设置也是欠电压产生的原因。

电压骤降是指在工频下，电压的有效值短时间内下降。典型的电压骤降值为0.1～0.9倍标称值，持续时间为0.5个周期到1分钟。电压骤降产生的原因主要有电力系统发生故障，如系统发生接地短路故障；大容量电机的启动和负载突增也会导致电压骤降。

电压骤升是指在工频下，电压的有效值短时间内上升。典型的电压骤升值为1.1～1.8倍标称值，持续时间为0.5个周期到1分钟。电压骤升产生的原因主要有电力系统发生故障，如系统发生单相接地等故障；大容量电机的停止和负载突降也是电压骤升的重要原因。

供电中断是指在一段时间内，系统的一相或多相电压低于0.1倍标称值。瞬时中断定义为持续时间在0.5个周期到3秒之间的供电中断，短时中断的持续时间在3～60秒之间，而持久停电的持续时间大于60秒。

电压瞬变又称为瞬时脉冲或突波，是指两个连续的稳态之间的电压值发生快速的变化，其持续时间很短。电压瞬变按照电压波形的不同分为两类：一是电压瞬时脉冲，是指叠加在稳态电压上的任一单方向变动的电压非工频分量；二是电压瞬时振荡，是指叠加在稳态电压的同时包括两个方向变动的电压非工频分量。电压瞬变可能是由闪电引起的，也可能是由于投切电容器组等操作产生的开关瞬变。

电压切痕是一种持续时间小于10MS的周期性电压扰动。它是由于电力电子装置换相造成的，它使电压波形在一个周期内有超过两个的过零点。由于其频率非常高，用常规的谐波分析设备无法测出，因此以前一直末把此项作为电压质量的一个指标。

改善措施

（1）改善用电功率因数，使无功就地平衡。

（2）合理选择供电半径。

（3）合理选择供电系统线路的导线截面。

（4）合理配置变、配电设备，防止其过负荷运行。

（5）适当选用调压措施，如串联补偿、变压器加装有载调压装置、安装同期调相机或静电电容器等。

供电电压超过允许偏差的原因有哪些？

（1）供电距离超过合理的供电半径。

（2）供电导线截面选择不当，电压损失过大。

（3）线路过负荷运行。

（4）用电功率因数过低，无功电流大，加大了电压损失。

（5）冲击性负荷、非对称性负荷的影响。

（6）调压措施缺乏或使用不当，如变压器分头摆放位置不当等。

（7）用电单位装用的静电电容器补偿功率因数没采用自动补偿。

总之，无功电能的余、缺状况是影响供电电压偏差的重要因素。