【導讀】《電力節(jié)能技術叢書》《電能質量與節(jié)能技術》《電力節(jié)能技術叢書》編委會，成，然后提交畢業(yè)考試委員會進行答辯。電能質量是指通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的質量。應以恒定的頻率、標準正弦波和額定電壓對用戶供電。相電壓和電流的幅值大小應相等、相位對稱且相差120度。作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想狀態(tài)并不存在。力設備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問題，也就產生了電能質量的概念。提不到議事日程。人們普遍認為，只要能保證電網(wǎng)頻率的正常以及保證供電電壓在一。另外從我國的電力系統(tǒng)供求關系來看，80. 量”問題就無從談起。線性負荷不斷增長；各種復雜的、精密的，對電能質量敏感的用電設備越來越多。能質量異常敏感，同時也加劇了電能質量的進一步惡化。如何對電能質量進行檢測與評估已成為電力質量管理工作的前提。測系統(tǒng)的分析得出最后的結論。

　　

【正文】 助調頻廠。只有當系統(tǒng)頻率超過某一規(guī)定的偏差范圍 時，輔助調頻廠才參與頻率的二次調整。 電力系統(tǒng)頻率控制 電力系統(tǒng)在非正常運行方式下，系統(tǒng)頻率會出現(xiàn)異常，嚴重偏離額定頻率。如果不采取幾時有效的控制措施，系統(tǒng)頻率可能崩潰，使電力系統(tǒng)幾工業(yè)經濟遭受重大損失，給人民生活造成不便。 電力系統(tǒng)在以下情況下可能出現(xiàn)頻率異常： 故障后系統(tǒng)失去大量電源，貨系統(tǒng)解列，且解列后的局部系統(tǒng)有功功率失去平衡。 氣候變化貨以外災害使負荷發(fā)生變化。 在電力供應不足的系統(tǒng)中缺乏有效控制負荷的手段。 高峰負荷期間，發(fā)電出力的增加速度低于負荷的增長速度；低谷負 荷期間，發(fā)電最小出力大于總負荷。 大型沖擊負荷造成的頻率波動。周期性或非周期性地從電網(wǎng)取用快速變動功率，是系統(tǒng)頻率和電壓產生波動的負荷統(tǒng)稱為沖擊負荷。沖擊負荷站系統(tǒng)總負荷的比例越大，對系統(tǒng)頻率和電壓的影響就約嚴重。 系統(tǒng)頻率異常時一般采取以下控制措施： 電能系統(tǒng)應具有足夠的負荷備用和事故備用容量。一般分別按最大負荷的華南理工大學畢業(yè)論文 24 5%~10%和 10%~15%配備系統(tǒng)的負荷備用和事故備用容量。在電力供應不足的系統(tǒng)，必須事先先至一部分用戶的負荷，除使發(fā)電機與負荷平衡之外，還需要有一定的欲度。 在調度所或變電所裝設 直接控制用戶負荷的裝置，并備有事故拉閘續(xù)表。 在系統(tǒng)內部安裝按頻率降低自動減負裝置，（又稱自動低頻減載裝置）和自愛可能被解列而導致功率過剩的地區(qū)裝設按頻率升高自動切除發(fā)電機（又稱自動高頻切機裝置）等。 對上述頻率偏差和電壓偏差的各種調整措施進行比較后，可以看出頻率調整與電壓調整具有以下差異： 全系統(tǒng)頻率相同，而系統(tǒng)中各節(jié)點的電壓卻各不相同。 系統(tǒng)頻率質量主要有系統(tǒng)有功功率平衡狀況決定，而系統(tǒng)電壓質量則主要由系統(tǒng)無功功率狀況確定。 調整頻率只有改變發(fā)電機組原動機功率這唯一的措施。調整電壓的措施 卻較多。此外，電壓調整設備的安裝場地不僅設在發(fā)電廠，而且分散在系統(tǒng)中各處，如置于各級變電所或開關站中，或置于用戶變電所內等。 三相電壓不平衡 三相對稱與三相不平衡的概念 設三相系統(tǒng)的電流和電壓分別為 iA 2? IAcos(ω t+θ iA) 適中：和分別是 ABC 三相的瞬時電流和瞬時電壓；和分別為三相電流方根和電壓方均根值； 和 分別為三相電流和電壓的初相位；為系統(tǒng)角頻率。 三相系統(tǒng)分為可分對稱對稱三相系統(tǒng)和不對稱三相系統(tǒng)。對稱三相系統(tǒng)是指三相電量（電 動勢、電壓、電流）數(shù)值相等、頻率相同、相位互差 120176。的系統(tǒng)。不同時滿足這三個條件的三相系統(tǒng)是不對稱三相系統(tǒng)。 三相系統(tǒng)的對稱性還表現(xiàn)為：在任意時刻，三相電量的瞬時值之和為零。 三相系統(tǒng)可分為平衡三相系統(tǒng)和不平衡三相系統(tǒng)。在任意時刻，三相瞬時總功率與時間無關，這樣的系統(tǒng)稱為平衡三相系統(tǒng)；在任意時刻，三相瞬時總功率是時間的函數(shù)，這樣的是系統(tǒng)稱為不平衡三相系統(tǒng)。 對于三相系統(tǒng)，系統(tǒng)的不對稱直接導致不平衡，所以不對稱三相系統(tǒng)和不平衡三相系統(tǒng)在使用上不作嚴格區(qū)分。 三相電壓不平衡度的限值 我國國家標準 GB/T155432020《電能質量 三相電壓不平衡》規(guī)定：電網(wǎng)正常運行時電力系統(tǒng)公共連接點電壓不平衡度允許值為 2%，短時間不得超過 4%；接于公共連接點的每個用戶，引起該點電壓不平衡度允許值一般為 %，短時不超過 %。 華南理工大學畢業(yè)論文 25 三相不平衡產生的原因 電力系統(tǒng)三相不平衡可以分為事故性不平衡和正常性不平衡兩大類。事故性不平衡由系統(tǒng)中非對稱性故障引起。事故性不平衡一般需要保護裝置切除故障元件，經故障處理后才能恢復系統(tǒng)運行。 用電環(huán)節(jié)的不平衡是指系統(tǒng)中三相不負荷不對稱所引起的系統(tǒng)三相不平衡。三相負荷不對稱是 系統(tǒng)三相不平衡的主要因素。產生三相負荷不對稱的主要原因是單相大容量負荷在三相系統(tǒng)中的容量和電氣位置分布不合理。 三相電壓不平衡的危害 系統(tǒng)處于三相不平衡運行時，其電壓、電流含大量負序分量。由于負序分量的純在，三相不平衡對電氣設備產生不良影響，具體如下： 感應電動機。負序電壓產生制動轉矩，使感應電動機的最大轉矩和輸出功率下降，還可能引起電動機振動。 變壓器。變壓器處于不平衡負載下運行，如果其中一相電流已經先達到變壓器額定電流，則其余兩相電流只能低于額定電流，此時，變壓器容量得不到充分利用。 換流器。三相電壓不平衡使換流器觸發(fā)角不對稱，換流器將產生較大的非特性諧波。 繼電保護和自動裝置。三相不平衡系統(tǒng)中的負序分量增大，可能導致一些作用于負序電流的保護和自動裝置誤動作。 諧波的定義：供電系統(tǒng)諧波的定義式對周期性交流量進行傅里葉級數(shù)分解，除了與電網(wǎng)基波相同的分量外，還得到一系列為基波頻率成整數(shù)倍的頻率分量，這部分分量稱為諧波分量。諧波頻率與基波頻率的比值（ n=fn/ft）稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時也存在非整數(shù)倍諧波，稱為非諧波（ Nonharmonics）或分數(shù)諧波。諧波實際上是一種干擾，使 電網(wǎng)受到 “污染 ”。電工技術領域主要研究諧波的發(fā)生、傳輸、測量、危害及抑制，其諧波次數(shù)考慮范圍一般 2≤n≤40。 （相電壓）限制 公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限制 如 表 所示： 公共連接點的全部用戶向該點注入的諧波電流分量（方均根值）不應超過表 中規(guī)定的諧波電流（ 2～ 25 次）注入的允許值；而且同一公共連接點的每個用戶向電網(wǎng)注入的諧波電流允許值按此用戶在該點的協(xié)議容量與其公共連接點的供電設備容量之比進行分配，以體現(xiàn)供配電的公正性。 注入公共連接點的諧波電壓允許值 如 表 所示： 華南理工大學畢業(yè)論文 26 標準編號 標準名 稱 電能質量指標允許限值 最低的運行合格率 GB/T145491993 公用電網(wǎng)諧波 各級公用網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值 98% 電網(wǎng)標稱電壓KV 電壓總諧波變率 各次諧波電壓含有率 % 奇次 偶次 10 3 66 110 注入公共連接點的諧波電流允許值 見表 表 公用電網(wǎng)諧波電壓（相 電壓）限制 電網(wǎng)電壓 KV 基準短路容量MVA 諧波次數(shù)及諧波電流允許值 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 6 100 43 34 21 34 14 24 11 11 16 10 100 26 20 13 20 15 35 250 15 12 12 66 500 16 13 13 110 750 12 華南理工大學畢業(yè)論文 27 續(xù)表 諧波次數(shù)及諧波電流允許值 A 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 13 24 11 12 18 16 14 12 13 10 表 注入公共連接點的諧波電壓允許值 由于一些負荷在正常運行時 呈現(xiàn)沖擊性功率變化（ fastspeed varying load） ,其無功功率是波動的，造成實際電壓較大幅度的波動。并且連續(xù)偏離額定電壓，這就是電壓波動問題，電壓波動會引起部分電器設備不能正常工作。 而在商用或民用建筑的照明設備中，白熾燈占有相當大的數(shù)量，電壓的波動會造成白熾燈明顯閃爍，嚴重時使人眼難以忍受，這就是電壓閃變問題。 《電能質量 電壓波動和閃變 GB123262020》是在原來標準 GB1232690 的基礎上，參考了國際電工委員會 (IEC)電磁兼容 (EMC)標準 IEC610037 等修訂而成 的，適用于由波動負荷引起的公共連接點電壓的快速波變動及由此可能造成人對燈閃明顯感覺的場合，該標準規(guī)定了各級電壓下的閃變限制值，見表 華南理工大學畢業(yè)論文 28 標準編號 標準名稱 電能指標允許限值 最低的運行合格率 GB123262020 電壓波動和閃動 電壓變動限值 99% r， h1 d， % r， h1 d， % LV,MV HV LV,MV HV r≤1 4 3 10≤r≤100 2 1≤r≤10 3 100≤r≤1000 1 電壓等級 LV MV HV Pst （ ） Pk （ ） 表 電壓波動和閃變的允許值 三相不平衡是指三相電源各相的電壓不對稱。是各相電源所加的符合不均衡所致屬于基波負荷配置問題。發(fā)生三相不平衡即與用戶負荷性質特性有關，同時與電力系統(tǒng)的規(guī)劃、符合分配也有關?！峨娔苜|量 三相電壓允許不平衡度 GB/T155431995》適用于交流頻率額定為 50Hz 電力系統(tǒng)正常運行方式下，由于負序分量而引起的公共連接點的電壓不平衡，標準規(guī)定：電力 系統(tǒng)飛、公共連接點正常運行方式下不平衡度允許值為 2%，短時間不得超過 4%。 而且該標準還解析：不平衡允許值指的是在店里系統(tǒng)正常運行的最小方式下負荷所引起的電壓不平衡度為最大的生產（運行）周期中的實測值，例如煉鋼電弧爐應在熔化期測量等。在確定三相電壓允許不平衡指標時，該標準規(guī)定用 95%概率值作為衡量值。即正常運行方式下不平衡度允許值，對于波動性較小和場合，應和實際測量的五次接近數(shù)值的算術平方值對比；波動性較大的場合，應和實際測量的 95%概率值對比；以判斷是否合格。其短時允許值是在指任何適合均不超過的限制值，以 保證保護和自動裝置的正確動作。 電力系統(tǒng)在正常運行情況下，系統(tǒng)頻率的實際值與標稱值之差稱為系統(tǒng)的頻率偏差，表達式為：實際頻率－標稱頻率（我國系統(tǒng)標稱頻率為 50Hz）；我國電力系統(tǒng)的正常頻率偏差允許值為 177。 華南理工大學畢業(yè)論文 29 電能 質量 的普查是治理的前提 電能質量治理技術包括無功補償，高次諧波抑制，平衡三相負荷，降低損耗等，技術難度大、投資高，是一向極為復雜的系統(tǒng)工程。要制定科學的治理方案，提高投資效益，必須首先對電網(wǎng)電能質量進行普查。內容應包括：在生產周期內，諧波電壓、諧波電流、基波電 壓、基波功率、諧波功率、諧波阻抗、諧波流向、電壓波動和閃變動態(tài)分析趨勢及統(tǒng)計數(shù)據(jù)。 消除局部諧波 電力系統(tǒng)中為補償負荷的功率因數(shù)，提高電壓水平，在變電所或負荷點處裝有并聯(lián)電容器，用以補償無功功率。對于工頻，系統(tǒng)的感抗一般比容抗小得多，因而不會發(fā)生諧振，但當系統(tǒng)中含有諧波分量時，就可能發(fā)生并聯(lián)或者串聯(lián)諧振。 不大的諧波電流，由于并聯(lián)諧振會引起變電站母線諧波電壓升高，諧振之路諧波電流過大；不大的諧波電壓，由于串聯(lián)諧振會使電路中流過很大的諧波電流。電網(wǎng)中局部諧振引起的過電流、過電壓將增大損耗。損壞設備， 使自動裝置誤動作，危害很大。局部諧振問題，可通過調整系統(tǒng)負荷分布貨電路參數(shù)，改變系統(tǒng)頻率和等值電路中的頻率而解決。 諧波相消法 電力系統(tǒng)中接入的非線性器件，往往正是利用它們的非線性性來達到技術上的某種目的，因此不能用降低甚至消除非線性來消除諧波。但是高次諧波都是一些正弦交流量，其大小和方向與相位有關，因此總可以設法讓次數(shù)相同，相位相反的諧波互相抵消。分析推到證明，對于 2 個三個系統(tǒng)，若使它們的相位相差 30176。，便可消除第 1 1 2 31 次諧波。同樣相差 15176。的 4 個三相系統(tǒng)即可消除 1 1 3 37次等諧波。因此用 2 個整流橋組成的換流器分別接在有相位移 30176。的三相電路上，組成 12 脈沖的換流器可以消除 1 1 2 31 脈沖諧波電流，可使總的諧波量由 6 脈沖換流器時 降到 ，這就是“相數(shù)倍增”法。 諧波消除也可用注入諧波電流的方法來達到，基本原理是想環(huán)流變壓器直流側的繞組注入一定頻率的諧波電流以改善其電流波形。電流的注入是通過一諧波電流源與直流側線圈形成就被注入的諧波電流改善，交流側電流的諧波分量就被削弱了。 用磁通補償法也可消除甲流諧波，基本原理是對鐵芯中 的諧波磁通警醒補償。這華南理工大學畢業(yè)論文 30 種方法在自飽和靜止無功補償裝置中廣泛采用，能將諧波限制在相當?shù)偷乃街隆Ｈ鐕庥腥嗽O計 1 種三 三柱電抗器，其結構是 9 柱鐵芯，共 15 嘅主線圈， 9 個二次補償繞組，外加 1 個可調電抗器，如不用二次補償繞組能消除 17 次一下的諧波，殘余的諧波不超過 2%。如應用二次補償繞組及可變電抗器則基本上能消除 35 次一下的諧波，殘余的諧波可以忽略。 濾波 為技術經濟合理起見，只采用并聯(lián)濾波器。通過并聯(lián)電路來濾波，在理論上和實踐上都簡單的。將諧波阻抗低的并聯(lián)濾波器接入系統(tǒng)，將換流器所產生的大部分諧波電 流轉移出去，從而使系統(tǒng)其他部分的諧波電壓降到很小。 在一個給定頻率下有低阻抗的最簡單電路時 RLC 串聯(lián)諧振電路，其優(yōu)點是在基波下具有容性阻抗，因此接入濾波器可以起到接入無功功率補償