电网中电力质量的指标

根据 GOST 13109-87，区分了基本和附加电能质量指标。

在电能质量的主要指标中，表征电能质量的电能特性的测定包括：

1）电压偏差（δU，%）；

2）电压变化范围（δUT，%）；

3）电压波动的剂量（ψ，%）；

4）电压曲线的非正弦系数（kNSU，%）；

5）奇（偶）次谐波电压的n次分量系数（kU（n），%）；

6）负序电压系数（k2U，%）；

7）零序电压比（k0U，%）；

8）电压降的持续时间（ΔTpr，s）；

9）冲击电压（Uimp、V、kV）；

10）频率偏差（Δe，Hz）。

附加电能质量指标，是记录主要电能质量指标的形式，用于其他法规和技术文件：

1) 电压幅度调制系数 (kMod)；

2）相电压不平衡系数（kneb.m）；

3)相电压不平衡系数(kneb.f)。

让我们注意指定电能质量指标的允许值，以及它们的定义和范围的表述。在一天中 95% 的时间（22.8 小时）内，电能质量指标不应超过正常允许值，并且在任何时候，包括紧急模式，都应在最大允许值内。

电网特征点的电能质量控制由电网企业人员进行。在这种情况下，电能质量指标的测量持续时间应至少为一天。

电压偏差

电压偏差是电能质量最重要的指标之一。电压偏差由公式得出

δUt = ((U (t) — Un) / Un) x 100%

式中U(t)——基频正序电压有效值或简称电压有效值（非正弦系数小于或等于5%），在T时刻，kV ;非标称电压，kV。

数量 Ut = 1/3 (UAB (1) + UPBC (1) + UAC (1))，其中 UAB (1),UPBC (1)、UAC (1)-基频下相间电压的有效值。

由于负载随时间的变化、电压电平的变化和其他因素，网络元件中的电压降幅度发生变化，因此电压电平 UT 发生变化。结果发现，在同一时刻和不同时刻的某一时刻，网络的不同点的电压偏差是不同的。

如果输入端的电压偏差等于± 5%（正常值）和± 10%（最大值），则可以确保电压高达 1 kV 的电接收器正常运行。在电压为 6 — 20 kV 的网络中，设置的最大电压偏差为 ± 10%。

白炽灯消耗的功率与供电电压的1.58次方成正比，灯具的发光功率为2.0次方，光通量为3.61次方，灯具的寿命为13.57 的幂。荧光灯的运行不太依赖于电压偏差。因此，它们的使用寿命会随着 1% 的电压偏差而变化 4%。

工作场所照明的减少伴随着紧张感的降低，这会导致工人的生产率下降和视力下降。电压降大时，荧光灯不亮或不闪烁，从而导致其使用寿命缩短。随着电压的升高，白炽灯的使用寿命会急剧下降。

异步电动机的转速及其相应的运行以及消耗的无功功率取决于电压水平。后者反映在网络部分的电压和功率损失量上。

电压下降导致电热和电解厂工艺过程持续时间增加，以及公用事业网络无法稳定接收电视广播。在第二种情况下，使用所谓的稳压器，它们本身消耗大量无功功率并且在钢中有功率损耗。稀缺的变压器钢用于生产。

为了保证所有TP低压母线的必要电压，在美食中心进行了所谓的逆流调节。这里，在最大负载模式下，处理器总线的最大允许电压被保持，并且在最小负载模式下，保持最小电压。

在这种情况下，通过将配电变压器的开关置于适当的位置，对每个变电站的电压进行所谓的本地调节。结合集中式（在处理器中）和定义的本地电压调节，使用稳压和非稳压电容器组，也称为本地稳压器。

减少紧张

电压摆幅是电压变化前后的峰值或均方根电压值之差，由以下公式确定

δUt = ((Ui — Уi + 1) / √2Un) x 100%

其中Ui和Ui+1-以下极值或极值与幅度电压值包络线的水平部分的值。

电压摆动范围包括任何形式的单次电压变化，重复率为每分钟两次 (1/30 Hz) 至每小时一次，平均电压变化率超过每秒 0.1%（对于白炽灯）和 0.2其他接收器每秒百分比。

电压的快速变化是由于铁路牵引装置的冶金辊磨机、炼钢用草甸炉、焊接设备的电机运行冲击模式以及大功率异步电机频繁启动而引起的，当它们启动时的无功功率是短路功率的百分之几。

单位时间内电压变化的次数，即电压变化的频率由公式 F = m / T 求得，其中 m 是时间 T 内电压变化的次数，T 是观察电压摆动的总时间。

对电压波动的要求主要是出于保护人眼的考虑。据发现，眼睛对光闪烁的最高敏感度是在等于 8.7 Hz 的频率范围内。因此，对于提供显着视觉电压的工作照明的白炽灯，电压变化允许不超过0.3%，对于日常生活中的泵浦灯——0.4%，对于荧光灯和其他电接收器——0.6。

允许的摆动范围如图 1 所示。 1.

米。 1. 电压波动的允许范围：1——高可见电压白炽灯工作照明，2——家用白炽灯，3——荧光灯

区域 I 对应于泵和家用电器的运行，II — 起重机、起重机，III — 电弧炉、手动电阻焊，IV — 往复式压缩机和自动电阻焊的运行。

减少照明网络电压变化范围，照明网络受话器和电力负载的供电从不同的电力变压器分离，电力网络的纵向电容补偿，以及同步电动机和人工无功源功率（使用受控阀门产生电流以获得所需无功功率的电抗器或电容器组）。

电压波动剂量

电压波动的剂量与电压变化的范围相同，并且一旦它们配备了适当的设备就会被引入现有的电网中。当使用“电压波动剂量”指标时，可能无法评估电压变化范围的可接受性，因为所考虑的指标是可互换的。

电压波动的剂量也是0.5至0.25Hz频率范围内的闪光对人造成一定时间累积刺激的电压波动的整体特征。

照明装置所连接的电网中电压波动剂量的最大允许值 (ψ, (%)2) 不应超过： 0.018 — 在需要显着视觉电压的房间内使用白炽灯； 0.034 — 所有其他房间都装有白炽灯； 0.079 — 荧光灯。

电压曲线的非正弦因子

在由强大的整流器和转换器装置以及电弧炉和焊接装置（即非线性元件）组成的网络中工作时，电流和电压曲线会失真。非正弦电流和电压曲线是不同频率的谐波振荡（工业频率是最低谐波，其他相对于它的都是高次谐波）。

供电系统中的高次谐波会造成额外的能量损失，缩短余弦电容电池、电动机和变压器的使用寿命，导致难以设置继电保护和信号，以及晶闸管控制的电力驱动器的运行等. .

电网中高次谐波的含量由电压曲线的非正弦系数 kNSU 表征，其由下式确定

其中 N 是所考虑的最后一个谐波分量的阶数，Uн — 谐波电压的第 n (н = 2, ... Н) 分量的有效值，kV。

正常和最大允许值 kNSU 不应分别超过：在电压高达 1 kV 的电网中 — 5 和 10%，在 6 — 20 kV — 4 和 8% 的电网中，在 35 kV 的电网中— 3 和 6%，在 110 kV 及以上的电网中 2 和 4%。

为了减少高次谐波，使用了电源滤波器，它是调谐到特定谐波谐振的电感和电容电阻的串联连接。为了消除低频谐波，使用了具有大量相位的转换器装置。

奇（偶）次谐波电压的系数n次分量

系数n此电压的奇（偶）次谐波分量是电压的n次谐波分量的有效值与基频电压的有效值之比，即kU (n) = (Un/Un) x 100%

根据系数 kU (n) 的值，频谱由 n-x 次谐波分量决定，必须设计相应的电源滤波器来抑制这些谐波分量。

正常值和最大允许值不应分别超过： 在电压高达 1 kV 的电网中 — 3 和 6%，在电压高达 6 — 20 kV 的电网中 2.5 和 5%，在电压高达 35 kV 的电网中 — 2% 和 4%，在 110 kV 及以上的电网中为 1% 和 2%。

电压不平衡

电压不平衡的发生是由于单相受电器的负载。由于电压高于 1 kV 的配电网使用隔离或补偿中性点运行，因此 电压不对称 由于负序电压的出现。不对称以不平等的形式表现出来 线电压和相电压 负连续因子的特征是：

k2U = (U2(1)/ Un) x 100%,

式中U2(1)为三相电压系统基波频率下负序电压的均方根值，kV。 U值2(1)可以通过测量三个基频电压得到，即UA(1), UB(1), UB(1)... 然后

其中 yA、yB 和 y°C — 相电导率 A、B 和°C 接收器。

在电压1kV以上的网络中，电压不对称主要是由于单相电热装置（间接电弧炉、电阻炉、感应通道炉、电渣熔化装置等）引起的。

负序电压的存在是否会导致同步发电机励磁绕组的额外发热和振动增加，电动机的额外发热和绝缘使用寿命的急剧下降，产生的无功功率的减少通过电力电容器，线路和变压器的额外加热？增加继电保护误报警次数等。

在对称电接收器的端子上，通常允许的不平衡率为 2%，最大允许为 4%。

当单相用电设备由单独的变压器供电时，以及使用受控和不受控平衡装置补偿单相负载消耗的负序等效电流时，不平衡的影响会大大降低。

在电压高达 1 kV 的四线网络中，由与相电压相关的单相接收器引起的不平衡伴随着中性线中的电流通过，因此出现零序电压.

零序电压因数k0U = (U0(1)/ Un.f.) x 100%,

式中U0(1)——基波有效零序电压值，kV；联合国——相电压标称值，kV。

量 U0(1) 通过测量基频下的三相电压来确定，即

式中 tiA、vB、c°C、yO——接收器 A、B、C 相电导率和中性线电导率； UA(1), UB (1), UVB (1) - 相电压的有效值。

允许值 U0(1) 受电压容差要求限制，零序因数为正常水平的 2% 和最大水平的 4%。

可以通过在相间合理分配单相负载、增加零线横截面与相线横截面以及在配电网络中使用变压器来实现该值的降低带有星形连接组。

电压暂降及电压暂降强度

电压骤降​​——这是电网某一点的电压突然显着降低，然后在几个周期到几十秒的时间间隔后电压恢复到初始水平或接近初始水平。

电压下降持续时间ΔTpr是电压下降的初始时刻与电压恢复到初始电平或接近初始电平的时刻之间的时间间隔（图2），即ΔTpr = Tvos — Trano

米。 2、压降的持续时间和深度

意思是ΔTpr从几个周期到几十秒不等。电压降的特征是下降的强度和深度δUpr，它是电压标称值与电压下降过程中电压的最小有效值Umin之差，用与标称值的百分比表示电压或绝对单位。

量 δUpr 确定如下：

δUpr = ((Un — Umin)/ Un) x 100% 或 δUpr = Un — Umin

电压暂降强度m*表示一定深度和持续时间的电压暂降在网络中发生的频率，即m* = (m (δUpr, ΔTNC)/М) NS 100%, 其中 m (δUpr, ΔTNS) — T 期间电压降深度 δUpr 和持续时间 ΔTNS 的数量； M——T 期间电压降的总数。

某些类型的电子设备（计算机、 电力电子)，因此，此类接收器的供电项目必须提供减少电压暂降的持续时间、强度和深度的措施。 GOST 不指示电压下降持续时间的允许值。

冲击电压

电压浪涌是电压突然变化，随后电压在几微秒到 10 毫秒的时间段内恢复到正常水平。它表示冲击电压 Uimp 的最大瞬时值（图 3）。

米。 3、冲击电压

脉冲电压的特征是脉冲幅度U'imp，它是电压脉冲与脉冲开始时刻对应的基频电压的瞬时值之差。脉冲持续时间 Timp——电压脉冲的初始时刻与电压瞬时值恢复到正常水平时刻之间的时间间隔。脉冲宽度可以在其振幅的 0.5 级计算 Timp0.5（见图 3）。

脉冲电压由公式 ΔUimp = Uimp / (√2Un) 以相对单位确定

对电压脉冲敏感的还有诸如计算机、电力电子设备等电子接收器。电网切换会产生脉冲电压。在设计具体的电源设计时，应考虑降低脉冲电压的措施。 GOST 没有规定脉冲电压的允许值。

频偏

频率的变化是由于涡轮速度控制器的总负载和特性的变化。大的频率偏差是由于有功功率储备不足而导致的缓慢、规律的负载变化。

与其他会降低电能质量的现象不同，电压频率是一个系统范围的参数：连接到一个系统的所有发电机都以相同频率（50 赫兹）的电压发电。

根据基尔霍夫第一定律，电能的产生与电能的产生之间始终存在着严格的平衡。因此，负载功率的任何变化都会导致频率发生变化，从而导致发电机产生的有功功率发生变化，为此，“涡轮发电机”模块配备了可以调节流量的装置涡轮机中的能量载体取决于电气系统中的频率变化。

随着负载的一定增加，事实证明“涡轮发电机”块的功率已经耗尽。如果负载继续增加，平衡将稳定在较低频率——发生频率漂移。在这种情况下，我们谈论的是维持标称频率的有功功率不足。

与标称值 en 的频率偏差 Δf 由公式 Δf = f — fn 确定，其中 is — 系统中频率的当前值。

0.2Hz以上的频率变化对受电装置的技术经济特性有重大影响，因此频率偏差的正常允许值为±0.2Hz，频率偏差的最大允许值为±0.4Hz。在紧急模式下，+0.5 Hz 至 - 1 Hz 的频率偏差每年不超过 90 小时。

频率与标称值的偏差会导致网络中能量损失的增加，以及技术设备生产率的降低。

相间电压调幅系数和不平衡系数

调幅电压表征电压波动，等于在一定时间间隔内所取的调制电压的最大和最小振幅的半差值与电压标称值或基值之比，即

kmod = (Unb — Unm) / (2√2Un),

其中 Unb 和 Unm——分别是调制电压的最大和最小幅度。

相间电压不平衡系数sne.mf表征相间电压不平衡度，等于相间电压不平衡度的摆幅与电压标称值之比：

kne.mf = ((Unb - Unm) /Un) x 100%

其中Unb和Unm——三相相电压的最高和最低有效值。

相电压不平衡系数kneb.f表征相电压不平衡，等于相电压不平衡摆幅与相电压标称值之比：

kneb.ph = ((Unb.f — Unm.f) /Un.f) x 100%,

式中Unb和Unm——三相电压的最高有效值和最低有效值，Un.f——相电压的标称值。

另请阅读： 提高电能质量的措施和技术手段