电能质量的定义和指标

1.电能质量定义

电能质量是用来描述正常运行条件下电力从发出一直传输到终端用户这个过程的一整套参数，这些参数用来描述供电的连续性（短时断电和长时断电）和供电电压的各种特性（幅值、不对称性、频率和波形）。

2.理想的电能指标

（1）电网频率 我国电力系统的标称频率为50Hz，GB／T 15945—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《全国供用电规则》中规定，供电局供电频率的允许偏差：电网容量在300万kW及以上者为±0.2Hz；电网容量在300万kW以下者，为±0.5Hz。实际运行中，从全国各大电力系统运行看都保持在不大于±0.1Hz范围内。

（2）电压偏差GB／T 12325—2008《电能质量 供电电压偏差》中规定：35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对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±7％；220V单相供电电压偏差为标称电压的－10％～7％。

（3）三相电压不平衡GB／T 15543—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作规定，但各相电压必须满足GB／T 12325—2008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％。

（4）公用电网谐波GB／T 14549—1993《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。

（5）公用电网间谐波GB／T 24337—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％。

（6）波动和闪变GB／T 12326—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。

3.电能质量指标含义

（1）谐波（harmonic）谐波是指其频率为基波的倍数的辅波或分量；一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器、变压器、电动机、发电机、电弧设备及电光源设备如电弧炉、荧光灯等。谐波的危害：降低系统容量如变压器、断路器、电缆等；加速设备老化，缩短设备使用寿命；浪费电能、谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害，主要表现为产生谐波附加损耗，使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等；并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用，使得系统电压及电流的畸变更加严重；谐波电流叠加在电容器的基波电流上，会使电容器的电流有效值增加，造成温度升高，减少电容器的使用寿命；谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起局部过热、振动、噪声增大、绕组附加发热；谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗，对通信质量有影响；当电流谐波分量较高时，可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作等。(www.xing528.com)

因此，如果系统量测出谐波含量过高，除了电容器端需要串联适宜的调谐电抗外，并需针对负载特性专案研讨加装谐波改善装置，如有源电力滤波器是治理谐波的最优产品。

（2）电压不平衡 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方均根值百分比）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。

（3）过电压 过电压是指持续时间大于1min，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的，另外，变压器分接头的不正确设置也是产生过电压的原因。

（4）欠电压 欠电压是指持续时间大于1min，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。欠电压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引起的。另外，变压器分接头的错误设置也是欠电压产生的原因。

（5）电压骤降（Voltage Dip或Voltage Sag）电压骤降是指供电电压幅值（有效值）短暂降低，随后恢复正常的特征。它是指在工频下，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1min。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；大容量电动机的起动和负载突增也会导致电压骤降。

（6）电压骤升 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1min。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；大容量电动机的停止和负载突降也是电压骤升的重要原因。

（7）供电中断 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3s之间的供电中断，短时中断的持续时间在3～60s之间，而持久停电的持续时间大于60s。

（8）电压瞬变 电压瞬变又称为瞬时脉冲或突波，是指两个连续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。

（9）电压切痕 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，因此以前一直未把此项作为电压质量的一个指标。