供电安全与电能质量

电能质量的定义
电能质量通常指公共电网供给用户受电端的交流电能质量。
IEC标准定义:电能质量是指供电系统在正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性。
IEEE给出的电能质量问题的一般解释:在供电过程中导致电气设备出现误动作或故障损坏的任何异常现象。

电压跌落——最常见的电能质量问题
定义: 电压或电流有效值降至额定值的10%-90%，持续时间为0.5个周期至一分钟。
系统中常见典型的电压跌落持续时间一个周波到一秒钟的时间，通常持续几十毫秒至几百毫秒
持续时间超过一分钟的电压降低称为“欠电压”

导致电压跌落的原因
远端线路故障或设备中某处发生故障或者短路故障切除/重合闸之前的一段时间内，电压会受影响而下降
大负荷设备启动：如电动机或者电阻加热器电机在其加速至额定转速的过程中会产生1.5~5倍于其额定电流的启动电流;而电阻加热器在达到额定温度的升温过程中的电流是其额定电流的1.5倍:电冰箱或空调压缩机启动时产生的起始冲击电流在住宅线路中引起电压跌落输电网络的潮流转换开关操作。

电压跌落对设备造成的影响
电压不足
       电压幅值过低，电能不能满足负荷需求，负荷停运。典型敏感负荷中，通过电万电子并关得到脉冲直流，并通过大电容使其成为平缓置流波形输出给负荷。电压跌落严重时，整流电容不能输出平缓的电压波形，甚至出现断流，当电压跌落低于临界值时，负荷不能正常工作。

不平衡继电器误动作
       电压跌落通常是不对称的（仅影响单相或两相）。不对称电压持续时间很短，不会使电动机和变压器过热而损坏。如果所安装的不平衡继电器的动作时间过短，会因电压跌落产全的电压不衡而动作，切除线路，使设备停运。

快速响应继电器误动作
      紧急关断电路中由快速响应继电器控制紧急关断开关。快速响应继电器可能会把电压跌落脉冲误认为是开关动作控制信号，切除电源使设备停运。

复位电路误动作——电压跌落造成的影响中最难被注意到的
       电子设备都设有复位电路，以保证在设备启动时正确初始化。复位电路控制信号通常是很陡的尖峰脉冲电压。电压跌落后，电压水平恢复标准幅值时，有电压幅值突然增加的过程，复位电路可能会把这个“电压脉冲”误认为复位信号，使设备重启复位，造成设备停运。

电压中断
       定义:在一相或多相线路中完全失去电压(低于额定值的10%)一段时间。持续时间0.5个周期至3s为瞬时中断；持续时间3s至60s为暂时中断；持续时间大于60s为持续中断。

电压上升
       电压或电流有效值升至额定值的110%以上，典型值为额定值的110%一180%，持续时间为0.5个周期至一分钟。
       长时间的电压升高称之为“过电压 overvoltage，电压为额定值的110%一120%，持续时间大于1分钟)“。

电压瞬变
      指在一定时间间隔内两个稳态量之间的变化。电压瞬变可以是任意极性的单方向脉冲或是第一个峰值为任意极性的衰减振荡波。

电压缺口
      持续时间小于0.5个周期的周期性的电压扰动。电压缺口主要是电力电子装置由一相换至另一相时参与换相的电路瞬时短路造成的。
      与电压缺口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。

电压波动（闪变）
      电压波动(闪变)是指电压幅值在一定范围内有规律地或随机地变化。其电压幅值的变化通常为额定值的90%-110%。这种电压波动常称为电压闪变。
      闪变一词是从电压的波动引起电灯的闪动得来的。

电压波动与闪变形成的原因
1用电设备具有冲击负荷或波动负荷。
2系统发生短路故障，引起电网电压波动和闪变。
3系统设备自动投切时产生操作波的影响。如备用电源自动投切、自动重合闸动作等。
4系统遭受雷击引起的电网电压波动等。

谐波
频率为电源基波频率整数倍的正弦电压或电流。由电力系统中的装置和负载的非线性特性引起的波形畸变可分解为基波和谐波之和。

间谐波
电压和电流的频率不是基波频率的整数倍间谐波主要由静止变频器、周波变频器、感
应电机和电弧设备产生，电力载波信号也认为是一种间谐波。
IEC-1000-2-1对间谐波的定义如下：
“在谐波频率之间、能被观察到但频率不是基波整数倍的电压和电流信号为间谐波。”

谐波源设备
1电力电子设备;包括整流器、变频器、开关电源、静态换流器等；
2可饱和设备;包括变压器、电动机、发电机电弧炉设备;
3气体光源设备;包括荧光灯、卤化灯、霓虹灯等。

谐波的影响
1造成电网功率损耗增加、保护失常。
2引起变电站局部的并联或串联谐振。
3造成电容器的损耗增加、发热异常、绝缘加速老化。
4增加变压器铜耗，引起局部过热，震动，绕组附加发热等。
5谐波污染增大了中性线电流，引起中性点漂移。

其他电能质量问题
三相不平衡
       理论上三相交流系统中，每一相的电压电流波形都应该与其它两相相同，但是实际系统中很难实现完全的三相平衡。
频率变化 
       在电网中是很罕见的现象，因为一旦出现强烈的频率变化往往意味着整个电网的瘫痪。但是，在装设有备用柴油发电机的电网中，频率变化比较常见。
超瞬态过电压
       往往由电弧放电产生，但是在很短的距离和极短的时间内就衰减掉。