電能質(zhì)量影響因素及其危害性

影響與危害電能質(zhì)量的因素主要包括哪些方面?

電能質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的供電安全和供電質(zhì)量，從技術(shù)上講，影響電能質(zhì)量的因素主要包括三個(gè)方面：

(1)自然現(xiàn)象的因素，如雷擊、風(fēng)暴、雨雪等對(duì)電能質(zhì)量的影響，使電網(wǎng)發(fā)生事故，造成供電可靠性降低。

(2)電力設(shè)備及裝置的自動(dòng)保護(hù)及正常運(yùn)行的因素，如大型電力設(shè)備的啟動(dòng)和停運(yùn)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)的跳閘及重合等對(duì)電能質(zhì)量的影響，使額定電壓暫時(shí)降低、產(chǎn)生波動(dòng)與閃變等。

(3)電力用戶(hù)的非線性負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷等大量投運(yùn)的因素，如煉鋼電弧爐、電氣化機(jī)車(chē)運(yùn)行等對(duì)電能質(zhì)量的影響，使公用電網(wǎng)產(chǎn)生大量的諧波干擾、產(chǎn)生電壓擾動(dòng)、產(chǎn)生電壓波動(dòng)與閃變等。

電壓質(zhì)量是怎樣受到影響的?

電能質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)中，電源電壓質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，它主要以頻率質(zhì)量指標(biāo)和電壓質(zhì)量指標(biāo)來(lái)衡量。頻率質(zhì)量指標(biāo)為頻率允許偏差的標(biāo)準(zhǔn);電壓質(zhì)量指標(biāo)包括電壓幅值質(zhì)量和波形質(zhì)量。幅值質(zhì)量包括電壓允許偏差、電壓波動(dòng)和閃變、三相電壓不平衡度、瞬時(shí)過(guò)電壓與暫態(tài)過(guò)電壓等。波形質(zhì)量包括諧波含量和電壓正弦波波形的畸變率。

電壓質(zhì)量主要是受到大容量非線性負(fù)荷及沖擊性負(fù)荷的影響。凡是具有非線性阻抗特性的電氣設(shè)備都是電能質(zhì)量的污染源，包括各種電力電子設(shè)備的用電負(fù)荷、煉鋼電弧爐負(fù)荷、電力機(jī)車(chē)負(fù)荷等，使電網(wǎng)中產(chǎn)生電壓波動(dòng)與閃變、產(chǎn)生高次諧波電壓、造成系統(tǒng)電壓不平衡等，從而引起電壓正弦波形畸變。沖擊性負(fù)荷的影響，主要使電網(wǎng)中大功率用電設(shè)備的啟動(dòng)和切換。

電能質(zhì)量的污染，影響到電力系統(tǒng)、電力用戶(hù)、通信系統(tǒng)及其他相關(guān)行業(yè)。因此，電源電壓質(zhì)量指標(biāo)惡化并造成危害不僅影響了電力系統(tǒng)和相關(guān)領(lǐng)域的正常運(yùn)行，而且對(duì)正常的安全可靠用電也造成了一定的威脅。認(rèn)識(shí)電能質(zhì)量污染的影響并采取相應(yīng)的防范措施和對(duì)策，確保電能的高品質(zhì)，是幼稚供電服務(wù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

引起電壓驟降的原因是什么?

電力系統(tǒng)電壓驟降是指供電電壓幅值(有效值)短暫降低，隨后恢復(fù)正常的特征。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50160以及美國(guó)國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)IEEE Std1159-1992，電壓驟降的定義為：供電電壓有效值突然降至額定電壓的90%～10%(0.9p.u.~0.1p.u.)，然后又恢復(fù)至正常電壓，這一過(guò)程的持續(xù)時(shí)間為10ms~60s。供電可靠性反映的是供電中斷程度，一般只考慮持續(xù)時(shí)間5min以上的電壓中斷問(wèn)題，有些國(guó)家對(duì)1min以下的中斷不予統(tǒng)計(jì)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高科技設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。這些設(shè)備對(duì)電壓變化很敏感，短時(shí)的供電中斷或電壓有效值下降，往往會(huì)造成設(shè)備不能正常運(yùn)行、發(fā)生停機(jī)等事故。電壓驟降就是針對(duì)這一問(wèn)題提出的。

引起電壓驟降的主要原因是電網(wǎng)或用電設(shè)備發(fā)生雷擊、外力短路故障，一些用電設(shè)備(如電動(dòng)機(jī))啟動(dòng)或突然加荷也會(huì)造成電網(wǎng)電壓瞬時(shí)下降。與長(zhǎng)時(shí)間供電中斷事故相比，電壓驟降又發(fā)生頻度高、事故原因不易覺(jué)察的特點(diǎn)，處理起來(lái)也比較困難。

電壓驟降對(duì)一些設(shè)備有哪些影響?

(1) 對(duì)冷卻控制器。當(dāng)電壓低于80%時(shí)，控制器動(dòng)作將制冷電機(jī)切除，導(dǎo)致生產(chǎn)損失。

(2)對(duì)芯片測(cè)試儀。當(dāng)電壓低于85%時(shí)，測(cè)試儀停止工作，芯片、主板被毀壞。

(3)對(duì)可編程控制器。當(dāng)電壓低于81%時(shí)，可編程控制器(PLC)停止工作;而一些I/O設(shè)備，當(dāng)電壓低于90%、持續(xù)時(shí)間僅幾個(gè)周波，就有可能被切除。

(4)對(duì)機(jī)器人控制的精密加工器具。當(dāng)電壓低于90%、持續(xù)時(shí)間達(dá)到40～60ms，就可能跳閘。

(5)對(duì)直流電機(jī)。當(dāng)電壓低于80%時(shí)，即可能發(fā)生跳閘事故。

(6)對(duì)變頻調(diào)速器。當(dāng)電壓低于70%、持續(xù)時(shí)間超過(guò)120ms時(shí)，可能被退出運(yùn)行。而對(duì)于一些精密加工機(jī)械的電機(jī)，當(dāng)電壓低于90%、持續(xù)時(shí)間超過(guò)60ms，也可能發(fā)生因跳閘而退出運(yùn)行。

(7)對(duì)交流接觸器。當(dāng)電壓低于50%、持續(xù)時(shí)間超過(guò)20ms，即可能發(fā)生脫扣斷電。

(8)對(duì)計(jì)算機(jī)。當(dāng)電壓低于60%、持續(xù)時(shí)間超過(guò)240ms，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)將可能丟失等。

三次諧波產(chǎn)生的特點(diǎn)及影響有哪些?

電網(wǎng)中的諧波主要指頻率為工頻(基波頻率)整數(shù)倍成分的諧波及工頻非整數(shù)倍成分的間諧波。它們都是造成電網(wǎng)電能質(zhì)量污染的重要原因。電網(wǎng)中的三次諧波是諧波影響的主要成分之一，除電氣化鐵路和電弧爐負(fù)荷是主要諧波源以外，根據(jù)大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的分析結(jié)果證實(shí)，電力變壓器也是電力系統(tǒng)中三次諧波的一個(gè)重要諧波源。電力變壓器的激磁電流、鐵心飽和及三相電路荷磁路的不對(duì)稱(chēng)，致使在變壓器三角Z繞組的線電壓和線電流中也仍然存在三次諧波分量，尤其在負(fù)荷低谷時(shí)，隨著電網(wǎng)電壓的升高，變壓器鐵心飽和程度加劇，產(chǎn)生的三次諧波含量也隨之增大。隨著電網(wǎng)大量電容裝置的投運(yùn)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)諧波實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，三次諧波并不是只有零序分量可被變壓器三角繞組所環(huán)路，而是波及全網(wǎng)，并給電容裝置及電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來(lái)影響和威脅。例如，電容裝置盲目采用串聯(lián)電抗率為5%～6%的電抗接入電網(wǎng)后，引起三次諧波的放大和導(dǎo)致發(fā)生諧振的情況，已為大量的現(xiàn)場(chǎng)事故案例所證實(shí)。

三次諧波的產(chǎn)生，還包括大功率晶閘管整流裝置及大量開(kāi)發(fā)應(yīng)用的電力電子器件，煉鋼電弧爐及軋機(jī)容量的增大，電氣化鐵路交通的發(fā)展應(yīng)用，包括UPS電源、電子調(diào)速裝備、節(jié)能型燈具及家用電器中的計(jì)算機(jī)、微波爐等電力電子設(shè)備和電器設(shè)備應(yīng)用的大量增加，使各類(lèi)非線性負(fù)荷注入電網(wǎng)的諧波日益增多，造成電網(wǎng)電能質(zhì)量的污染的影響也越來(lái)越大。在這些設(shè)備集中使用的地區(qū)，如工廠車(chē)間、公寓大廈、居民小區(qū)、寫(xiě)字樓、酒店商廈等，諧波污染已相當(dāng)嚴(yán)重。諧波污染的影響使電能質(zhì)量明顯下降，因此，對(duì)電能質(zhì)量諧波污染的抑制和治理已刻不容緩。

諧波源主要包括哪些設(shè)備?

1.電力電子設(shè)備

電力電子設(shè)備主要包括整流器、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、靜態(tài)換流器、晶閘管系統(tǒng)及其他SCR控制系統(tǒng)登。由于工業(yè)與民用電力設(shè)備常用到這類(lèi)電力電子設(shè)備和電路，如整流和變頻電路，其負(fù)載性質(zhì)一般分為感性和容性?xún)煞N，感性負(fù)載的單相整流電路為含奇次諧波的電流型諧波源。而容性負(fù)載的單相整流電路，由于電容電壓會(huì)通過(guò)整流管向電源反饋，屬于電壓型諧波源，其諧波含量與電容值的大小有關(guān)，電容值越大，諧波含量越大。變頻電路諧波源由于采用的是相位控制，其諧波成分不僅含有整數(shù)倍數(shù)的諧波，還含有非整數(shù)倍數(shù)的間諧波。

2.可飽和設(shè)備

可飽和設(shè)備主要包括變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等。可飽和設(shè)備是非線性設(shè)備，其鐵心材料具有非線性磁化曲線和磁滯回線，在正弦波電壓的作用下，勵(lì)磁電流為對(duì)稱(chēng)函數(shù)，并滿足。應(yīng)用傅立葉級(jí)數(shù)分解時(shí)僅含有奇次項(xiàng)，對(duì)于三相對(duì)稱(chēng)的變壓器，3次諧波的奇數(shù)倍(3次，6次，9次……)諧波均為零序，可認(rèn)為變壓器是只產(chǎn)生奇次諧波的電流源型諧波源。變壓器的諧波次數(shù)還受到一、二次側(cè)接線方式的影響，諧波的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和程序越高，諧波電流就越大。與電力電子設(shè)備和電弧設(shè)備相比，可飽和設(shè)備上的諧波在未飽和的情況下，其諧波的幅值往往可以忽略。

3.電弧爐設(shè)備及氣體電光源設(shè)備

(1)電弧爐在熔煉金屬過(guò)程中的非線性影響將產(chǎn)生大量的諧波。

(2)氣體電光源包括熒光燈、鹵化燈、霓虹燈燈。根據(jù)這類(lèi)氣體放電光源的伏安特性，其非線性特性十分嚴(yán)重，同時(shí)含有負(fù)的伏安特性。而氣體燈具工作時(shí)要與電感性鎮(zhèn)流器相串聯(lián)，并使其綜合伏安特性不再為負(fù)才能正常工作。由于鎮(zhèn)流器的非線性相當(dāng)嚴(yán)重，其中三次諧波含量再20%以上，其特性為對(duì)稱(chēng)函數(shù)，只含有奇次諧波，所以氣體電光源設(shè)備屬于電流源型諧波源。

諧波污染對(duì)電網(wǎng)有哪些具體影響?

諧波污染對(duì)電網(wǎng)的影響主要表現(xiàn)在：

(1)造成電網(wǎng)的功率損耗增加、設(shè)備壽命縮短、接地保護(hù)功能失常、遙控功能失常、線路和設(shè)備過(guò)熱燈，特別是三次諧波會(huì)產(chǎn)生非常打的中性線電流，使得配電變壓器的零線電流甚至超過(guò)相線電流值，造成設(shè)備的不安全運(yùn)行。諧波對(duì)電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性的影響還表現(xiàn)在可能引起電網(wǎng)發(fā)生諧振、使正常的供電中斷、事故擴(kuò)大、電網(wǎng)解裂燈。

(2)引起變電站局部的并聯(lián)或串聯(lián)諧振，造成電壓互感器燈設(shè)備損壞;造成變電站系統(tǒng)中的設(shè)備和元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，引起電力變壓器、電力電纜、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備發(fā)熱，電容器損壞，并加速絕緣材料的老化;造成斷路器電弧熄滅時(shí)間的延長(zhǎng)，影響斷路器的開(kāi)斷容器;造成電子元器件的繼電保護(hù)或自動(dòng)裝置誤動(dòng)作;影響電子儀表和通信系統(tǒng)的正常工作，降低通信質(zhì)量;增大附加磁場(chǎng)的干擾等。

諧波對(duì)電力電容器有哪些影響?

當(dāng)配電系統(tǒng)非線性用電負(fù)荷比重較大，并聯(lián)電容器組投入時(shí)，一方面由于電容器組的諧波阻抗小，注入電容器組的諧波電流打，使電容器過(guò)負(fù)荷而嚴(yán)重影響其使用壽命，另一方面當(dāng)電容器組的諧波容抗與系統(tǒng)等效諧波感相等而發(fā)生諧振時(shí)，引起電容器諧波電流嚴(yán)重放大使電容器過(guò)熱而導(dǎo)致?lián)p壞。因此，電壓諧波和電流諧波超標(biāo)，都會(huì)使電容器的工作電流增大和出現(xiàn)異常，例如，對(duì)于常用自愈式并聯(lián)電容器，其允許過(guò)電流倍數(shù)是1.3倍額定電流，當(dāng)電容器的電流超過(guò)這一限制時(shí)，將會(huì)造成電容器的損壞增加、發(fā)熱異常、絕緣加速老化而導(dǎo)致使用壽命降低，甚至造成損壞事故。同時(shí)，諧波使工頻正弦波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生鋸齒狀尖頂波，易在絕緣介質(zhì)中引發(fā)局部放電，長(zhǎng)時(shí)間的局部放電也會(huì)加速絕緣介質(zhì)的老化、自愈性能下降，而容易導(dǎo)致電容器損壞。

按照電力系統(tǒng)諧波管理規(guī)定，電網(wǎng)中任何一點(diǎn)電壓正弦波的畸變率(歌詞諧波電壓有效值的均方根與基波電壓有效值的百分比)，均不得超過(guò)表2-5規(guī)定。

表2-5 電網(wǎng)電壓正弦波形畸變極限值

諧波對(duì)電力變壓器有哪些影響?

(1)諧波電流使變壓器的銅耗增加，引起局部過(guò)熱，振動(dòng)，噪聲增大，繞組附加發(fā)熱等。

(2)諧波電壓引起的附加損耗使變壓器的磁滯及渦流損耗增加，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行電壓偏高或三相不對(duì)稱(chēng)時(shí)，勵(lì)磁電流中的諧波分量增加，絕緣材料承受的電氣應(yīng)力增大，影響絕緣的局部放電和介質(zhì)增大。對(duì)三角形連接的繞組，零序性諧波在繞組內(nèi)形成換流，使繞組溫度升高。

(3)變壓器勵(lì)磁電流中含諧波電流，引起合閘涌流中諧波電流過(guò)大，這種諧波電流在發(fā)生諧振時(shí)的條件下對(duì)變壓器的安全運(yùn)行將造成威脅。

諧波對(duì)電力避雷器有哪些影響?

變電站大容量、高電壓的變壓器由于合閘涌流的過(guò)程時(shí)間比較長(zhǎng)，能夠延續(xù)數(shù)秒或更長(zhǎng)的時(shí)間，有時(shí)還會(huì)引起諧振過(guò)電壓，并使相關(guān)避雷器的放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而受到損壞。這一問(wèn)題對(duì)選擇保護(hù)高壓濾波器中電感或電容元件用的避雷器參數(shù)帶來(lái)較大的困難。

諧波對(duì)輸電線路有哪些影響?

(1)諧波污染增加了輸電線路的損耗。輸電線路中的諧波電流加上集膚效應(yīng)的影響，將產(chǎn)生附加損耗，使得輸電線路損耗增加。特別是在電力系統(tǒng)三相不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng)線損的增加尤為顯著。

(2)諧波污染增大了中性線電流，引起中性點(diǎn)漂移。在低壓配電網(wǎng)絡(luò)中，零序電流和零序性的諧波電流(3次，6次、9次……)不僅會(huì)引起中性線電流大大增加，造成過(guò)負(fù)荷發(fā)熱，使損耗增加，而且產(chǎn)生壓降，引起零電位漂移，降低了供電的電能質(zhì)量。

諧波對(duì)電力電纜有哪些影響?

諧波污染將會(huì)使電纜的介質(zhì)損耗、輸電損耗增大，泄漏電流上升，溫升增大及干式電纜的局部放電增加，引發(fā)單相接地故障的可能性增加。

由于電力電纜的分布電容對(duì)諧波電流有放大作用，在系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)，系統(tǒng)電壓上升，諧波電壓也相應(yīng)升高。電纜的額定電壓等級(jí)越高，諧波引起電纜介質(zhì)不穩(wěn)定的危險(xiǎn)性越大，更容易發(fā)生故障。

諧波對(duì)電力系統(tǒng)其他運(yùn)行設(shè)備有哪些影響?

(1)對(duì)同步發(fā)電機(jī)的影響。用戶(hù)的負(fù)序電流和諧波電流注入系統(tǒng)內(nèi)的同步發(fā)動(dòng)機(jī)，將產(chǎn)生附加損耗，引起發(fā)電機(jī)局部發(fā)熱，降低絕緣強(qiáng)度。同時(shí)，由于輸出的電壓波形中產(chǎn)生附加諧波分量，使負(fù)載的同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生扭振，降低其工作壽命。

(2)對(duì)斷路器的影響。諧波會(huì)使某些斷路器的磁吹線圈不能正常工作，斷路器的遮斷能力降低，不能遮斷波形畸變率超過(guò)一定限值的故障電流，對(duì)中壓斷路器截?cái)嚯姼须娏鲿r(shí)可能發(fā)生諧頻涌波電壓和重燃現(xiàn)象，導(dǎo)致斷路器觸頭燒損。

(3)對(duì)消弧線圈的影響。當(dāng)電網(wǎng)諧波成分較大時(shí)，發(fā)生單相接地故障，消弧線圈對(duì)諧波電流將可能不起作用，在接地點(diǎn)得不到的補(bǔ)償，從而引發(fā)系統(tǒng)的故障擴(kuò)大。

(4)對(duì)載波通信的影響。高諧波含量對(duì)電力載波通信的干擾主要表現(xiàn)在語(yǔ)音通信過(guò)程中產(chǎn)生噪聲，數(shù)據(jù)傳輸失真，降低EMS、DAS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性，造成集中抄表系統(tǒng)中數(shù)據(jù)出錯(cuò)等故障。

諧波對(duì)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置有哪些影響?

1.對(duì)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置運(yùn)行環(huán)境的影響

(1)在諧波嚴(yán)重超標(biāo)的電弧爐負(fù)荷、電氣化鐵路等諧波含量大的局部電網(wǎng)中會(huì)受到影響。

(2)頻繁出現(xiàn)變壓器嚴(yán)重涌流且涌流衰減緩慢的變電站受到涌流產(chǎn)生諧波的干擾。

(3)在系統(tǒng)因短路容量太小而可能出現(xiàn)較大諧波電壓影響的場(chǎng)所會(huì)受到影響。

(4)在易發(fā)生諧波諧振的配電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、變電站網(wǎng)架近會(huì)受到影響。

(5)在諧波受到電容器組或其他原因而被放大嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)附近會(huì)受到影響。

2.繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置利用的啟動(dòng)量小

利用負(fù)序電流或電壓、零序電流或電壓、差動(dòng)電流或電壓?jiǎn)?dòng)會(huì)受到諧波的影響。其中利用負(fù)序量啟動(dòng)的對(duì)諧波的敏感性最大。

3.繼電器或啟動(dòng)元件本身對(duì)諧波敏感

(1)晶體管或集成電路保護(hù)裝置的動(dòng)作量非常小和動(dòng)作時(shí)間非常少，因此它的啟動(dòng)判據(jù)容易受到諧波影響而出現(xiàn)較大的誤差。

(2)利用信號(hào)過(guò)零取樣的控制系統(tǒng)及利用數(shù)據(jù)過(guò)零點(diǎn)的數(shù)字式繼電器或微機(jī)保護(hù)，都會(huì)受到諧波的影響和干擾。

諧波對(duì)繼電保護(hù)整定有哪些影響?

繼電保護(hù)正常運(yùn)行中，當(dāng)電源諧波分量較高時(shí)，可能會(huì)引起過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)的誤動(dòng)作。當(dāng)三相嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)時(shí)，在正序性諧波或負(fù)序性諧波含量較高的情況下，可能對(duì)以負(fù)序?yàn)V過(guò)器為啟動(dòng)元件的保護(hù)裝置產(chǎn)生干擾，而引起誤動(dòng)。如某地電氣化鐵路通車(chē)后，曾發(fā)生過(guò)由于牽引變電所注入系統(tǒng)大量的諧波和負(fù)序電流，引起供電系統(tǒng)電能質(zhì)量指標(biāo)嚴(yán)重惡化，多次造成發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)誤動(dòng)，主變壓器的過(guò)電流保護(hù)裝置誤動(dòng)，線路的距離保護(hù)振蕩閉鎖裝置誤動(dòng)，高頻保護(hù)收發(fā)訊機(jī)誤動(dòng)，母線差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)和故障錄波器誤動(dòng)的事故。

近年來(lái)，微機(jī)保護(hù)裝置的大規(guī)模使用，使信號(hào)中的諧波干擾既可能引起測(cè)量誤差，又可能對(duì)裝置關(guān)鍵處理模塊的正常工作產(chǎn)生干擾，從而引起保護(hù)裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)。如上海寶鋼就發(fā)生過(guò)因電弧爐產(chǎn)生諧波的影響，造成諧波電流對(duì)數(shù)字型差動(dòng)保護(hù)產(chǎn)生干擾，使差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘的事故。

諧波電流對(duì)數(shù)字型差動(dòng)保護(hù)有哪些影響?

數(shù)字型差動(dòng)保護(hù)裝置整定簡(jiǎn)單、動(dòng)作時(shí)間快、功能強(qiáng)，因此目前得到了普遍的推廣、應(yīng)用，但在電能質(zhì)量較差的條件下，會(huì)發(fā)生由于電流波形畸變而出現(xiàn)誤動(dòng)作的可能。如某地在同步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)連續(xù)發(fā)生過(guò)3次變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作跳閘的事故。經(jīng)檢查，繼電器和二次回路均未出現(xiàn)任何異常。采用電能質(zhì)量分析儀對(duì)電源電流進(jìn)行錄波檢測(cè)，所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-6。

表2-6 電源電流諧波分量含有率

根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析可得以下幾個(gè)方面得結(jié)論：

(1)同步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，電源波形發(fā)生了很大的畸變。

(2)由于變壓器一次繞組時(shí)三角形接線，因此對(duì)二次繞組負(fù)荷電流中的3、6、9次諧波有濾波作用。

(3)變壓器對(duì)直流電流和高次諧波本身起到濾波作用。

(4)變壓器一、二次繞組波形畸變率明顯不同，二次側(cè)的諧波含量小于抑制值的15%，因此由于諧波電流過(guò)大的原因?qū)е铝瞬顒?dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

采取的對(duì)策和措施包括以下幾個(gè)方面：

(1)數(shù)字型差動(dòng)保護(hù)繼電器出口動(dòng)作時(shí)間快，一般為20～40ms，同步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)過(guò)程中前100ms波形畸變較為嚴(yán)重，因此可通過(guò)將整定值調(diào)整到150ms的范圍。

(2)目前，數(shù)字型差動(dòng)保護(hù)繼電器對(duì)Dy接線組別變壓器的電流互感器接線組別沒(méi)有明確的規(guī)定，整定時(shí)只要將電流互感器接線組別輸入保護(hù)裝置的參數(shù)就可以了。這是因?yàn)榇蠖嘧儔浩魅萘肯鄬?duì)負(fù)荷容量的裕度較大，且大多負(fù)荷電流波形較好，畸變不大，因此影響較小。若變壓器負(fù)荷較大，且負(fù)荷電流中含有高次諧波分量，對(duì)數(shù)字型差動(dòng)保護(hù)的影響就比較大了。這時(shí)應(yīng)對(duì)變壓器Y側(cè)的電流互感器接線組別采用Yd接線進(jìn)行補(bǔ)償，可抑制高次諧波的影響。

諧波對(duì)電能計(jì)量有哪些的影響?

通過(guò)對(duì)感應(yīng)型電能表和電子型電能表計(jì)量準(zhǔn)確度的頻率響應(yīng)進(jìn)行測(cè)試和分析，諧波對(duì)電能計(jì)量的準(zhǔn)確度存在著一定的影響。1.對(duì)感應(yīng)型電能表計(jì)量準(zhǔn)確度的影響

感應(yīng)型電能表對(duì)2次以上的諧波有逐漸增大的衰減特性，達(dá)到9次時(shí)已衰減掉80%以上。因此，諧波的影響具有下降頻率特性，即對(duì)于同樣大小的功率，電能表反應(yīng)諧波功率的轉(zhuǎn)速隨諧波次數(shù)的增大而減小。主要原因時(shí)感應(yīng)式電能表的圓盤(pán)渦流路徑的等效圓盤(pán)阻抗角隨頻率的增高而增大，如當(dāng)基波功率P1和諧波功率Pn通過(guò)感應(yīng)型電能表時(shí)，電能表的轉(zhuǎn)速為：

wn=K1P1+KnPn

式中 wn——電能表轉(zhuǎn)速;

P1——基波功率;

Pn——諧波功率;

K1——基波系數(shù);

Kn——諧波系數(shù)。

當(dāng)諧波電壓和電流達(dá)到基波量的20%時(shí)，K1基本不變，Kn的實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2-7。

表2-7 諧波系數(shù)Kn在不同諧波次數(shù)下的實(shí)測(cè)值

表2-7中，Kn為電能表反映諧波功率的轉(zhuǎn)速與反映基波功率的轉(zhuǎn)速之比。諧波次數(shù)越高，Kn越小，而且Kn總小于1，這是因?yàn)橹C波功率產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩比等量基波功率產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要小。

2.對(duì)電子型電能表呈寬帶響應(yīng)的特性，電子表帶寬主要受其互感器頻帶和乘法器時(shí)鐘頻率的限制。電子式電能表的誤差主要源自其輸入模塊。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，由于電能表輸入模塊的信號(hào)變送僅考慮基波，當(dāng)電壓、電流波形發(fā)生畸變時(shí)，磁通不能相應(yīng)地發(fā)生線性變化而產(chǎn)生誤差，影響了電能表地整體計(jì)量精度。

如下式所示地系統(tǒng)供電電壓，其3次諧波電壓含有率為3%(基波有效值已作歸一化處理)。

某用戶(hù)接在此供電系統(tǒng)上，其負(fù)載電流如下式所示：

負(fù)載諧波功率隨著諧波電壓、電流相位差θ變化的關(guān)系及對(duì)負(fù)載電能計(jì)量的影響見(jiàn)表2-8(基波有功為0.866;基波無(wú)功為0.5)。

表2-8 負(fù)載諧波功率隨諧波電壓電流相位差θ變化的關(guān)系及對(duì)負(fù)載電能計(jì)量的影響

從電能計(jì)量的角度來(lái)看，正弦波電源供非線性負(fù)荷，負(fù)荷污染電網(wǎng)、向系統(tǒng)注入諧波功率，少交電費(fèi)，電力系統(tǒng)不公平;諧波電源供線性負(fù)荷，用戶(hù)設(shè)備性能變壞，吸收諧波功率，多交電費(fèi)、對(duì)電力用戶(hù)不公平。而對(duì)于諧波電源供非線性負(fù)荷，則應(yīng)根據(jù)諧波電壓電流的相位差具體分析，以判斷用戶(hù)是吸收諧波功率還是污染電網(wǎng)而向系統(tǒng)注入諧波功率。

負(fù)荷側(cè)的諧波污染對(duì)電網(wǎng)有哪些影響?

近年來(lái)，用戶(hù)端大量非線性負(fù)荷的應(yīng)用正成為電能質(zhì)量污染甚至惡化的重要因素。從低壓小容量家用電器的集群應(yīng)用，到高壓大容量的工業(yè)交直流變換裝置中存在的各種靜止變流器等，都是電質(zhì)量的污染源。各種靜止變流器是以開(kāi)關(guān)方式工作的，會(huì)引起電網(wǎng)電流、電壓波形的畸變。大型電弧設(shè)備，如電弧熔爐，弧焊設(shè)備等，也成為重要的沖擊源和諧波源。一個(gè)值得注意的問(wèn)題是，為了減少重要設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題的敏感度，設(shè)備制造商努力進(jìn)行設(shè)備的升級(jí)和改進(jìn)，用戶(hù)則采用各種保護(hù)性裝置，而這些改進(jìn)措施和保護(hù)裝置常常顧此失彼，對(duì)公用供電的電能質(zhì)量造成更大的危害。一些信息設(shè)備和公用設(shè)備的諧波含量見(jiàn)表2-9。

表2-9 一些信息設(shè)備和公用設(shè)備的電流諧波含量(%)

諧波對(duì)電力用戶(hù)有哪些影響?

用電設(shè)備對(duì)系統(tǒng)電源的污染會(huì)影響用電設(shè)備自身的可靠性。使用電能質(zhì)量污染的電源，用電設(shè)備又可能成為新的污染源，而危害電力系統(tǒng)和其他用戶(hù)設(shè)備?？赡墚a(chǎn)生的影響包括：對(duì)用戶(hù)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生影響;對(duì)用戶(hù)補(bǔ)償電容器產(chǎn)生影響;對(duì)用戶(hù)自動(dòng)控制裝置產(chǎn)生影響;對(duì)居民生活用電產(chǎn)生影響;對(duì)用電安全造成威脅。另外，還包括對(duì)電信通信造成影響，對(duì)廣播、電視及精密制造工業(yè)造成干擾和影響，這類(lèi)干擾和影響有些表現(xiàn)在差模干擾和共模干擾，差模干擾是工頻及長(zhǎng)線傳輸分布電容的相互干擾，共模干擾是引起回路對(duì)地電位發(fā)生變化的干擾，是造成微機(jī)控制單元工作不正常的主要原因。

諧波對(duì)用戶(hù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有哪些影響?

諧波電流通過(guò)交流電動(dòng)機(jī)，使諧波附加損耗明顯增加，引起電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，機(jī)械振動(dòng)和噪聲增大。當(dāng)三相電壓不對(duì)稱(chēng)時(shí)，定子繞組上產(chǎn)生負(fù)序電流，并勵(lì)磁產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該制動(dòng)磁場(chǎng)降低了電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力，增加銅損，并且負(fù)序過(guò)電流可以將電機(jī)定子繞組燒毀。負(fù)序性的諧波分量(5此、11此等)對(duì)電機(jī)的影響與負(fù)序電壓的效果一樣。當(dāng)產(chǎn)生電壓波動(dòng)的主要低頻分量與電機(jī)機(jī)械振動(dòng)的固有頻率一致時(shí)，誘發(fā)諧振，會(huì)使電動(dòng)機(jī)造成損壞。

諧波對(duì)用戶(hù)補(bǔ)償電容器有哪些影響?

電網(wǎng)無(wú)功配置容量中電容器所占比例最大，其中用戶(hù)電容器約占全部電容器的2/3。這部分電容器的設(shè)計(jì)大多只考慮無(wú)功補(bǔ)償量，不考慮裝設(shè)點(diǎn)電能質(zhì)量的實(shí)際污染情況，因此，運(yùn)行點(diǎn)電能質(zhì)量指標(biāo)低時(shí)，常造成一些事故，如補(bǔ)償裝置投不上、電容器使用壽命降低、電容器保護(hù)熔絲熔斷，甚至發(fā)生串并聯(lián)諧振，引發(fā)電容器的諧波過(guò)電壓與過(guò)電流，導(dǎo)致電容器爆炸等。另外，用戶(hù)電容器的管理目前仍按平均功率因數(shù)進(jìn)行考核，電容器很少按電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況投切，甚至只投不切，無(wú)形中使電網(wǎng)電壓失去了應(yīng)有的調(diào)節(jié)裕度，使電壓偏差等電能質(zhì)量指標(biāo)難以控制。

諧波對(duì)用戶(hù)自動(dòng)控制裝置有哪些影響?

隨著數(shù)字控制技術(shù)的大規(guī)模使用，很多精密負(fù)載對(duì)受電電能質(zhì)量指標(biāo)提出了更高的要求。電能質(zhì)量污染對(duì)這類(lèi)設(shè)備的危害主要有三個(gè)方面，即在設(shè)備的檢測(cè)模塊中引入畸變量、干擾正常的分析計(jì)算、導(dǎo)致錯(cuò)誤的輸出結(jié)果。另外還會(huì)對(duì)設(shè)備的硬件，如精密電機(jī)、開(kāi)關(guān)電源等造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。干擾負(fù)載的保護(hù)回路，造成誤動(dòng)作等。

諧波對(duì)居民生活用電有哪些影響?

諧波引起電壓波動(dòng)和閃變產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，使用電設(shè)備受到高能量沖擊。

(1)最直觀的感覺(jué)就是引起照明燈光和電視畫(huà)面忽明忽暗的閃爍，造成視覺(jué)疲勞。

(2)引起冰箱、空調(diào)的壓縮機(jī)承受沖擊力，產(chǎn)生振動(dòng)，降低使用壽命。

(3)影響有線電視、廣播的信號(hào)正常傳輸，可能通過(guò)電磁感應(yīng)和輻射造成干擾影響。

(4)引起電能計(jì)量誤差，造成不必要的電費(fèi)損失等。

諧波對(duì)用電安全有哪些影響和干擾?

1.火災(zāi)影響

一些建筑物突發(fā)性火災(zāi)已被證明與電力諧波有關(guān)。目前，節(jié)能燈、調(diào)光器和電器設(shè)備中開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用得很普遍，本意是節(jié)能，但這些終端設(shè)備作為諧波源，對(duì)電網(wǎng)得危害很大。經(jīng)有關(guān)部門(mén)測(cè)定，應(yīng)用電器設(shè)備較多得酒店、商廈、網(wǎng)吧、計(jì)算機(jī)房、居民小區(qū)等，在沒(méi)有采取濾波等措施前，中性線電流都很大，有些甚至超過(guò)相電流，導(dǎo)致過(guò)熱成為形成火災(zāi)事故得重大隱患。

2.設(shè)備影響

電能質(zhì)量得污染對(duì)繼電保護(hù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和精密制造業(yè)的精密機(jī)械或儀器等，都可能影響正常的運(yùn)行、操作，降低設(shè)備使用壽命，甚至引起繼電保護(hù)誤動(dòng)作而形成不必要的事故，造成不同程度的影響和損害。

3.通信影響

諧波是電網(wǎng)干擾通信的重要因素，主要通過(guò)靜電感應(yīng)(電容耦合，電壓作用)和電磁感應(yīng)(電流作用)，在通信線路上產(chǎn)生聲頻干擾。諧波頻率高時(shí)，會(huì)發(fā)生雜音，在通信線路上引起音頻干擾，嚴(yán)重時(shí)還可能觸發(fā)電話鈴響。采用屏蔽電纜通信，雖可消除靜電感應(yīng)的影響，但不能消除電磁感應(yīng)的干擾。同時(shí)，對(duì)于存在多個(gè)中性點(diǎn)接地的配電網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)時(shí)，零序電流將對(duì)利用大地作參考電位的通信系統(tǒng)，造成參考電位漂移而產(chǎn)生干擾。

電能質(zhì)量對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有哪些影響?

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的用電負(fù)荷一般只占整個(gè)建筑物用電負(fù)荷的一小部分。在大多情況下，民用建筑物內(nèi)動(dòng)力和照明負(fù)荷都是共用同一變壓器低壓電源或同一段低壓配電線路，因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)受到電能質(zhì)量的影響和干擾。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)受電源影響的因素包括：

(1)電壓波動(dòng)的影響。大容量設(shè)備啟動(dòng)或停止會(huì)引起母線電源電壓的波動(dòng)，產(chǎn)生瞬態(tài)的低電壓或高電壓。

(2)非線性負(fù)荷的影響。非線性的大功率晶閘管整流裝置，調(diào)壓、調(diào)速裝置，各種氣體放電光源，電子鎮(zhèn)流器等都會(huì)產(chǎn)生諧波，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源電壓波形產(chǎn)生畸變，影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常工作。

(3)操作過(guò)電壓和暫態(tài)過(guò)電壓的影響。同一配電網(wǎng)絡(luò)中的感性負(fù)荷，補(bǔ)償電容的投入和切除，斷路器的分合等會(huì)產(chǎn)生操作過(guò)電壓;雷擊時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)過(guò)電壓，會(huì)引起瞬變脈沖。這些都可能損害計(jì)算機(jī)設(shè)備，影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，內(nèi)部過(guò)電壓約占80%，雷擊過(guò)電壓約占15%左右。

(4)瞬時(shí)失電的影響。低壓電網(wǎng)瞬間失電，將直接影響計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。對(duì)于大多數(shù)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，中斷供電超過(guò)10ms就有可能引起計(jì)算機(jī)內(nèi)部5VP-G信號(hào)消失，從而可能導(dǎo)致正在運(yùn)行的程序遭到破壞和數(shù)據(jù)丟失。

電源線干擾電路有哪兩種型式?

電源線是電磁干擾傳入和傳出設(shè)備的主要途徑。為了防止電磁干擾傳入設(shè)備而影響設(shè)備的正常工作，或傳到電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)上的其他設(shè)備造成干擾。必須在設(shè)備的電源入口處裝設(shè)低通濾波器(這里也稱(chēng)為電源線濾波器)，只容許設(shè)備的工作頻率(59Hz，60Hz，400Hz)通過(guò)，以抑制較高頻率的干擾和影響。電源線上的干擾電路一般以差模干擾和共模干擾兩種形式出現(xiàn)。

(1)差模干擾。這是在電源相線與零線回路中產(chǎn)生的干擾。通常頻率在200Hz以下時(shí)差模干擾成分占主要部分。

(2)共模干擾。這是在相線、零線與地線和大地的回路中產(chǎn)生的干擾。通常頻率在1MHz以上時(shí)共模干擾成分占主要部分。

電源濾波器對(duì)差模干擾和共模干擾都有抑制功能，但由于實(shí)際電路結(jié)構(gòu)的差異，對(duì)差模干擾和共模干擾的抑制效果并不一樣，所以電源濾波器的技術(shù)指標(biāo)中有差模插入損耗和共模插入損耗的區(qū)別，這些都是應(yīng)該在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中充分注意和考慮的問(wèn)題。

電力系統(tǒng)中三相電壓不對(duì)稱(chēng)有哪些影響?

供電電壓三相不對(duì)稱(chēng)的主要原因是三相負(fù)荷分布不均勻，如在配電系統(tǒng)中不能合理地調(diào)整單相用電負(fù)荷的分配，加上各種不平衡負(fù)荷設(shè)備(如單相電焊機(jī)、單相電爐等)的應(yīng)用等，產(chǎn)生了負(fù)序分量，導(dǎo)致了三相電壓不對(duì)稱(chēng)。三相電壓不對(duì)稱(chēng)的主要影響包括：

(1)三相電壓不對(duì)稱(chēng)會(huì)影響變換器及其控制系統(tǒng)的正常工作并改變其設(shè)計(jì)性能，從而產(chǎn)生某些附加的非特性諧波分量。

(2)三相電壓不對(duì)稱(chēng)會(huì)造成旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子受到反方向的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用，該磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子產(chǎn)生雙倍頻率附加電流，引起電機(jī)發(fā)熱甚至燒毀。同時(shí)，雙倍頻率附加交變電磁力矩作用在轉(zhuǎn)子和定子上還會(huì)產(chǎn)生雙倍頻率的附加振動(dòng)，造成電機(jī)的機(jī)械損傷。

(3)三相電壓不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生的負(fù)序電流和負(fù)序電壓會(huì)引起繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)和拒動(dòng)，如國(guó)內(nèi)大同某發(fā)電廠曾發(fā)生過(guò)發(fā)電機(jī)負(fù)序電流過(guò)負(fù)荷保護(hù)受到電氣化鐵路所產(chǎn)生的負(fù)序電流和諧波電流的影響，發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)，造成大面積停電的事故。陜西省安康地區(qū)110kV電網(wǎng)由于受到電氣化鐵路供電后產(chǎn)生負(fù)序電流的影響，使電網(wǎng)中多種保護(hù)和自動(dòng)裝置出現(xiàn)頻繁誤動(dòng)的情況，等等。

電壓暫降、中斷對(duì)供電恢復(fù)時(shí)間有哪些影響?

1.電壓暫降對(duì)供電恢復(fù)時(shí)間的影響

當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，不論兩相還是三相短路，用戶(hù)端的一相或多相電壓都可能會(huì)短時(shí)降低到允許范圍以下，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，出現(xiàn)因故障導(dǎo)致電壓降低到額定值的70%及以下的情況比發(fā)生完全短路故障的情況還要多，電源電壓的下降，一般會(huì)持續(xù)100ms到數(shù)秒甚至更長(zhǎng)時(shí)間，直至故障切除、線路重合或電力線路檢修后恢復(fù)正常。在這期間，如果涌機(jī)械調(diào)壓的方法完全不起作用，只有涌被稱(chēng)為電壓恢復(fù)器的電力電子裝置，才能使電壓下降限制在一個(gè)允許的限度。允許的最長(zhǎng)供電中斷時(shí)間一般取決于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及保護(hù)配合方案。對(duì)供電可靠性的要求越高，電源中斷時(shí)間要求越短，所需要的投資也就越大。

2.電壓中斷對(duì)供電恢復(fù)時(shí)間的影響

對(duì)于供電中斷的電源恢復(fù)，如果涌普通開(kāi)關(guān)，在故障被切除后，配電系統(tǒng)備用電源的投入需要0.2~0.5s的時(shí)間。若用靜態(tài)的電子開(kāi)關(guān)，切換時(shí)間只需要5～10ms。這樣快的切換時(shí)間，使用電設(shè)備的電磁開(kāi)關(guān)來(lái)不及動(dòng)作，從而不致影響用電負(fù)荷的連續(xù)允許。國(guó)外有些發(fā)達(dá)地區(qū)及我國(guó)一些外資電子企業(yè)對(duì)重合閘的時(shí)間要求不大于10ms，蘇州工業(yè)園有些企業(yè)也提出不能大于40ms的供電要求。