電網中電力質量的指標

根據 GOST 13109-87，區分了基本和附加電能質量指標。

在電能質量的主要指標中，表徵電能質量的電能特性的測定包括：

1）電壓偏差（δU，%）；

2）電壓變化範圍（δUT，%）；

3）電壓波動的劑量（ψ，%）；

4）電壓曲線的非正弦係數（kNSU，%）；

5）奇（偶）次諧波電壓的n次分量係數（kU（n），%）；

6）負序電壓係數（k2U，%）；

7）零序電壓比（k0U，%）；

8）電壓降的持續時間（ΔTpr，s）；

9）衝擊電壓（Uimp、V、kV）；

10）頻率偏差（Δe，Hz）。

附加電能質量指標，是記錄主要電能質量指標的形式，用於其他法規和技術文件：

1) 電壓幅度調製係數 (kMod)；

2）相電壓不平衡係數（kneb.m）；

3）相電壓不平衡係數（kneb.f）。

讓我們注意指定電能質量指標的允許值，以及它們的定義和範圍的表述。在一天中 95% 的時間（22.8 小時）內，電能質量指標不應超過正常允許值，並且在任何時候，包括緊急模式，都應在最大允許值內。

電網特徵點的電能質量控制由電網企業人員進行。在這種情況下，電能質量指標的測量持續時間應至少為一天。

電壓偏差

電壓偏差是電能質量最重要的指標之一。電壓偏差由公式得出

δUt = ((U (t) — Un) / Un) x 100%

式中U(t)——基頻正序電壓有效值或簡稱電壓有效值（非正弦係數小於或等於5%），在T時刻，kV ;非標稱電壓，kV。

數量 Ut = 1/3 (UAB (1) + UPBC (1) + UAC (1))，其中 UAB (1),UPBC (1)、UAC (1)-基頻下相間電壓的有效值。

由於負載隨時間的變化、電壓電平的變化和其他因素，網絡元件中的電壓降幅度發生變化，因此電壓電平 UT 發生變化。結果發現，在同一時刻和不同時刻的某一時刻，網絡的不同點的電壓偏差是不同的。

如果輸入端的電壓偏差等於± 5%（正常值）和± 10%（最大值），則可以確保電壓高達 1 kV 的電接收器正常運行。在電壓為 6 — 20 kV 的網絡中，設置的最大電壓偏差為 ± 10%。

白熾燈消耗的功率與供電電壓的1.58次方成正比，燈具的發光功率為2.0次方，光通量為3.61次方，燈具的壽命為13.57 的冪。熒光燈的運行不太依賴於電壓偏差。因此，它們的使用壽命會隨著 1% 的電壓偏差而變化 4%。

工作場所照明減少會導致緊張感降低，這會導致工人生產率下降和視力下降。電壓降大時，熒光燈不亮或不閃爍，從而導致其使用壽命縮短。隨著電壓的升高，白熾燈的使用壽命會急劇下降。

異步電動機的轉速及其相應的運行以及消耗的無功功率取決於電壓水平。後者反映在網絡部分的電壓和功率損失量上。

電壓下降導致電熱和電解廠工藝過程持續時間的增加，以及公用事業網絡無法穩定接收電視廣播。在第二種情況下，使用所謂的穩壓器，它們本身消耗大量無功功率並且在鋼中有功率損耗。稀缺的變壓器鋼用於生產。

為了保證所有TP低壓母線的必要電壓，在美食中心進行了所謂的逆流調節。這裡，在最大負載模式下，處理器總線的最大允許電壓保持不變，而在最小負載模式下，保持最小電壓。

在這種情況下，通過將配電變壓器的開關置於適當的位置，對每個變電站的電壓進行所謂的本地調節。結合集中式（在處理器中）和定義的本地電壓調節，使用穩壓和非穩壓電容器組，也稱為本地穩壓器。

減少緊張

電壓擺幅是電壓變化前後的峰值或均方根電壓值之差，由以下公式確定

δUt = ((Ui — Уi + 1) / √2Un) x 100%

其中 Ui 和 Ui + 1-以下極值或極值和幅度電壓值包絡線的水平部分的值。

電壓擺動範圍包括任何形式的單次電壓變化，重複率為每分鐘兩次 (1/30 Hz) 至每小時一次，平均電壓變化率超過每秒 0.1%（對於白熾燈）和 0.2其他接收器每秒百分比。

電壓的快速變化是由於鐵路牽引裝置的冶金輥磨機、煉鋼用草甸爐、焊接設備的電機運行沖擊模式以及大功率異步電機頻繁啟動而引起的，當它們啟動時的無功功率是短路功率的百分之幾。

單位時間內電壓變化的次數，即電壓變化的頻率由公式 F = m / T 求得，其中 m 是時間 T 內電壓變化的次數，T 是觀察電壓擺動的總時間。

對電壓波動的要求主要是出於保護人眼的考慮。據發現，眼睛對光閃爍的最高敏感度是在等於 8.7 Hz 的頻率範圍內。因此，對於提供顯著視覺電壓的工作照明的白熾燈，電壓變化允許不超過0.3%，對於日常生活中的泵浦燈——0.4%，對於熒光燈和其他電接收器——0.6。

允許的擺動範圍如圖 1 所示。 1.

米。 1. 電壓波動的允許範圍：1——高可見電壓白熾燈工作照明，2——家用白熾燈，3——熒光燈

區域 I 對應於泵和家用電器的運行，II — 起重機、起重機，III — 電弧爐、手動電阻焊，IV — 往復式壓縮機和自動電阻焊的運行。

減少照明網絡電壓變化範圍，照明網絡受話器供電與電力負載分體供電，電力網絡縱向電容補償，以及同步電動機和人工無功源功率（使用受控閥門產生電流以獲得所需無功功率的電抗器或電容器組）。

電壓波動劑量

電壓波動的劑量與電壓變化的範圍相同，並且一旦它們配備了適當的設備就被引入到現有的電網中。當使用“電壓波動劑量”指標時，可能無法評估電壓變化範圍的可接受性，因為所考慮的指標是可互換的。

電壓波動的劑量也是0.5至0.25Hz頻率範圍內的閃光對人造成一定時間累積刺激的電壓波動的整體特徵。

照明裝置所連接的電網中電壓波動劑量的最大允許值 (ψ, (%)2) 不應超過： 0.018 — 對於需要顯著視覺電壓的房間內的白熾燈； 0.034 — 所有其他房間都裝有白熾燈； 0.079 — 熒光燈。

電壓曲線的非正弦因子

在由強大的整流器和轉換器裝置以及電弧爐和焊接裝置（即非線性元件）組成的網絡中工作時，電流和電壓曲線會失真。非正弦電流和電壓曲線是不同頻率的諧波振盪（工業頻率是最低諧波，其他相對於它的都是高次諧波）。

供電系統中的高次諧波會造成額外的能量損失，縮短餘弦電容電池、電動機和變壓器的使用壽命，導致難以設置繼電保護和信號，以及晶閘管控制的電力驅動器的運行等. .

電網中高次諧波的含量由電壓曲線的非正弦係數 kNSU 表徵，其由下式確定

其中 N 是所考慮的最後一個諧波分量的階數，Uн — 諧波電壓的第 n (н = 2, ... Н) 分量的有效值，kV。

正常和最大允許值 kNSU 不應分別超過：在電壓高達 1 kV 的電網中 — 5 和 10%，在 6 — 20 kV — 4 和 8% 的電網中，在 35 kV 的電網中— 3 和 6%，在 110 kV 及以上的電網中 2 和 4%。

為了減少高次諧波，使用了電源濾波器，它是調諧到特定諧波諧振的電感和電容電阻的串聯連接。為了消除低頻諧波，使用了具有大量相位的轉換器裝置。

奇（偶）次諧波電壓的係數n次分量

係數n此電壓的奇（偶）次諧波分量是電壓的n次諧波分量的有效值與基頻電壓的有效值之比，即kU (n) = (Un/Un) x 100%

根據係數 kU (n) 的值，頻譜由 n-x 次諧波分量決定，必須設計相應的電源濾波器來抑制這些諧波分量。

正常值和最大允許值不應分別超過： 在電壓高達 1 kV 的電網中 — 3 和 6%，在電壓高達 6 — 20 kV 的電網中 2.5 和 5%，在電壓高達 35 kV 的電網中 — 2% 和 4%，在 110 kV 及以上的電網中為 1% 和 2%。

電壓不平衡

電壓不平衡的發生是由於單相受電器的負載。由於電壓高於 1 kV 的配電網使用隔離或補償中性點運行，因此 電壓不對稱 由於負序電壓的出現。不對稱以不平等的形式表現出來 線電壓和相電壓 負連續因子的特徵是：

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

式中U2(1)為三相電壓系統基波頻率下負序電壓的均方根值，kV。 U值2(1)可以通過測量三個基頻電壓得到，即UA(1), UB(1), UB(1)... 然後

其中 yA、yB 和 y°C — 相電導率 A、B 和°C 接收器。

在電壓1kV以上的網絡中，電壓不對稱主要是由於單相電熱裝置（間接電弧爐、電阻爐、感應通道爐、電渣熔化裝置等）引起的。

負序電壓的存在是否會導致同步發電機勵磁繞組的額外發熱和振動增加，電動機的額外發熱和絕緣使用壽命的急劇下降，產生的無功功率的減少通過電力電容器，線路和變壓器的額外加熱？增加繼電保護誤報警次數等。

在對稱電接收器的端子上，通常允許的不平衡率為 2%，最大允許為 4%。

當單相用電設備由單獨的變壓器供電時，以及使用受控和不受控平衡裝置補償單相負載消耗的負序等效電流時，不平衡的影響會大大降低。

在電壓高達 1 kV 的四線網絡中，由與相電壓相關的單相接收器引起的不平衡伴隨著中性線中的電流通過，因此出現零序電壓.

零序電壓因數k0U = (U0(1)/ Un.f.) x 100%,

式中U0(1)——基波有效零序電壓值，kV；聯合國——相電壓標稱值，kV。

量 U0(1) 通過測量基頻下的三相電壓來確定，即

式中 tiA、vB、c°C、yO——接收器 A、B、C 相電導率和中性線電導率； UA(1), UB (1), UVB (1) - 相電壓的 RMS 值。

允許值 U0(1) 受電壓容差要求限制，零序因數為正常水平的 2% 和最大水平的 4%。

可以通過在相間合理分配單相負載、增加零線橫截面與相線橫截面以及在配電網絡中使用變壓器來實現該值的降低帶有星形連接組。

電壓暫降及電壓暫降強度

電壓驟降——這是電網某一點的電壓突然顯著降低，然後在幾個週期到幾十秒的時間間隔後電壓恢復到初始水平或接近初始水平。

電壓下降持續時間ΔTpr是電壓下降的初始時刻與電壓恢復到初始電平或接近初始電平的時刻之間的時間間隔（圖2），即ΔTpr = Tvos — Trano

米。 2、壓降的持續時間和深度

意思是ΔTpr從幾個週期到幾十秒不等。電壓降的特徵是下降的強度和深度δUpr，它是電壓標稱值與電壓下降過程中電壓的最小有效值Umin之差，用與標稱值的百分比表示電壓或絕對單位。

量 δUpr 確定如下：

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

電壓暫降強度m*表示一定深度和持續時間的電壓暫降在網絡中發生的頻率，即m* = (m (δUpr, ΔTNC)/М) NS 100%, 其中 m (δUpr, ΔTNS) — T 期間電壓降深度 δUpr 和持續時間 ΔTNS 的數量； M——T 期間電壓降的總數。

某些類型的電子設備（計算機、 電力電子)，因此，此類接收器的供電項目必須提供減少電壓暫降的持續時間、強度和深度的措施。 GOST 不指示電壓下降持續時間的允許值。

衝擊電壓

電壓浪湧是電壓突然變化，隨後電壓在幾微秒到 10 毫秒的時間段內恢復到正常水平。它表示衝擊電壓 Uimp 的最大瞬時值（圖 3）。

米。 3、衝擊電壓

脈衝電壓的特徵是脈衝幅度U'imp，它是電壓脈衝與脈沖開始時刻對應的基頻電壓的瞬時值之差。脈衝持續時間 Timp——電壓脈衝的初始時刻與電壓瞬時值恢復到正常水平時刻之間的時間間隔。脈衝寬度可以在其振幅的 0.5 級計算 Timp0.5（見圖 3）。

脈衝電壓由公式 ΔUimp = Uimp / (√2Un) 以相對單位確定

對電壓脈衝敏感的還有諸如計算機、電力電子設備等電子接收器。電網切換會產生脈衝電壓。在設計具體的電源設計時，應考慮降低脈衝電壓的措施。 GOST 沒有規定脈衝電壓的允許值。

頻偏

頻率的變化是由於渦輪速度控制器的總負載和特性的變化。大的頻率偏差是由於有功功率儲備不足而導致的緩慢、規律的負載變化。

與其他會降低電能質量的現像不同，電壓頻率是一個系統範圍的參數：連接到一個系統的所有發電機都以相同頻率（50 赫茲）的電壓發電。

根據基爾霍夫第一定律，電能的產生與電能的產生之間始終存在著嚴格的平衡。因此，負載功率的任何變化都會導致頻率發生變化，從而導致發電機產生的有功功率發生變化，為此，“渦輪發電機”模塊配備了可以調節流量的裝置渦輪機中的能量載體取決於電氣系統中的頻率變化。

隨著負載的一定增加，事實證明“渦輪發電機”塊的功率已經耗盡。如果負載繼續增加，平衡將穩定在較低的頻率——發生頻率漂移。在這種情況下，我們談論的是維持標稱頻率的有功功率不足。

與標稱值 en 的頻率偏差 Δf 由公式 Δf = f — fn 確定，其中 is — 系統中頻率的當前值。

0.2Hz以上的頻率變化對受電裝置的技術經濟特性影響很大，因此頻率偏差的正常允許值為±0.2Hz，頻率偏差的最大允許值為±0.4Hz。在緊急模式下，+0.5 Hz 至 - 1 Hz 的頻率偏差每年不超過 90 小時。

頻率與標稱值的偏差會導致網絡中能量損失的增加，以及技術設備生產率的下降。

相間電壓調幅係數和不平衡係數

調幅電壓表徵電壓波動，等於在一定時間間隔內取的調製電壓的最大和最小振幅的半差值與電壓標稱值或基值之比，即

kmod = (Unb — Unm) / (2√2Un),

其中 Unb 和 Unm——分別是調製電壓的最大和最小幅度。

相間電壓不平衡係數sne.mf表徵相間電壓不平衡度，等於相間電壓不平衡度的擺幅與電壓標稱值的比值：

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

其中Unb和Unm——三相相電壓的最高和最低有效值。

相電壓不平衡係數kneb.f表徵相電壓不平衡，等於相電壓不平衡擺幅與相電壓標稱值之比：

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

式中Unb和Unm——三相電壓的最高有效值和最低有效值，Un.f——相電壓的標稱值。

另請閱讀： 提高電能質量的措施和技術手段