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经常被混淆的电压波动与电压闪变

2017-11-09 09:47 来源:ZLG致远电子 编辑:电源网

电压闪变与波动,两个形影不离的兄弟,经常一起出现在我们的视野中。闪变外向,我们可以从外表觉察到它的变化,而波动则偏内向,心理活动丰富。除此以外,它们之间还有什么不同之处呢?

一、电压波动的概念及计算方式

电压波动是指电网内电压有规则的变动,或是变化幅度倍数在0.9~1间的随机变化。电压波动可以通过电压方均根值曲线Ut来描述,电压变动d和电压电压变动频度r则是衡量电压波动大小和快慢的指标。电压波动d的定义表达式为

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二、电压闪变的概念及计算方式

闪变是人眼对灯光亮度变化所引起刺激的不稳定感。即,人对亮度变化的不适感。闪变严重度则由UIE-IEC闪变测量方法定义,以参数PstPit评估闪变烦扰强度。

其中,短闪变Pst是衡量短时间(目前若干分钟)内闪变强弱的一个统计量值,基本记录周期为10min;长闪变Pit则由短时间闪变值Pst推算出,反映长时间(若干小时)闪变强弱的量值,其基本记录周期为2h。

根据IEC 61000-4-5:1996制造的IEC闪变测试仪是目前国际上通用的测量闪变的仪器,其简化原理框图如图1所示。

闪变测试仪简化原理框图

图1 闪变测试仪简化原理框图

“平方一阶滤波”输出的St反映了人的视觉对电压波动瞬时闪变感觉水平,进入“在线统计评价的St值是使用积累概率函数CPF的方法进行分析(具体见GBT 12326-2008 电能质量电压波动和闪变),如图2所示,做出CPF曲线。

CPF曲线

图2  CPF曲线

由CPF曲线获得短时间闪变值,P分别为CPF曲线上等于0.1%、1%、3%、10%、50%时间的St值。

长时间闪变严重度的观测时间为Tshort的整数倍N,N=12,观测时间为2h,由12个短时间闪变严重度值(Pst)计算,pitw

三 、动和闪变的危害表现在以下五点:

照明灯光闪烁,引起人的视觉不适和疲劳,影响工效;

电视机画面亮度变化,垂直和水平幅度摇动;

电动机转速不均匀,影响产品质量;

使电子仪器、电子计算机、自动控制设备等工作不正常;

影响对电压波动较敏感的工艺或试验结果。

四、波动与电压闪变之间的关系

闪变是电压波动的一种特殊情况,主要反应了电压频繁波动造成照明视觉的烦扰影响。广义的闪变包括电压波动的全部有害作用,但不能以电压波动来代替闪变,因为闪变是人对照度波动的主观视感。

在电力系统中具有冲击性功率的负荷(如轧机、电弧炉)时,电力网中的电压降将发生相应变化,导致电压波动。电压波动使电能用户不能正常工作,在人民生活中最受影响的是白炽灯的闪变(flieker)。频率在5~12Hz范围内的电压波动值,即使只有额定电压的1%,其引起的白炽灯照明的闪变,已足以使人感到不舒适,所以选白炽灯的工况作为判断电压波动值,把电压变动而引起人对灯闪的主观感觉叫“闪变”,如图3所示。

白炽灯的电压闪变

图3 白炽灯的电压闪变

电压闪变又与常见的电压波动不同。

电压闪变是指电压形上一种快速的上升及下降,而波动指电压的有效值以低于工频的频率快速或连续变动;

闪变的特点是超高压 、瞬时态及高频次。如果直观地从波形上理解,电压的波动可以造成波形的畸变、不对称,相邻峰值的变化等,但波形曲线是光滑连续的,而闪变更主要的是造成波形的毛刺及间断。

五、电压波动和闪变的措施

通常采取的技术措施有:

改进运行操作和工艺:电动机降压起动等技术措施,电弧炉电极升降的自动调节和将炉料中大的废钢铁块加以破碎等;

提高供电能力;架设专线将大容量冲击性负荷用户接至较高电压等级的供电系统;

安装补偿器:采用快速响应的静止无功补偿器或静止无功发生器对负荷波动进行实时动态补偿,是最常用的技术措施。

六、电压波动和闪变等电能质量的监测

在电力系统发展的早期,电力负荷的组成比较简单,主要由同步电动机、异步电动机和各种照明设备等线性负荷组成。随着电力电子技术的发展,非线性电力电子器件和装置在现代工业中得到了广泛应用。这些设备的运行使得电网中电压和电流波形畸变越来越严重,谐波水平不断上升。另外,冲击性、波动性负荷,例如电弧炉、大型轧钢机等,运行中不仅会产生大量的高次谐波,而且还会产生电压波动、闪变、三相不平衡等电能质量问题。如图4所示为现在必不可少的电力机车,其运行中也会产生以上现象。

电力机车运行引起电能质量问题

图4 电力机车运行引起电能质量问题

这时就需要一种设备去检测以帮助我们去治理。致远电子E6500手持式、E8300和E2000在线式电能质量分析仪都可以对各种电能质量进行监测。

其中E6500电能质量分析仪是全球独家具备录波功能的电能质量分析仪,它可以捕捉故障现场的谐波、电压波动、闪变、功率和三相不平衡等常见的电能质量问题,同时具备瞬态测量,录波分析,逆变器测试,能耗统计,需量统计,污染评估等高级功能。可准确定位配电系统即配电盘、开关箱、变压器、断电器、接触器、保险丝、电缆、发电机、绕组装备、油枕、UPS等电气设备温度过高、工作异常的原因。是智能电网、新能源、电气化铁路和大型工业电能质量必不可少的专业测量分析工具,如图5所示

E6500电能质量分析仪

图5 E6500电能质量分析仪

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