电能质量:闪变和波动
电压波动和闪变(voltage fluetuation and flicker)电能质量的一个重要技术指标,是指一系列电压随机变动或工频电压方均根值的周期性变化,引起的照明烦扰现象。本文结合IEC闪变标准和限值标准展开讲解。
1.闪变
人眼对亮度变化的不适感,就是闪变,是因供电电压幅值波动产生。
1.1闪变术语
电压波动:是一种物理现象,电压幅值不超过0.9~1.1的随机变动或有规则的波动。
闪变:是人对灯光变化的一种心理感觉,是一种主观感受,是电压波动的一种特殊情况,主要反映了电压频繁波动造成照明视觉的烦扰影响。如果电压幅值变动达0.5%,每秒变动6.25次,将造成明显的烦扰现象。
- 波形:导致闪变的电压波动,为拍频现象(两个不同正弦波叠加,拍频的频率为两个正弦波的频率差△f)
- 频谱:两条谱线,基波与的间谐波或次谐波频率成分
1.2闪变严重度曲线
闪变困扰程度两个关键指标:闪变电压变动幅度、变动的重复频率。
电压电压频率:单位时间内电压变动的次数,电压由大到小或由小到大,各算一次变动。
电压波动:两次连续的变动,一次正向与一次负向,构成一个“周期”
1.3闪变严重度
短时间闪变严重度Pst:Tshort短时间闪变严重度的观测时间,可选1~15min,一般取10min
长时间闪变严重度Plt:Tlong长时间闪变严重度的观测时间,为Tshort的整数倍。
限值标准:
- 电压:欧洲电网,供电电压的闪变限制标准EN50160,1周的95%时间内,由电压波动导致的Plt≤1。
- 电流:低压用电设备,闪变限制标准:IEC61000-3-3和IEC61000-3-11,设备限值Pst≤1.0,Plt≤0.65;中高压电网波动限值标准IEC61000-3-7.
说明:
超高压(EHV):电压等级>230kV
高压(HV):35kV<电压等级≤230kV
中压(MV):1kV<电压等级≤35kV
低压(LV):电压等级≤1kV
1.4闪变源测试
Pst和Plt不能有源直接设置,由波动幅值△U/U、变动次数或频率、调制波形组合得出,其中调制波形的占空比设置不影响Pst值
2.电压波动
用电设备工作电流的变动而造成配电网电压波动,可能导致照明闪烁现象。
2.1电压波动术语
标准号:IEC61000-3-3
电压变动特征,△U(t):电压处于稳定至少1s的时间间隔内,半周期方均根植电压变化对时间的函数
最大电压变动,△Umax:电压变动特征的最大值与最小值之差
稳态电压变动,△Uc:被至少一个电压变化特性隔开的两个相邻稳态电压之间的电压差
2.2电压波动评估
评估相对电压变动,“d”=△U/Un,其中电压变动特性△U=U(t1)-U(t2),U(t1)、U(t2)相应时刻相电压的半周期方均根值。
电压波动测量项目:dc(相对的稳态电压变动)、dmax(最大相对电压变动)、d(t)(相对电压变动值大于标准规定阈值的持续时间)。
例如:额定电压230V的供电系统:
第一个稳态电压232V,第二个稳态电压233V
相对电压波动dc=|(233-232)/230|≈0.43%
2.3电压波动限值
相对的稳态电压变动,dc不应超过3.3%
最大相对电压变动,dmax不应高压4%
相对电压变动值d(t)大于3.3%的持续时间,不应超过0.5s
2.4电压快速变动
电压的快速变动,即是电压波动。
电压方均根值的变化不超过±10%,单次的电压变动造成照明闪烁,可能引起烦扰效果,频繁的电压变动,即使幅值很小,也可能导致闪变指标超标。
通常电压快速变动产生的原因是电网的接地或短路故障,冲击电流等。例如电压器空载并网,由于变压器铁芯饱和以及剩磁的作用,可能出现很大的冲击电流,冲击电流会通过系统阻抗引起电压快速变动。
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