北京交通大学：《电力系统自动化》课程教学课件（讲稿）第10讲 电能质量和供电可靠性

北京交通大学课程内容BEIJING JIAOTONGUNIVERSITY·第十讲电能质量及可靠性·第一节电能质量概述·第二节供电可靠性·第三节电压暂降及短时中断2

课程内容 •第十讲 电能质量及可靠性 • 第一节 电能质量概述 • 第二节 供电可靠性 • 第三节 电压暂降及短时中断 2

北京交通大学10.1电能质量概述BEIJING JIAOTONGUNIVERSITY(复习)·10.1.1电能质量简介·电能质量问题的提出·电能质量问题影响的严重性·我国电网电能质量问题·10.1.2电能质量的概念、定义及分类?10.1.3电能质量现象描述·10.1.4电能质量标准简介3

10.1 电能质量概述 • 10.1.1 电能质量简介 （复习） • 电能质量问题的提出 • 电能质量问题影响的严重性 • 我国电网电能质量问题 • 10.1.2 电能质量的概念、定义及分类 • 10.1.3 电能质量现象描述 • 10.1.4 电能质量标准简介 3

北京交通大学10.1.1电能质量概述BEIJINGJIAOTONGUNIVERSITY·电能质量问题的提出·电能是一种特殊的商品，既具有以商品形式向用户出售的性质，又具有为千百万用户服务的公用事业性质。·由于电能的供应带有一定的垄断性（特别是国内）电力用户往往在使用电力企业所供的电能时，对其质量的波动或不良情况也无可奈何。故早期制订的常规电能标准，其要求不够严格，相当长时间内没有重大改进。用户与电力企业之间矛盾不断发生。·20世纪后半世纪，世界科技发展速度加快，特别是信息产业的突飞猛进，传统的电能质量标准已无法适应用户需要，迫使电力企业和有关学术组织不得不对电能质量标准作出较大的修订补充，从而全面关注电能质量的分析和控制问题4

10.1.1 电能质量概述 • 电能质量问题的提出 • 电能是一种特殊的商品，既具有以商品形式向用户出 售的性质，又具有为千百万用户服务的公用事业性质。 • 由于电能的供应带有一定的垄断性（特别是国内）， 电力用户往往在使用电力企业所供的电能时，对其质 量的波动或不良情况也无可奈何。故早期制订的常规 电能标准，其要求不够严格，相当长时间内没有重大 改进。用户与电力企业之间矛盾不断发生。 • 20世纪后半世纪，世界科技发展速度加快，特别是信 息产业的突飞猛进，传统的电能质量标准已无法适应 用户需要，迫使电力企业和有关学术组织不得不对电 能质量标准作出较大的修订补充，从而全面关注电能 质量的分析和控制问题。 4

北京交通大学10.1.1电能质量概述BEIJING JIAOTONGUNIVERSITY·例：计算机及信息设备对电能质量的要求·计算机安全运行电压图(byCBEMA1996)·绿色表永正堂工作红色表黄色表天不能正常工作示对设备将造成损坏可见，运行电压偏移额定值的程度和持续时间，直接关系到设备的功效和安全性2.0..菲羊8：运行电压.1.51.0中:王生1(p.u.)-电0.5中电:::::..:0.0100.011000.0010.1周波(60Hz)持续时间(s)5

10.1.1 电能质量概述 • 例：计算机及信息设备对电能质量的要求 • 计算机安全运行电压图（by CBEMA 1996） • 绿色表示正常工作，黄色表示不能正常工作，红色表 示对设备将造成损坏。可见，运行电压偏移额定值的 程度和持续时间，直接关系到设备的功效和安全性 5 周波(60Hz) 运 行 电 压 (p.u.) 持续时间 (s)

北京交通大学10.1.1电能质量概述BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY电压跌落对一些设备的危害芯片测试当电压低于85%时，测试仪停止工作，芯片、主板可能被毁；PLC早期的产品，当电压低于10%时，仍能持续工作15个周波新版产品，当电压低于（50～60）%时，PLC停止工作而2年后(可编程控制器）资料表明，当电压低于81%时，PLC停止工作；一些I/O设备，当电压低于90%、持续时间仅几个周波，就会被切除。机器人由机器人控制对金属部件进行钻、切割等精密加工的机械工具，为保证产品质量和安全，工作电压槛值一般设为90%，当电压低于此值、持续时间超过2～3个周波时，被跳闸。直流马达当电压低于80%时，直流电机被跳闸。变频调速当电压低于70%，持续时间超过6个周波时，VSD被切除。而对于一些精细加工业中的电机，当电压低于90%、持续时间超过3个周波时，电机就会被跳闸而退出运行。马达,接触器研究表明：当电压低于50%~70%、持续时间超过1个周波接触器就会脱扣。计算机当电压低于60%，持续时间超过12个周波时，计算工作将受到影响，如数据丢失。6

10.1.1 电能质量概述 6 电压跌落对一些设备的危害 芯片测试 当电压低于85％时，测试仪停止工作，芯片、主板可能被毁； PLC 早期的产品，当电压低于10％时，仍能持续工作15个周波 (可编程控制器) 新版产 品，当电压低于(50～60)％时，PLC停止工作；而2年后 资料表明，当电压低于81％时，PLC停止工作；一些I/O设备， 当电压低于90％、持续时间仅几个周波，就会被切除。 机器人 由机器人控制对金属部件进行钻、切割等精密加工的机械工 具，为保证产品质量和安全，工作电压槛值一般设为90％，当电 压低于此值、持续时间超过2～3个周波时，被跳闸。 直流马达 当电压低于80％时，直流电机被跳闸。 变频调速 当电压低于70％，持续时间超过6个周波时，VSD被切除。 而对于一些精细加工业中的电机，当电压低于90％、持续时 间超过3个周波时，电机就会被跳闸而退出运行。 马达,接触器 研究表明：当电压低于50％～70 ％ 、持续时间超过1个周波， 接触器就会脱扣。 计算机 当电压低于60％，持续时间超过12个周波时，计算工作将受 到影响，如数据丢失

北京交通大学10.1.1电能质量概述BEIJING JIAOTONGUNIVERSITY·电能质量问题影响的严重性·供电可靠性问题对美国工业每年造成损失为250-500亿美元。如惠普公司集成电路工厂停电20分钟将引起3000万美元损失。·大量电力电子装置的使用、电容投切等造成负荷不对称并引起严重的电能质量问题·电压低于0.9额定值时，某些电动机将不能正常工作。·高次谐波会导致对精密电子设备工作的干扰和电器设备的异常发热，造成设备的永久性损坏。·供电电压的闪变和三相不对称，则直接影响各种电气设备正常运行。1

10.1.1 电能质量概述 • 电能质量问题影响的严重性 • 供电可靠性问题对美国工业每年造成损失为250－ 500亿美元。如惠普公司集成电路工厂停电20分钟将 引起3000万美元损失。 • 大量电力电子装置的使用、电容投切等造成负荷不对 称并引起严重的电能质量问题。 • 电压低于0.9额定值时，某些电动机将不能正常工作。 • 高次谐波会导致对精密电子设备工作的干扰和电器设 备的异常发热，造成设备的永久性损坏。 • 供电电压的闪变和三相不对称，则直接影响各种电气 设备正常运行。 7

北京交通大学10.1.1电能质量概述BEIJINGJIAOTONGUNIVERSITY·例：一次电源波动可能造成的巨大经济损失Motivationformitigation equipment纺织工业光学工业包括一些化工生产过程玻璃工业具有特殊过程工业半导体工业$1K$10k$100k$1M$10MLossesper$M=百万美元Voltage Sag

10.1.1 电能质量概述 • 例：一次电源波动可能造成的巨大经济损失 半导体工业 具有特殊过程工业 玻璃工业 光学工业 纺织工业 $M=百万美元 包括一些化工生产过程

北京交通大学10.1.1电能质量概述BEIJING JIAOTONGUNIVERSITY·后续授课内容·第十讲电能质量与供电可靠性（2课时）·电能质量·供电可靠性·电压暂降与短时中断·第十一讲三相不平衡与谐波(2课时)·电压偏差、频率偏差·三相不平衡·谐波·复习(2课时)·研究性教学（2课时）9

10.1.1 电能质量概述 • 后续授课内容 • 第十讲 电能质量与供电可靠性（2课时） • 电能质量 • 供电可靠性 • 电压暂降与短时中断 • 第十一讲 三相不平衡与谐波（2课时） • 电压偏差、频率偏差 • 三相不平衡 • 谐波 • 复习（2课时） • 研究性教学（2课时） 9

北京交通大学10.1.2电能质量概述BEIJING JIAOTONGUNIVERSITY?10.1.1电能质量简介·10.1.2电能质量的概念、定义及分类·1.电能质量术语·2.电能质量的定义·3.电能质量问题分类?10.1.3电能质量现象描述·10.1.4电能质量标准简介10

10.1.2 电能质量概述 • 10.1.1 电能质量简介 • 10.1.2 电能质量的概念、定义及分类 • 1. 电能质量术语 • 2. 电能质量的定义 • 3. 电能质量问题分类 • 10.1.3 电能质量现象描述 • 10.1.4 电能质量标准简介 10

北京交通大学10.1.2电能质量的概念、定义及分类BEIJING JIAOTONGUNIVERSITY·1.电能质量术语不统一：·电能质量powerquality·电力系统质量electricpowersystemquality·供电质量qualityofpowersupply·电压质量voltage quality11

10.1.2 电能质量的概念、定义及分类 • 1. 电能质量术语 不统一: • 电能质量 power quality • 电力系统质量 electric power system quality • 供电质量 quality of power supply • 电压质量 voltage quality . 11