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電能質量 三相電壓不平衡。
電能質量  三相電壓不平衡
 
本標準是電能質量系列標準之一。
本標準參考了國際電工委員會(IEC)標準IEC61000-4-30,對國標GB/T15543-1995進行了部分修訂。
和GB/T15543-1995相比較,這次修訂的主要內容有:
(1)修訂了本標準的適用范圍,明確了“瞬時和暫時的不平衡問題不適用于本標準”。
(2)增加了低壓配電系統零序不平衡度的相關內容。同時,將原標準中所有的“不平衡度”改為“負序不平衡度”。
(3)將原標準的“不平衡度的測量和取值”內容由附錄提升至標準正文,并對測量時間、測量方法進行了調整。對波動負荷引起的不平衡,測量時間規定為24小時,每個不平衡度的測量間隔調整為1min;而對系統的公共連接點,測量時間調整為一周,每個不平衡度的測量間隔為1min的整數倍。
(4)因為測量方法成了新標準的內容,對標準的名稱進行了修改,將“三相電壓允許不平衡度”修改為“三相電壓不平衡”。同時標準的“電能質量”一詞的英文翻譯進行調整,使之與電能質量的其它標準保持一致。
(5)增加了“規范性引用文件”的內容,并對術語進行了擴充。
(6)明確規定三相不平衡度為基波分量的不平衡度。
(7)對附錄的“不平衡度計算”內容進行了調整。
本標準從批準實施日起,代替GB/T15543-1995。
本標準附錄A為資料性附錄。
本標準由全國電壓電流等級和頻率標準化技術委員會歸口。
本標準起草單位:武漢國測科技股份有限公司、中國電力科學研究院、中機生產力促進中心、國網武漢高壓研究院、中鐵第四勘察設計院集團有限公司、武漢鋼鐵工程技術集團、哈爾濱電工儀表研究所、浙江省電力試驗研究院、廣東電網公司電力科學研究院、江蘇省電力試驗研究院有限公司、中冶京誠工程技術有限公司、北京交通大學電氣工程學院、江西電力試驗研究院、華中科技大學電氣與電子工程學院。
本標準主要起草人:侯鐵信、卜正良、林海雪、劉迅、李澍森、黃足平、鄒家武、張建平、梅桂華、李照陽
本標準參與起草人:景德炎、顧文、曾幼云、吳命利、萬衛、林湘寧、程利軍
 
 

 
電能質量  三相電壓不平衡
 

1 范圍

本標準規定了三相電壓不平衡的限值、計算、測量和取值方法。
本標準適用于標稱頻率為50Hz的交流電力系統正常運行方式下由于負序基波分量引起的公共連接點的電壓不平衡及低壓系統由于零序基波分量而引起的公共連接點的電壓不平衡。
電氣設備額定工況的電壓允許不平衡度和負序電流允許值仍由各自標準規定,例如旋轉電機按GB 755《旋轉電機 定額和性能》要求規定。
瞬時和暫時的不平衡問題不適用于本標準。

2 規范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標準。
GB/T156—2007       標準電壓
GB/T19862—2005     電能質量監測設備通用要求
GB/T 18039. 4—2003   工廠低頻傳導騷擾的兼容水平
IEC61000-4-30—2003  電磁兼容(EMC)-第4部分:試驗和測量技術-電能質量測量方法

3 術語與定義

下列術語和定義適用于本標準。
3.1
電壓不平衡 voltage unbalance
    三相電壓在幅值上不同或相位差不是120°,或兼而有之。
3.2
不平衡度 unbalance factor
指三相電力系統中三相不平衡的程度。用電壓、電流負序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的方均根值百分比表示。電壓、電流的負序不平衡度和零序不平衡度分別用 、 和 、 表示。
3.3
正序分量 Positive-sequence component
將不平衡的三相系統的電量按對稱分量法分解后其正序對稱系統中的分量。
3.4
負序分量 negative-sequence component
將不平衡的三相系統的電量按對稱分量法分解后其負序對稱系統中的分量。
3.5
零序分量 zero-sequence component
將不平衡的三相系統的電量按對稱分量法分解后其零序對稱系統中的分量。
3.6
公共連接點 point of common coupling
電力系統中一個以上用戶的連接處。
3.7
瞬時instantaneous
用于量化短時間變化持續時間的修飾詞,其時間范圍為工頻0.5周波—30周波。
3.8
暫時momentary
用于量化短時間變化持續時間的修飾詞,指時間范圍為工頻30周波—3s。
3.9
短時temporary
用于量化短時間變化持續時間的修飾詞,指時間范圍為3s—1min。

4 電壓不平衡度限值

4.1 電力系統公共連接點電壓不平衡度限值為:
電網正常運行時,負序電壓不平衡度不超過2%,短時不得超過4%;
低壓系統零序電壓限值暫不作規定,但各相電壓必須滿足GB/T12325《電能質量 供電電壓偏差》的要求。
注1:本標準中不平衡度為在電力系統正常運行的最小方式(或較小方式)下、最大的生產(運行)周期中負荷所引起的電壓不平衡度的實測值。
注2:低壓系統是指標稱電壓不大于1kV的供電系統。
4.2 接于公共連接點的每個用戶引起該點負序電壓不平衡度允許值一般為1.3%,短時不超過2.6%。根據連接點的負荷狀況以及鄰近發電機、繼電保護和自動裝置安全運行要求,該允許值可作適當變動,但必須滿足4.1 條的規定。

5 用戶引起的電壓不平衡度允許值換算

負序電壓不平衡度允許值一般可根據連接點的正常最小短路容量換算為相應的負序電流值作為分析或測算依據,鄰近大型旋轉電機的用戶其負序電流值換算時應考慮旋轉電機的負序阻抗。有關不平衡度的計算見附錄A。

6 不平衡度的測量和取值

6.1 測量條件
測量應在電力系統正常運行的最小方式(或較小方式)下,不平衡負荷處于正常、連續工作狀態下進行,并保證不平衡負荷的最大工作周期包含在內。
6.2 測量時間
對于電力系統的公共連接點,測量持續時間取一周(168小時),每個不平衡度的測量間隔可為1min的整數倍;對于波動負荷,按6.1規定,可取正常工作日24小時持續測量,每個不平衡度的測量間隔為1min。
6.3 測量取值
對于電力系統的公共連接點,供電電壓負序不平衡度測量值的10min方均根值的95%概率大值應不大于2%,所有測量值中的最大值不大于4%。對日波動不平衡負荷,供電電壓負序不平衡度測量值的1min方均根值的95%概率大值應不大于2%,所有測量值中的最大值不大于4%。
對于日波動不平衡負荷也可以時間取值:日累計大于2%的時間不超過72min,且每30min 中大于2%的時間不超過5min。
注1:為了實用方便,實測值的95%概率值可將實測值按由大到小次序排列,舍棄前面5%的大值取剩余實測值中的最大值。
注2:以時間取值時,如果1分鐘方均根值超過2%,按超標1min進行時間累計。
注3:所有測量值是指以6.4條要求得到的所有測量結果。
6.4 不平衡度測量儀器應滿足本標準的測量要求,儀器記錄周期為3s,按方均根取值。電壓輸入信號基波分量的每次測量取10個周波的間隔。對于離散采樣的測量儀器推薦按下式計算:
          (1)
式中 ——在3s內第k次測得的不平衡度;
m—— 在3s內均勻間隔取值次數(m 6)。
對于特殊情況由供用電雙方另行商定。
注:6.3中10min或1min方均根值系由所有記錄周期的方均根值的算術平均求取。
6.5 儀器的不平衡度測量誤差:
電壓不平衡度的測量誤差應滿足式(2)規定:
           (2)
式中: ——電壓不平衡度實際值;
——電壓不平衡度的儀器測量值實際值。
電流不平衡度的測量誤差應滿足式(3)規定:
            (3)
式中: ——電流不平衡度實際值;
——電流不平衡度的儀器測量值實際值。

 
(資料性附錄)

不平衡度的計算

A1 不平衡度的表達式
         (A1)
式中 ——三相電壓的正序分量方均根值,V
——三相電壓的負序分量方均根值,V
——三相電壓的零序分量方均根值,V
將式(A1)中 、 、 換為 、 、  則為相應的電流不平衡度 和 的表達式。
A2 不平衡度的準確計算式
A2.1 在三相系統中,通過測量獲得三相電量的幅值和相位后應用對稱分量法分別求出正序分量、負序分量和零序分量,由式(A1)求出不平衡度。
A2.2 在沒有零序分量的三相系統中,當已知三相量a、 b、 c 時也可以用下式求負序不平衡度:
       (A2)
式中
A3 不平衡度的近似計算式
A3.1 設公共連接點的正序阻抗與負序阻抗相等,則負序電壓不平衡度為:
           (A3)
式中 ——負序電流值,A
——公共連接點的三相短路容量,VA
——線電壓,V
A3.2 相間單相負荷引起的負序電壓不平衡度可近似為:
           (A4)
式中 ——單相負荷容量,VA

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