（福禄克）电能质量技术交流演讲稿ppt课件.ppt

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1、福禄克电气及电能质量系列产品的应用,美国福禄克国际公司北京办事处产品介绍会,内容,公司简介 福禄克公司的产品系列 电能质量分析仪系列产品 电能质量评估标准 电能质量的故障诊断,福禄克公司成立于1948年，它是Danaher集团下的一个公司总部：美国华盛顿州 埃佛里特市 全球有100多个分支机构Danaher集团是世界500强企业之一，全球销售额$200亿2003财富杂志评选世界最受尊敬公司，FLUKE因精密、便携的测试工具排名第一,精密便携电子测试工具的领导者,公司简介,福禄克公司的产品系列,工业测试仪器部,电能质量系列产品,F1750,综述-产品主要区别,电能质量在线记录仪 连续监测电压电流

2、，谐波，电压波动与闪变、电压偏差、三相电压不平衡度、频率偏差等电能质量指标便携式电能质量分析仪 存储容量大，分析功能强，适于对电能质量及电力故障进行较为复杂的测试分析手持式电能质量分析仪 单相/三相，体积小，使用方便，适用于现场简单的电能质量测试,电力工程师,I&C维护技术员,应用:公用事业/工业/敏感设备的生产,长期分析、排除电能质量故障或预防/预测性维护,电能质量测量与评估：两个重要标准,两个重要的标准正在影响国际电能质量的监测与评估领域IEC61000-4-30：2003：实验和测量技术电能质量的测试方法EN50160：2007：公用配电系统供电电压的特性欧洲国家强制执行的第一个关于供电

3、产品的质量标准电能质量的定义： 电力系统指定点处的电特性，根据预定的基准技术参数来评价 这些参数大多与供电和负荷之间的兼容性有关IEC61000-4-30定义了下述电能质量参数的测量方法、 频率 瞬态电压 供电电压不平衡 闪变 电压间谐波 上下电压偏差参数 电压中断 供电电压幅值 供电电压骤升骤降 电压谐波 电压快速变动 供电电压上的信号电压,IEC 6100-4-30：标准概述,1、系统工频频率测量 A级：每10秒钟获得频率读数，在每个绝对10秒钟时钟上（20ms）开始测量，测量不确定度不应该超过0.01Hz S级：测量方法与A级相同，测量不确定度不应该超过0.05Hz 2、供电电压福值 A

4、级：每10周期时间间隔计算电压方均根值 A级测量不确定度不应超过Udin的0.1% S级：测量方法与A级相同，测量不确定度不应该超过Udin的0.5% 3、电压谐波 A级：IEC6100-4-7定义的10个周期谐波子组Usg,h测量方法，无间隙测量（电流谐波：如10周期内发生骤降、骤升或电压中断，则将该10周期的电流谐波测量结果标记为“已标记”） S级： IEC6100-4-7定义的10个周期谐波子组Usg,h测量方法，允许存在测量间隙,闪变和瞬变与骤升骤降如何区别,IEC61000-4-30按电压变化范围来区分 闪变和电压快速变动：电压有效值的变化范围小于10% 电压骤升骤降：电压有效值的变

5、化范围大于10%,电压事件：IEC61000-4-30定义,电压骤降 供电电压幅值：突然降到标称电压的90%-1%之间，然后很短时间恢复到正常值 电压骤降持续的时间：通常在10ms1min之间 电压骤降的深度：电压骤降期间最小值和标称值的差值 标称电压10%之内的供电电压变化，不属于骤降,幅值50%,电压事件：IEC61000-4-30定义,电压骤升 电压有效值上升至额定电压的110%以上。持续时间为0.5个周期至1分钟.电压中断 电压中断是电压骤降的一个特例 统计:采用后处理的办法,区分电压骤降和中断 短时间中断:电压有效值降至额定值的1%以下,持续时间10ms-3min 长时间中断：电压有

6、效值降至额定值的1%以下，持续时间为3min以上,福禄克，助您与时代同步,古埃及：建造金字塔的长度标准 公元前3000年，长度的统一标准“埃尔”。 法老的肘关节到中指指尖的长度加上他手中一根棕榈枝长的总长度定义为 “1埃尔”。该长度标准用黑色花岗岩刻制，作为原始标准。中 国：秦始皇，商鞅变法，统一了的中国的度量衡。,测量的意义,FLUKE：测量仪器及工具的领导者。 在所涉足的领域内都保持着第一或第二的领导地位。,6100A,F1760,门捷列夫：“没有测量，就没有科学”,FLUKE - 电能质量监测、分析与评估，专业领域的先锋和标准！,F41,1949年：FLUKE推出第一个产品，101型高精

7、度台式功率计，通用电气公司是首家用户。1994年：F40/41，世界首款便携式谐波分析仪。 成功地降低了专业谐波分析仪器的门槛，电网及动力部门谐波普查基础工具。1999年：F43，测试谐波和瞬态信号的电能质量分析仪。2003年：6100A，世界第一台电功率与电能质量标准源。(Electrical Power Standard) 电能质量行业独一无二的标准源。 电能质量测量仪器生产厂家、计量检验机构必备的校准与验证工具。 2005年：F1760，世界首款完全符合IEC61000-4-30A级标准的便携式三相电能质量分析仪。 F430，世界首款完全符合IEC61000-4-30标准的手持式三相电能

8、质量分析仪。,PCC及协议容量：含义,PCC：公共连接点* 电力系统中一个以上用户负荷连接处。用户向电网注入的谐波电流允许值 国标公用电网谐波：谐波电流限值设置含义。 标准给出了各级电网基准短路容量时的谐波电流允许值。 基准短路容量，PCC处所有用户向电网注入的总谐波电流允许值。 协议容量，PCC处用户之一向电网注入的谐波电流允许值。 同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值，按此用户在该点的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。 (电网公共连接点的最小短路容量不同于基准短路容量时，按比例修正各次谐波电流的允许值。),* IEC61000-3-4:1998给出了PCC的定

9、义。,公共连接点PCC：示例,所有用电设备符合CE认证,谐波问题？还是骤降问题？合理滤波？,背景：* 银行系统某印制企业的新型印钞机器属于电能质量敏感设备。因企业使用了大量变频器，导致印钞设备的程控系统工作紊乱，故障频繁。该企业采用了原装进口的最新型有源滤波器，治理谐波。但程控设备的故障隐患依旧存在，而且，有源滤波器也常出现莫名其妙的故障。 该企业对谐波问题很重视。但发现各厂家谐波仪器的测量结果不一致，治理谐波的投资不一定合理。原因： 1、可能存在骤降或瞬态等电压质量问题，影响印钞设备和有源滤波器正常工作。 2、普通品牌谐波仪器可能过高评估谐波水平。(某些品牌谐波仪也可能低估谐波水平)。建议：

10、 该行业客户统一配备国际标准B级仪器F434： 对企业的谐波、骤降、瞬态等电能质量状况进行综合监测及分析调查。 统一配备国际标准A级仪器F435： 准确评估谐波水平，正确评判滤波效果。解决方法： 第一步，采用F434正确评估谐波水平，监测骤降与瞬态电压质量事件， 准确分析事故的真实原因。第二步，采取合理滤波，或DVR方式，综合治理电能质量。第三步，采用F435评估电能质量治理效果。F430的关键点： 1、详尽、准确的电压事件监测与记录。 如骤降与瞬态等电压质量现象的发生时间、严重程度等。 2、“标记”功能：避免错误的谐波统计。 3、符合国际标准的、权威的谐波评估结果。,* FLUKE北京办事处

11、，2008年8月,生产线供电质量问题：闪变超标？,背景：* 东北地区某德国合资知名品牌高档轿车生产线出现了供电质量问题，故障频率大概每年10次。 企业的谐波水平符合国家标准，用于功率因数补偿的电容器组也正常工作。客户提问： 国标关于电能质量主要有谐波、闪变和三相不平衡。 生产线供电质量问题是否可能是闪变超标？需要测量电压波动和闪变吗？ 应如何评判其供电质量问题？回答与建议： 电能质量分析与测量是一个相对较新且发展迅速的领域。随着研究的深入，IEC对电能质量观测与评估规范越来越细致。一般认为：电压骤降、骤升及电压中断事件是破坏电气系统的主要原因之一。电压波动与闪变并不影响电气设备的正常工作。近年

12、来，IEC标准的改进与变化相当大，国标的修订工作进展较慢。 按目前的国标评估谐波、闪变与不平衡，无助于该企业事故原因的分析与研判。 从该企业故障发生的频率看来，无需测量电压波动与闪变。东北电网的谐波与闪变状况普遍比较好。 建议客户使用符合最新的IEC61000-4-30 A级标准的F435，对其生产线电源系统作长期监测，查找与分析其供电质量的问题。可能的原因： 1、该企业生产线频发的故障可能由电压质量问题引起。 2、企业供电线路结构可能不合理。生产线附近的冲击性负荷、电网运行操作或 瞬时故障，可能导致了该企业生产线电源的骤降或瞬态等电压质量问题。F435的关键点： 1、详尽、准确的电压事件监测

13、与记录。 如骤降与瞬态等现象的发生日期、时刻、持续时间、幅值等。 2、仪器内置16M内存，可以捕获多达1000个电压事件。,* FLUKE沈阳办事处， 2006年11月,F430,电力用户：如何诊断电能质量故障？(1),电力公司,工业用户,电力公司：供电主回路符合标准 供电特性EN50160,某企业供电主回路无法解释的生产中断与设备损害EN50160：供电特性合格电压骤降、中断？过电压？,用户：如何发现、评估与诊断谐波问题？,谐波电流过大：设备过载、发热，破坏绝缘、降低设备寿命, 谐波电流状况 16A以下设备应满足的谐波限值：GB17625.1-2003(等同于IEC61000-3-2:200

14、1)。 16A至75A设备应满足的谐波限值：IEC61000-3-12:2004。 国标对小于16A用电设备的谐波限值，与IEC相同。由3C认证严格要求。 大于16A设备的谐波限制，国标GB/Z17625.6-2003等同IEC61000-3-4:1998。(EN采用了61000-3-12) PCC点注入电网的谐波电流：GB/T14549-1993。 发现、评估与诊断谐波问题 PCC点供电网电源电压的谐波水平：GB/T14549-1993。 谐波可能带来的主要问题：设备过载、谐振。 谐波电流过大可能导致设备过载：过热，使绝缘老化、降低设备寿命、破坏设备。 红外热像仪：寻找、发现电气设备与动力系

15、统的非正常现象。 电能质量测量仪器：正确诊断。定量计算、原因分析。 过电流，谐波电流含量的大小。 例如：维护监测时发现，3th谐波电流达60%。该谐波状况是偏高，还是正常？ 评估与诊断标准：设备工作的热像。是否存在不正常的温升与过热。,电力变压器：异常发热现象,单周期时间窗问题：谐波？电压合格率？,问题：第4次谐波明显偏高。 谐波最大值不合常理。 电压合格率评估问题。,说明：RPM1650推出迄今已逾10年。以IEEE标准算法为基础，其逐周期无间隙连续分析技术、Windows平台电能质量综合分析等，当年曾雄居行业最前端。RPM1650在骤降与瞬态过电压监测方面也广受好评。2007视角：FFT时

16、间窗为单周期； 可能对电容投切等瞬态作FFT评估谐波； 对瞬态与骤降作稳态计算考核电压合格率。,500kV西江变电站是西电东送、广东接受贵州至肇庆超高压直流输电的门户，广东电网及华南电网枢纽点。,* FLUKE深圳办事处， 2007年10月,F1750,电力用户：如何诊断电能质量故障？(2),电力公司,监测仪器厂家,生产设备制造厂家,咨询专家,技术人员,管理层,“配电网供电没问题。问题出在你厂里！”,“没有提供有价值的监测数据？”,“我们的设备按标准设计与制造，非常可靠。问题应该出在您厂里。”,“可能是A、B、C、”,？,电力用户：如何诊断电能质量故障？(3),电力公司,监测仪器厂家,生产设备

17、制造厂家,咨询专家,技术人员,管理层,“确认是电源供电问题。”,“谢谢！”,“确认是你的设备故障”,“一定是原因 D”,电能质量：谐波,谐波：产生原因、危害与治理 谐波电流产生原因：整流负载 谐波电压产生原因：用户的谐波电流 谐波的主要危害：谐振、设备过载发热 解决方案：提高设备容量、滤波,谐波电流：负载非线性(1),线性系统：判断标准：对正弦波输入的响应,线性系统特点： 输入正弦波，输出为同一频率的正弦波。 输入输出之间有幅值差异及相移。,线性负载：电阻性，电感性，电容性。非线性负载： 如：内含整流电路的设备。 负载的电流与施加的电压不呈线性关系，电流中包含有其它频率成分，即：谐波。,例：整

18、流负载的非线性,谐波电流的产生原因整流负载的非线性,例：半波整流电路的输出信号,例：三相桥式整流电路的非线性,(A相电流：THD为99%),(A相电流：THD为31.9%),(电网侧电流：THD为136%),(电网侧电流：典型频谱),谐波电流：负载非线性(2),6脉动整流设备：电流频谱，第5、7、11、13次谐波,线性负载与非线性负载,典型的非线性负载：晶闸管整流设备,非线性负载的等值电路,谐波电压：非线性负载的谐波电流(1),流过系统阻抗的谐波电流，导致了谐波电压的产生。 谐波电流、系统阻抗、以及由此产生的谐波电压，随时间而变化。,F430：波形测量,F430：谐波分析,谐波电压的产生原因由

19、用户非线性负载的谐波电流而引起, 加大供电系统容量 抑制谐波影响与危害的主要措施之一：提高系统容量。 供电系统容量越大， 则：系统等值短路阻抗就越小，母线谐波电压水平则越低。 选择更高等级的供电电压 高压电网的短路容量大。 大功率谐波源负荷，可以由电网的更高一级电压供电。,谐波电压：非线性负载的谐波电流(2), 非线性负载的谐波电流在系统阻抗上产生的电压降，导致配电网出现谐波电压。,谐波问题的现象：过电流,谐波：集肤效应, 集肤效应：交流电流趋向于在导体外表面流动。工频下集肤效应影响很小，300Hz以上时较为显著。 高的谐波频率增大了导线的谐波电阻，导致附加的损耗和过热。,零序谐波电流：中性线

20、过载发热问题, 区分谐波相序的目的： 零序谐波电流(如3,6,9)：导致中性线过载发热、地电位升高。 (零序谐波：次数为3n，n=1,2,3,) 负序谐波电流(如2,5,8) ：三相不平衡。 (负序谐波：次数为3n-1，n=1,2,3,), 中性线过载发热、地电位升高的解决方案：加粗线缆(IEC60364-5-52)*,* IEC 60364-5-52,Electrical installations of buildingsPart 5-52:Selection and erection of electrical equipment Wiring systems,相电流测量结果 中性线测量

21、结果,谐波的主要危害, 可能引发谐振现象，导致电容器、互感器等因过电流或过电压而损坏。 谐波可能导致继电保护、安全自动装置拒动或误动作。 增大了电力系统的谐波损耗。 降低电力设备利用率，使电气设备(如旋转电机、电容器、变压器)及导线(如低压中性线、电缆、母排等)过载运行(发热、振动、异常声响等)，缩短使用寿命。,3次谐波：导致中线过载,谐振：电容器损坏事故,谐波：变压器损坏事故,谐波：导致设备过载运行、发热,谐波治理：无源滤波器、有源滤波器,畸变电流波形：分解为正弦基波及谐波波形,畸变电流波形：分解为基波及各次谐波成分,无源滤波器组示例图,有源滤波器示意图,双调谐无源滤波器,概况 为了补偿设备

22、的无功功率，提高功率因数，配电母线处一般并联装有电容补偿滤波器。 在工频情况下，这些电容器的容抗比系统的感抗大得多，没有问题。 如果谐波含量丰富，这些谐波使电容的容抗变小而使系统的感抗变大，可能引发谐振。 并联LC电路谐振：很小的谐波电流将产生大的电压畸变。 串联LC电路谐振：很小的电压畸变将产生高的谐振电流。现象：电容器支路电流过大，导致电容器损坏，或无法投运。 电压频谱中，某次谐波含量明显偏大。案例* ：谐振导致谐波放大 某企业的大功率变频电机(6kV,1800kW)，结合无功补偿装设了两套滤波器，但是变频电机所产生的谐波非但没能滤除，反而被放大了。大量的谐波电流注入系统，导致电机无法正常

23、运行。不投入无功设备时，谐波测试分析结果： 谐波状况满足国家标准的限制(标准允许值为4%)。谐波电流中5次、7次含量很少，不同负荷下THDi为5.1%10%，符合12脉动整流设备的特点。由于6.6kV系统短路容量很大，注入系统的各次谐波电流没有超标。但功率因数有时达不到要求。投入无功设备时的测试结果： 配置1200kvar电容器接入6kV母线，分两组分别设计成11、13次谐波滤波器，参数： 11次滤波通道：电容AAM4-250-1W，250kvar，4kV；电抗CKSG-6.225/6.6，6.6kV； 13次滤波通道：电容AAM4-150-1W，150kvar, 4kV 电抗-CKSG-2.

24、664/6.6，6.6kV。 投入滤波器后，不同运行方式下谐波测试结果均严重超标： 调速电机、2组滤波器运行，母线A相电压总谐波畸变率达12.3%。 调速电机、11#滤波器运行、13#滤波器停，6kV母线A相电压THD达9.2%， 母线A相电流THD高达50%。滤波器无法正常运行的原因分析：11、13次谐波滤波器对较低次谐波电流放大。改进方法：更改电抗器参数，躲开低次谐波的谐振点。,无功补偿、无源滤波器：谐波谐振问题,* 陈俊杰：一组滤波器无法运行的原因分析与改进措施，农村电气化2005,No.4,非线性负载的谐波电流可能引发谐振现象,12脉动整流：电流频谱(11、13次),无功补偿电容器,供

25、电电压总谐波畸变（THD），如何计算,IEC61000-4-30标准的原则 50Hz系统的FFT时间窗必须为10个周波（200ms)旧标准的问题：不同的厂家的谐波测量仪器，测量结果差异很大 原因就在于原标准允许400ms,320ms,1个周波等时间间隔谐波总畸变率： 谐波畸变率（THDU）等于各次谐波电压平方值和开平方除以基波的百分比我们一般都以40次谐波计算,非正弦电压或电流以谐波形式表示：有效值公式：利用三角函数的正交性，整理可得有效值积分结果： 即结论：1、总有效值为直流分量及各次谐波分量有效值平方和的方根。 2、谐波分量通常将使有效值增大。 3、谐波，并不一定增大有功功率。 真功率因数

26、、基波功率因数与谐波的关系 正弦波电源电压，非线性动态负载： 对于正弦波电源电压，谐波电流不产生有功功率。 但谐波电流使总有效值增大，从而降低了功率因数。 有功功率： 电流有效值： 真功率因数与基波功率因数的关系：,谐波：使功率因数降低,电压骤降：最严重的电能质量事件电压骤降的危害,电压骤降产生的原因和解决原则,无论供电系统可靠性如何搞，输配电网络以及特殊负载仍会无法避免的电压骤降例如： 各种短路故障，大型电机的启动 雷击致使保护动作，倒闸开关动作 变压器及电容器的投切，轧钢机，龙门刨等冲击性负荷的投切#电压骤降解决原则1）设备生产厂家：设备能够抵御的电压骤降2）电力用户：本地区电压骤降的抑制

27、3）供电公司：改进供电可靠性 提高供电电压质量,如何解决电压骤降呢,电压骤降问题的解决措施 1）提高设备抵御电压骤降的能力 2）安装电压补偿型装置 3）改变系统设计，降低电压扰动 4）减少故障数目，缩短故障切除时间电压补偿装置 典型的电压补偿型装置：UPS，SSTS和DVR等UPS（不间断电源）可以有效解决电压骤降及短时中断。问题：电池寿命，维护和监测SSTS（固态转换开关）是一种多路开关，通常有两路电源对重要负荷供电，一路正常一路备用，问题是相互切换时会有短时骤降或者中断DVR由于注入了骤降部分电压，使得负荷出的电压保持原来的波形和数值，避免了系统扰动的影响飞轮储能UPS：原理为能量与转速平

28、方成正比DySC动态骤降修正装置： 骤降反应时间2ms，可修正3至12个周期的短时电压中断,干扰源,干扰源,敏感负荷或干扰源：更改供电方式,图例,记录仪,排障,VR1710,价格,1万,5万,10万,20万,434,性能,价格,1735,1743,345,1744,1745,1750,1760,43B,435,Fluke 电能质量产品组,性能,1750为2010新产品,Fluke 430系列产品 电能质量排障工具,F435特性,记录仪功能可以根据测试条件进行配置，能够以用户自定义的间隔记录多达400 个参数，且参数可选。存储容量高至16M，且具有内存管理功能 柔性电流探头 新型 3000A 6

29、00V CAT IV 柔性电流探头由仪器供电（无需额外电池）线电压测量范围高至1732V。安全等级IEC61010-1，1000 V III、拥有了600V CAT IV 安全等级，就可信心十足地在用户引入线处进行测试。具有可充电电池，持续工作7个小时,安全！600 V CAT IV / 1000 V CAT III,满足苛刻的 600 V CAT IV 安全标准，适合用户引入线处的测量Fluke 430 系列电流钳(434) 和柔性电流钳 (435) 也同样具有600V CAT IV 安全等级,对于排障工程师来说，安全总是第一位的,F1760 电能质量分析仪,具有A级精度的专家型电能质量分析工具！适用于中试所、电科院、省地级电力部门的专工对电网质量进行监测、排障,同步于GPS时间记录，分析复杂的电能质量问题和符合性测试。,完全依据 IEC 61000-4-30,分析软件 1、设置,触发,CBEMA定义了电压事件（不同电压幅值和持续时间）对设备的影响。利用该功能可以方便地评估预期故障。,告诉我们您的测试需求,北京,重庆,成都,乌鲁木齐,济南,上海,广州,深圳,武汉,西安,沈阳,