經(jīng)常被混淆的電壓波動(dòng)與電壓閃變

電壓閃變與波動(dòng)，兩個(gè)形影不離的兄弟，經(jīng)常一起出現(xiàn)在我們的視野中。閃變外向，我們可以從外表覺察到它的變化，而波動(dòng)則偏內(nèi)向，心理活動(dòng)豐富。除此以外，它們之間還有什么不同之處呢?

一、電壓波動(dòng)的概念及計(jì)算方式

電壓波動(dòng)是指電網(wǎng)內(nèi)電壓有規(guī)則的變動(dòng)，或是變化幅度倍數(shù)在0.9~1間的隨機(jī)變化。電壓波動(dòng)可以通過電壓方均根值曲線來描述，電壓變動(dòng)d和電壓電壓變動(dòng)頻度r則是衡量電壓波動(dòng)大小和快慢的指標(biāo)。電壓波動(dòng)d的定義表達(dá)式為

二、電壓閃變的概念及計(jì)算方式

閃變是人眼對(duì)燈光亮度變化所引起刺激的不穩(wěn)定感。即，人對(duì)亮度變化的不適感。閃變嚴(yán)重度則由UIE-IEC閃變測(cè)量方法定義，以參數(shù)評(píng)估閃變煩擾強(qiáng)度。其中，短閃變是衡量短時(shí)間(目前若干分鐘)內(nèi)閃變強(qiáng)弱的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量值，基本記錄周期為10min;長閃變則由短時(shí)間閃變值推算出，反映長時(shí)間(若干小時(shí))閃變強(qiáng)弱的量值，其基本記錄周期為2h。

根據(jù)IEC 61000-4-5:1996制造的IEC閃變測(cè)試儀是目前國際上通用的測(cè)量閃變的儀器，其簡化原理框圖如圖1所示。

圖1 閃變測(cè)試儀簡化原理框圖

“平方一階濾波”輸出的反映了人的視覺對(duì)電壓波動(dòng)瞬時(shí)閃變感覺水平，進(jìn)入“在線統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)的值是使用積累概率函數(shù)CPF的方法進(jìn)行分析(具體見GBT 12326-2008 電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變)，如圖2所示，做出CPF曲線。

圖2 CPF曲線

由CPF曲線獲得短時(shí)間閃變值

分別為CPF曲線上等于0.1%、1%、3%、10%、50%時(shí)間的值。長時(shí)間閃變嚴(yán)重度的觀測(cè)時(shí)間為Tshort的整數(shù)倍N，N=12，觀測(cè)時(shí)間為2h，由12個(gè)短時(shí)間閃變嚴(yán)重度值計(jì)算，

三 、動(dòng)和閃變的危害表現(xiàn)在以下五點(diǎn)：

l 照明燈光閃爍，引起人的視覺不適和疲勞，影響工效;

l 電視機(jī)畫面亮度變化，垂直和水平幅度搖動(dòng);

l 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻，影響產(chǎn)品質(zhì)量;

l 使電子儀器、電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制設(shè)備等工作不正常;

l 影響對(duì)電壓波動(dòng)較敏感的工藝或試驗(yàn)結(jié)果。

四、波動(dòng)與電壓閃變之間的關(guān)系

閃變是電壓波動(dòng)的一種特殊情況，主要反應(yīng)了電壓頻繁波動(dòng)造成照明視覺的煩擾影響。廣義的閃變包括電壓波動(dòng)的全部有害作用，但不能以電壓波動(dòng)來代替閃變，因?yàn)殚W變是人對(duì)照度波動(dòng)的主觀視感。

在電力系統(tǒng)中具有沖擊性功率的負(fù)荷(如軋機(jī)、電弧爐)時(shí)，電力網(wǎng)中的電壓降將發(fā)生相應(yīng)變化，導(dǎo)致電壓波動(dòng)。電壓波動(dòng)使電能用戶不能正常工作，在人民生活中最受影響的是白熾燈的閃變(flieker)。頻率在5~12Hz范圍內(nèi)的電壓波動(dòng)值，即使只有額定電壓的1%，其引起的白熾燈照明的閃變，已足以使人感到不舒適，所以選白熾燈的工況作為判斷電壓波動(dòng)值，把電壓變動(dòng)而引起人對(duì)燈閃的主觀感覺叫“閃變”，如圖3所示。

圖3 白熾燈的電壓閃變

電壓閃變又與常見的電壓波動(dòng)不同。

l 電壓閃變是指電壓形上一種快速的上升及下降，而波動(dòng)指電壓的有效值以低于工頻的頻率快速或連續(xù)變動(dòng);

l 閃變的特點(diǎn)是超高壓 、瞬時(shí)態(tài)及高頻次。如果直觀地從波形上理解，電壓的波動(dòng)可以造成波形的畸變、不對(duì)稱，相鄰峰值的變化等，但波形曲線是光滑連續(xù)的，而閃變更主要的是造成波形的毛刺及間斷。

五、電壓波動(dòng)和閃變的措施

通常采取的技術(shù)措施有:

l 改進(jìn)運(yùn)行操作和工藝：電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)等技術(shù)措施，電弧爐電極升降的自動(dòng)調(diào)節(jié)和將爐料中大的廢鋼鐵塊加以破碎等;

l 提高供電能力;架設(shè)專線將大容量沖擊性負(fù)荷用戶接至較高電壓等級(jí)的供電系統(tǒng);

l 安裝補(bǔ)償器：采用快速響應(yīng)的靜止無功補(bǔ)償器或靜止無功發(fā)生器對(duì)負(fù)荷波動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，是最常用的技術(shù)措施。

六、電壓波動(dòng)和閃變等電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)

在電力系統(tǒng)發(fā)展的早期，電力負(fù)荷的組成比較簡單，主要由同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和各種照明設(shè)備等線性負(fù)荷組成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，非線性電力電子器件和裝置在現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。這些設(shè)備的運(yùn)行使得電網(wǎng)中電壓和電流波形畸變?cè)絹碓絿?yán)重，諧波水平不斷上升。另外，沖擊性、波動(dòng)性負(fù)荷，例如電弧爐、大型軋鋼機(jī)等，運(yùn)行中不僅會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，而且還會(huì)產(chǎn)生電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡等電能質(zhì)量問題。如圖4所示為現(xiàn)在必不可少的電力機(jī)車，其運(yùn)行中也會(huì)產(chǎn)生以上現(xiàn)象。

圖4 電力機(jī)車運(yùn)行引起電能質(zhì)量問題

這時(shí)就需要一種設(shè)備去檢測(cè)以幫助我們?nèi)ブ卫?。致遠(yuǎn)電子E6500手持式、E8300和E2000在線式電能質(zhì)量分析儀都可以對(duì)各種電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

其中E6500電能質(zhì)量分析儀是全球獨(dú)家具備錄波功能的電能質(zhì)量分析儀，它可以捕捉故障現(xiàn)場(chǎng)的諧波、電壓波動(dòng)、閃變、功率和三相不平衡等常見的電能質(zhì)量問題，同時(shí)具備瞬態(tài)測(cè)量，錄波分析，逆變器測(cè)試，能耗統(tǒng)計(jì)，需量統(tǒng)計(jì)，污染評(píng)估等高級(jí)功能?？蓽?zhǔn)確定位配電系統(tǒng)即配電盤、開關(guān)箱、變壓器、斷電器、接觸器、保險(xiǎn)絲、電纜、發(fā)電機(jī)、繞組裝備、油枕、UPS等電氣設(shè)備溫度過高、工作異常的原因。是智能電網(wǎng)、新能源、電氣化鐵路和大型工業(yè)電能質(zhì)量必不可少的專業(yè)測(cè)量分析工具，如圖5所示。

圖5 E6500電能質(zhì)量分析儀