智能建筑电能质量标准的研究

北极星电力网技术频道作者:电力论文3 2007/12/24 18:44:09

关键词: 电能质量智能建筑建筑

摘要文章在分析电能质量的主要指标和智能建筑对电能质量的基本要求的基础上，结合智能建筑的特点给出了智能建筑电能质量标准建议值及相关指标的计算方法。

关键词智能建筑电能质量标准建议值

１智能建筑对电能质量的基本要求

１．１电能质量的主要指标
电能质量（ＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙ）是指公用电网供至用户受电端的交流电能质量，对其衡量的主要指

标有：
（１）第ｈ次谐波电压含有率ＨＲＵｈ：
ＨＲＵｈ＝×１００％（１）
式中：
Ｕｈ——第ｈ次谐波电压有效值；
Ｕｌ——基波电压有效值。
（２）第ｈ次谐波电流含有率ＨＲＩｈ：
ＨＲＩｈ＝×１００％（２）
式中：
Ｉｈ——第ｈ次谐波电流有效值；
Ｉｌ——基波电流有效值。
（３）谐波电压含有量ＵＨ
ＵＨ＝（３）
（４）谐波电流含有量ＩＨ：
ＩＨ＝（４）
（５）电压总谐波畸变率ＴＨＤｕ：
ＴＨＤｕ＝×１００％（５）
（６）电流总谐波畸变率ＴＨＤｉ：
ＴＨＤｉ＝×１００％（６）
（７）注入公共连接点的谐波电流限值Ｉｈ：
Ｉｈ＝×Ｉｈｐ（７）
式中：
Ｓｋ１——公共连接点的最小短路容量，ＭＶＡ；
Ｓｋ２——基准短路容量，ＭＶＡ；
Ｉｈｐ——第ｈ次谐波电流允许值。
（８）供电频率允许偏差，电力系统频率偏差Ｅｆ：
Ｅｆ＝ｆ－ｆｈ（８）
式中：
ｆ——实测电力系统频率，Ｈｚ；
ｆｈ——电力系统频率规定值，我国工频为５０Ｈｚ。
（９）供电电压允许偏差，电压偏差ｅｕ：
ｅｕ＝×１００％（９）
式中：
ｕ——实测电压，ｋＶ或Ｖ；
ｕｈ——电能计量点的额定电压等级，ｋＶ或Ｖ。
（１０）供电电压允许波动和闪变
①电压变动ｄ：
ｄ＝×１００％（１０）
式中：
ΔＳｉ——负荷容量的变化量；
Ｓｓｃ——考核点的短路容量。
某一相间单相负荷引起的电压变动为：
ｄ＝×１００％（１１）
②电压闪变，短时间闪变值Ｐｓｔ：
Ｐｓｔ＝Ｆ×（１２）
式中：
Ｆ——电压变动曲线ｄ（ｔ）的波形系数；
ｄｌｉｍ——Ｐｓｔ＝１时的电压变动。
（１１）供电三相电压允许不平衡度，三相不平衡度εｕ：
εｕ＝×１００％（１３）
式中：
ｕ２——三相电压正序分量的有效值；
ｕ１——三相电压负序分量的有效值。
相间单相负荷引起的不平衡度εｕ
εｕ＝×１００％（１４）
式中：
ＳＫ——公共连接点的三相短路容量，ＭＶＡ；
ＳＬ——单相负荷容量，ＭＶＡ。

１．２智能建筑对电能质量的基本要求
智能建筑中，用电负荷以计算机、网络和现代通信系统以及大量的电子设备、电力电子设备等对谐波敏感的非线性负荷为特征，对供电质量有特别严格的要求。实践表明，来自供电系统的多种异常波形对敏感的电子设备的正常运行均构成严重威胁，严重的甚至会毁坏硬件、丢失数据，所造成的经济损失是巨大的。为保证电子设备和楼宇智能化系统正常运行及信息通信的可靠无误，应对智能建筑配电系统提出如下基本要求：

（１）供电不中断，即使一周波的中断也不允许；
（２）对来自电网和来自负载的各种电磁干扰加以抑制，将电能质量的主要指标：供电频率的允许偏差、三相不平衡度、电压允许偏差、谐波电压、谐波电流限制在一定范围，以便为对电磁干扰敏感的电子设备提供纯净的电源。
２智能建筑电能质量指标分析及计算
目前，美国、英国、瑞典等许多国家以及国际大电网会议（ＣＩＧＲＥ）和国际电工委员会（ＩＥＣ）都相继制定并颁发了有关电能质量的标准，国外的这些标准不适合我国国情，更不适合智能建筑。我国自１９９０年至２０００年也制订和颁布了下列电能质量标准：
（１）《供电电压允许偏差》（ＧＢ１２３２５－１９９０）；
（２）《公用电网谐波》（ＧＢ／Ｔ１４５４９－１９９３）；
（３）《三相电压允许不平衡度》（ＧＢ／Ｔ１５５４－１９９５）；
（４）《电力系统频率允许偏差》（ＧＢ／Ｔ１５４５９－１９９５）；
（５）《电压波动与闪变》（ＧＢ１２３２６－２０００）。
对智能建筑而言，供配电电压在３５ｋＶ或１０ｋＶ及以下电压等级，而大量的非线性负荷形成的谐波源接于３８０／２２０Ｖ的配电网，上述国家标准的许多电能质量指标限值不适宜。因此，在国家尚未颁布智能建筑电能质量标准之前，提出智能建筑电能标准的建议值是非常必要的。
（１）智能建筑电能质量标准建议值见表１；
（２）注入公共连接点谐波电流允许值的计算。
①表３中数据系指公共连接点的所有用户向该公共点注入的各次谐波含量，其值是按表３中的标准短路容量计算得出，即：
Ｉｈ＝（１５）
式中：
Ｉｈ——第ｈ次谐波电流允许值，Ａ；
ＨＲＵｈ——第ｈ次谐波电压含有率，％；
Ｓｋ——电压公共连接点的三相短路容量，ＭＶＡ；
ｈ——谐波次数。
②当实际短路容量不同于表３中基准容量时，按下式进行换算
Ｉｈ＝Ｉｈｐ（１６）
式中：
Ｓｋ１——公共连接点的最小短路容量，ＭＶＡ；
Ｓｋ２——表３中基准短路容量，ＭＶＡ；
Ｉｈｐ——表３中第ｈ次谐波电流允许值，Ａ；
Ｉｈ——短路容量为Ｓｋ１时的电流允许值，Ａ。
同一公共连接点允许第ｉ个用户注入的第ｈ次谐波电流允许值
Ｉｈｉ＝Ｉｈ（）（１７）
式中：
Ｉｈ——按式（１６）换算后的第ｈ次谐波电流允许值，Ａ；
ＳＴ——公共连接点供电设备容量，ＭＶＡ；
Ｓｉ——第ｉ个用户的用电协议容量，ＭＶＡ
α——相位叠加系数，按表４取值。

（３）不同谐波源的谐波电流叠加计算。
当不同的单相谐波源接于同一单相，其谐波电流允许值为不同谐波源的谐波电流叠加。

当电网中两个谐波源分别产生同次谐波电流及之间的相位角确定时，合成的同次谐波电流为：
Ｉｈ＝（１８）
式中：
Ｉｈ——合成后的第ｈ次谐波电流允许值，Ａ；
Ｉｈｉ——第ｉ个第ｈ次谐波电流允许值，Ａ（查下页表５）；
Ｉｈｊ——第ｊ个第ｈ次谐波电流允许值，Ａ（查下页表５）；
ｈ——Ｉｈｉ与Ｉｈｊ之间的相位差。
但是在许多情况下，谐波电流的相位关系都具有一定的随机性，因而合成的同次谐波相量的幅值也具有很大的不确定性。
针对矩形波的特征谐波如图所示。假定同次谐波之间的相位具有正态分布，可导出如下合成公式：
Ｉｈ＝（１９）
式中系数Ｋｈ见表６。当同次谐波相位角不确定时用式（１９）作合成计算。＆

参考文献
1李令冬.张昊等.城市楼宇供电系统中的电能质量问题.《2002上海电能质量国际研讨会会议资料》[FS:PAGE]
2吴竞昌.供电系统谐波.中国电力出版社，1998
3王兆安.杨君.刘建军.谐波抑制和无功功率补偿.机械工业出版社，1998

来源：中国电能质量

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