电能质量检测方法

一、参考标准

GB12325-2003《电能质量、供电电压允许偏差》

GB12326-2000《电能质量、电压波动和闪变》 GB/T14549-1993《电能质量、公用电网谐波》

GB/T15543-1995《电能质量、三相电压允许不平衡度》 GB/T15945-1995《电能质量、电力系统频率允许偏差》 GB/T18481-2001《电能质量、暂时过压和瞬态过电压》

二、电能质量评价指标

2.1、三相不平衡：

指三相电力系统中三相不平衡的程度。A、B、C三相间幅值不相等，之间相位不是120度。 2.2、短时电压中断：

当电压均方根值降低到接近于零时，称为中断。持续时间较长称为长时间中断，而持续时间较短称为短时间中断。

2.3、短时电压下降：

指供电电压有效值突然降至额定电压的0.9-0.1p.u，然后又恢复正常电压，持续时间一般为0.5个周波到1min.。又称为电压跌落。

2.4、短时电压上升：

工频条件下，电压或电流的有效值上升到额定电压的1.1-1.8p.u，然后又恢复正常，持续时间一般为0.5个周波到1min.。又称为电压突起。

2.5、电压波动与闪变：

电压均方根值一系列相对快速变动或连续改变的现象。变化周期大于工频周期，在电力系统中这种现象可能是多次出现，变化过程可能是规则的、不规则的，或是随机的。闪变：电光源的电压波动造成灯光照度不稳定的人眼视觉反应称为闪变。 2.6、谐波、间谐波、次谐波：

波形频率为基波频率的整数倍。非工频频率整数倍的周期性电流的波动，称为延续谐波，根据该电流周期分解出的傅里叶级数得出的不是基波整数倍频率的分量，称为简谐波。频率低于工频的简谐波又称为次谐波。 2.7、直流偏移：

任何一个波形畸变的周期性非正玄波电压、电流，对其进行傅里叶级数分解，除了得到与基波相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分称为谐波；以及频率等于0的分量，这部分称为直流分量，也称为直流偏移。

2.8、过电压、欠电压（电压偏差）：

指实际电压对于标称电压的偏离程度，通常用相对误差来计算。

2.9、暂态电能质量扰动：

主要表现形式为，浪涌、暂态脉冲、暂态振荡、电压跌落、毛刺或尖峰、电压突起、电压中断、电压闪变。

2.10、功率因数：

有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数。反映电气设备的实际可用容量。

2.11、供电可靠性：

电力系统在一定时期内，能够保持对用户连续充足供电的能力。

三、影响电能质量因素的产生原因、危害及处理方法

类型 频率偏差 电压偏差 性质 稳态 稳态 特征指标 频率偏差 电压偏差 产生原因 发电机转速变化 过负荷、无功过剩，电源电压偏高 危害 1、 产生电机转速偏差 2、 通讯设备误码率上升 解决方法 发电机调速 1、 设备运行性能恶化，效率降低。 变压器调压、稳2、 设备寿命降低、损坏。 压器稳压、无功3、 生产效率降低。 补偿 4、 电压不稳、电压崩溃。 5、 影响产品质量和产量。 6、 绝缘受损。 7、 有功损耗、无功损耗、电压损耗增加。 1、 线路损耗加大。 无功补偿 2、 线路过载，引起跳闸或故障。 3、 变压器的铜损加大，发热量大。 4、生产成本增加。 功率因数过低 谐波 稳态 功率因数、无功功率过无功功率 大 稳态 谐波频谱、非线性负荷、1、 设备产生附加损耗。 有源、无源滤波 信号波形、固态开关负2、 影响电气设备的正常工作。 失真度 荷 3、 电机产生机械振动和噪声。 4、 电气设备产生局部严重过热， 5、 电网谐振。 6、 继电器保护和自动装置误动作。 7、 电气测量仪表计量不准确。 8、 干扰通讯系统。 不平衡度、三相不平衡负序有效负荷 值、零序有效值 持续时间、调速驱动器 幅值 波动幅值、电弧炉、电机1、 电子设备损坏。 静止无功补偿 2、 继电器保护和自动装置误动作。 3、 变压器铁损加大、发热、容量减小。 4、 加大用户用电量，费用增加。 1、 计时器计时错误 2、 干扰通讯 1、 伺服电机运行不正常。 电容器、隔离电感 静止无功补偿 三相不平衡 稳态 电压缺口 电压稳态 稳态 波动与闪变 暂态振荡 暂态脉冲 短时电压变动 暂态 出现频率、启动 调制频率 波形、峰值、持续时间 2、 设备产生谐振、造成设备损坏。 3、 计算机工作不正常、电机反转。 滤波器、隔离变压器、避雷器 避雷器 线路、负荷、1、 设备绝缘破坏。 电容器组的2、 损坏电力电子设备。 投切 1、 设备绝缘损坏 2、 击穿电子设备 3、 降低电子设备使用寿命 暂态 上升时间、闪电电击线峰值、持续路、感性电路时间 开合 幅值、持续时间、瞬时值、发生时间 暂态 远端发生故1、 影响特殊行业的生产过程，降低障、电机启动 生产效率和产品质量，造成经济损失。 2、 计算机工作不正常，电机堵转 3、 降低元器件使用寿命，击穿电子设备。 4、 造成设备损坏。 UPS电源、动态电压恢复器 噪声 稳态、幅值、频谱 接地故障、固暂态 态开关负载 稳态（持续） 有效值、时间 1、 微处理器控制设备工作不正常。 接地、滤波器 2、 干扰通讯设备。 3、 损耗增加。 持续断电 故障、误操作 1、 系统的有功和无功平衡遭到破自动重合闸，启坏。 用备用电源。 2、 可能导致系统频率和电压崩溃。 3、 导致生产停顿和生活混乱。 4、 危及人身和设备安全。 地磁干扰、半波整流 1、 变压器偏磁，发生磁饱和。 2、 引起变压器铁芯附加发热。 3、 引起接地及其它连接设备的电解腐蚀。 隔离电容、滤波器 直流偏移 稳态 幅值 四、电能质量的现场检测方法

4.1、使用设备及分析软件

1）电能质量检测仪CA8335系列+DataView软件。 2）三相电能质量记录仪 Fluke 1735 +Power Log软件。 3）三相电力质量分析仪 Fluke 43 4）测温仪。

5）PSCAD电力系统仿真软件，可以研究电力系统暂态、谐波分析。 6）matlab7.0.4电力仿真软件。

4.2、现场测试位置选择

工厂或单位电力电源进线端，或适合安装无功补偿、滤波器的位置。

4.3、检测方法

使用专业测量设备（如Fluke）可直接测量计算闪变、电压暂降、电压暂升、中断、瞬

变、不平衡、谐波、间谐波、信号电压、RMS有效值、功率、功率因数和电能量等电能质量参数。这些测量结果可根据相关标准判断合格与否。以下针对设备不能直接给出测量结果的项目，和测量中需要注意的事项做具体的补充。 1）频率变动及频率偏差

使用测量设备一定时间内，测量频率变化过程中相邻两个频率极值（极大值、极小

值），这两个极值之差即为频率变动值。参照标准，频率变动值一般不得超过±0.2Hz 测量出系统频率的实际值和标称值之差，即为频率偏差。参照标准，频率偏差值一

般不得超过±0.2-0.5Hz。 2）电压偏差

使用专业设备测量系统中的实际电压后，用相对误差的计算公式计算电压偏差值。参考标准，35KV及以上为正负偏差绝对值之和不超过10%；10KV及以下三相供电电压为±7%；220V单相供电为+7% - -10% 监测点电压合格率计算：V= TC / T *100%=(1- Ts / T)*100% (T电压监测总时间；TC 电压合格时间；Ts 电压超限时间) 3）存在谐波的系统中如何修正功率因数 功率因数是维护用电效率的重要标准，功率因数的提高可以帮助工厂避免重要设备的不稳定运行或损坏。提高功率因数的办法一般采用电容器减小电压和电流之间的相位，但电容器可能会导致元器件或电子设备的损坏，谐波通常会对功率因数产生一些奇怪的影响。何时需要安装无功补偿电容，没有一个简单完整的公式可以遵循。它取决于电路负载是纯阻性、感性、容性，这些负载是线性还是非线性。而且要考虑谐波的影响，如果谐波的水平较高，无功补偿电容可能会损坏。所以对系统的修正一定要经过全面的考察，对配电系统进行修正以提高功率因数和降低谐波必须向有经验的电气专业人员咨询。 利用电力质量分析仪测量数值比较分析：

A、测量检测点的全功率因数（PF）和位移功率因数（DPF）,如果读数相近或相同，说明功率因数的降低主要不是谐波的原因。此时可以利用无功补偿电容减小位移，提高功率因数。

B、如果PF比DPF低10%或更多，那么功率因数可能是谐波电流造成的。

C、利用Fluke43测量仪显示馈线电流的谐波柱图。该图形将指示电路谐波失真度是否降低了功率因数。 D、如果谐波水平比较显著，电气专业人员可能要考虑使用补偿滤波器减少谐波电流。一种方法就是在非线性负载的线路中串联电抗器，从而降低谐波提高功率因数PF。如果适当，有资格的电气专业人员可以考虑安装无功补偿电容。 无功补偿的注意事项：无功补偿电容与配电网的感性电抗在高于基波的某些频率可能形成谐振电路。如果没有谐波电流通常不会出现什么问题。如果由于电子装置引起谐波电流，使无功补偿谐振就有可能导致过电压的发生。这种情况多数情况发生在负载停机的过程中。

如果利用补偿电容将位移功率因数DPF提高到0.95，系统很可能在5次谐波或7次谐波发生谐振。当这种情况时电压升高，并有可能超过补偿电容或其他元器件的额定电压而导致不稳定的运行故障。利用万用表或谐波测试仪测量流过电容的有效值电流。如果电流在电容器的额定范围内，谐波电流可以忽略。同时电容器端检查谐波电压。如果数值较高，达基波的百分之几，就需要进一步检查电容器的5次和7次谐波电流。如果谐振导致系统出问题，可以在电容器上串联一个小电感，使谐振频率不在系统谐波频率之内。 4）谐波的检测

谐波是产生反向功率因数的主要原因，即使用电单位利用节能设备降低能源消耗，高水平的谐波也会将其能源节约抵消。那么如何检测谐波则是下一步处理谐波问题的关键。 检测谐波可以按照下表的指导，在用电单位一步步进行工作。首先，建议检查表中所列的位置有没有出问题的迹象，然后按照测试程序进行。 位置 变压器附近的单相插座 谐波的影响 在公共的中线中3次奇数倍谐波会进行代数叠加 谐波可导致热磁式断路器动作；可导致峰值感应断路器在低电流动作，或当峰值低于正常值时断路器动作失灵。 危害 电流可能会感应到变压器的一侧造成过热或故障。 测试程序 1、 测量变压器二次侧的相电流和中线电流。 2、 观察相电流中各次谐波的数值。 3、 在变压器二次侧决定相电流的K因数 补救方法 变压器降载；加滤波器；或更换新K因数变压器 负荷中心断路器 断路器故障1、 检查负荷中心相电压的动作，或导致平峰 关键设备停2、 测量馈线导体电流，验证机；或危险的配电柜在负载的额定范热设备损坏。 围内运行。 3、 测量馈线中线电流，数值较高说明有谐波存在。 4、 将测量电流与导体、接线板、母线的额定值进行比较。 5、 比较单独的分支电路与断路器的额定值 危险的过热短路，或电路中断 1、 感觉导管是否过热 2、 测量馈线中电流，如果电流过高，将测量值与导体、接线板、母线的定额值进行比较 3、 测量相电流的谐波失真总量 1、 在电机端子测量电压的有效值和铭牌上额定值进行比较。 2、 观察相电压间的不平衡 3、 观察电压波形是否有明显失真 4、 测量谐波失真总量（电机满载应小于5%） 5、 查看电压谐波图谱。如果有比较大的3次谐波，可能是照明镇流器或插座负载引起。 6、 如果有大的5次谐波，谐波原因可能是电机或其平衡负载，安装零序谐波滤波器（仅在特殊条件下）。利用满足非线性负载的断路器。 照明电路导管 谐波引起的过热可能引起导体绝缘损坏 减少每个导管的导线数量，安装低谐波的电子镇流器。 感应电机 谐波可能通电机损坏或过电机循环。烧毁 负序谐波电流将降低电机转矩。 重新分配负载或安装谐波滤波器。 他非线性负载 无功补偿电容 与感性阻抗在高于基波的某些频率形成谐振电路。 虽然用来修1、 检查电容器的谐波电流，去掉电容器安装线路电正功率因数，5次和7次比较典型 抗器，或安装特殊设计在谐波出现2、 检查值得怀疑的电机的的无功补偿网络 时可能损坏。 驱动相电流，看是否有大的5次谐波。 5）设施配电系统检查

电压波形测量：正常为正玄波。波形平顶、畸变等则为不正常

电压有效值测量：有效电压可能会过高或过低，电压下降和回路负荷及源阻抗有关系，

实际暗示了导线的长度和直径有问题，自支回路断路器到最远端的插座电压极限值应为3%，总电压降应小于5%

插座中线对地电压注意事项：插座处电压2V或更低的对地电压是正常的，几伏或更高

说明存在过载，5V是上限值。

一个带有负载的电路中存在一定的中线对地电压是正常的，如果电压

接近于0V，则需要怀疑是否插座或子配电盘存在非法中线对地链接。任何在变压器或主配电盘以外位置进行的中线接地，都应该消除。以防止通过接地导体而返回电流。

共用中线问题：一些建筑物在电气接线时使用两相或三相共用一条中线，然后分支线路

中重复使用这一条中线，这样来自非线性负载的零序电流（主要是三次谐波）会进行算术相加，并在中线上返回。会引起中线电流过大引起导线发热，造成安全隐患。另外过高的中线电流还会引起较高的中线对地电压，中线电压的提高实际就造成了中线对火线电压的降低，那么加到负载上的电压就会降低，负载的实际功率就降低。

解决的办法就是为每个分支电路拉出单独的中线。 测量方法：（配电盘）目视检查---是否有非法接地；是否有导线过热现象，如发生褪色的的

导线接头等；检查是否有共用中线情况，判断的方法是检查中线数目是否等同于相线数；

测量---馈线电流，检查每一相以确保没有过载，并确定没有过度的不

平衡；测量中线馈线电流；测量中线对地电压；测量中线对火线电压；测量分支电路中线电流；测量短路器的触点压降，正常为20-100mV。

变压器测量---测量变压器发热量，确保在正常的范围内。并检查变压

器的接地系统是否正常；测量变压器每一相的KVA值，三相相加后和变压器的铭牌值进行比较翼确定%负载，如果变压器负载超过50%，则要检查3次（三相供电）、5次、7次谐波（单相供电），谐波太高就需要给变压器强制降温或降额，