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简介
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电压波动与闪变 The Voltage Fluctuation and Flicker 电压波动与闪变 1）电压波动与闪变概述 2）电压波动与闪变产生原因 3）电压波动与闪变的危害 4）电压波动与闪变的测量 5）电压波动与闪变的抑制措施 电压波动与闪变概述 一、电压波动定义 波动幅值不超过10%的周期性电压变动。 通常，这个变化值远小于大部分电气设备敏感限制，因此只在少数情况下才会发生运行上的问题。 电压波动 二、电压波动的量度 由于部分负荷在正常运行时出现冲击性功率变化，造成实际电压在短时间里较大幅度波动，并且连续偏离额定电压，所以也称为快速电压变动。电压波动值为一系列电压有效值的两个极值之差，且用其相对值的百分数表示： 通常以 d 的大小作为电压波动的量度。 电压变动特性曲线四种基本形式 电压波动与闪变概述 四、电压波动波动值计算 电压闪变是电压波动的一种特殊反映 电 压变动量遵循下面规律: 在10 kV 以上系统中， 由于R 远小于X ， 故有 电压波动与闪变概述 ΔQ——无功功率的冲击量，Mvar; Sk——供电母线最小短路容量，MVA。 闪变概述 一、闪变定义 电光源的亮度或光谱分布随时间波动造成的不稳定视觉感受。换言之，闪变是指人视觉系统在光源光照强度变化时产生的不适应。 闪变现象由两种要素构成，即造成光照强度变化的电压波动以及感受这些变化的人。 电压波动与闪变概述 二、闪变觉察率F 依据IEC推荐的实验条件，采用不同波形、频率、幅值的调幅波并以工频电压为载波向工频230V、60W白炽灯供电照明，闪变觉察率为 式中 A——没有觉察的人数；B——略有觉察的人数； C——有明显觉察的人数；D——难以忍受的人数。 电压波动与闪变概述 闪变觉察率超过50％，则说明半数以上的实验观察者对电压波动有明显的或难以忍受的视觉反映。 三、瞬时闪变视感度S（t） 为反映人的瞬时闪变感觉水平，用闪变强弱的瞬时值随时间变化来描述，即瞬时闪变视感度S（t）。它是电压波动的频度、波形、大小等综合作用的结果，其随时间变化的曲线是对闪变评估衡量的依据。 通常规定闪变觉察率F＝50%为瞬时闪变视感度的衡量单位，对应的称之为S（t）＝1觉察单位。 若s（t）＞1觉察单位，说明实验观察者中有更多的人对灯光闪烁有明显感觉，则规定为对应闪变不允许水平。 闪变概念与定义 四、视感度-频率特性K(f) ①闪变的觉察频率范围：1—25Hz ②闪变的最大觉察频率范围：0.05-35Hz（其上下限值称为截止频率） ③闪变的敏感频率范围：6—12Hz ④闪变的最大敏感频率：8.8Hz ⑤为了从本质上认识电压波动引起的人对照度波动的频率特性，引入了视感度系数K(f)，它是在觉察单位下，最小电压波动值与各频度电压变动值的比， 闪变概念与定义 不难看到，在S=1（觉察单位）时，对应闪变的最大敏感 频率8.8Hz存在有电压波动d(%)最小值（如表4－2中，8.8Hz对应有 电压波动值d(%)最小，为0.250。所以有，K（f）〈=1。 图4－8给出了在正弦电压波动 条件下，由试验数据描绘出的 视感度系数频率特性曲线。 矩形电压变动对闪变察觉的的限制 电压波动与闪变产生原因 在实际运行中，由于波动性负荷功率因数低，无功功率变动量相对较大，并且功率变化过程快，所以波动性负荷是引起电压波动的主要原因。 （1）电弧炉等波动性负荷则会引起供电点出现连续电压波动，并且是无规律的随机电压波动； （2）轧钢机和绞车等负荷的电动机频繁启动和焊机等负荷的间歇通电，会引起时常电压波动，并且是有一定规律的周期电压波动。 电弧炉引起电压波动录波图 电压波动与闪变产生原因 此外，还有下列故障可能引起闪变 (1)系统发生短路故障，引起电网电压波动和闪变； (2)系统设备自动投切时产生操作波的影响，如备用电源自动投切，自动重合闸动作等； (3)系统遭受雷引起的电网电压波动等。 电压波动限值 国标中以典型的电弧炉负荷为对象设定了电压波 动的极限值（实际上，电压波动限值很少考核， 而代之以闪变值作为主要指标）。 电压波动与闪变的危害 （1）照明灯光闪烁，影响人的视觉； （2）电视机画面不稳定； （3）电动机的转速不稳定； （4）对电压波动较敏感的工艺过程或试验结果产生不良影响； （5）导致电子仪器和设备、计算机系统、自动控制生产线以及办公自动化设备等工作不正常，或受到损坏。 电压波动与闪变的测量 目前国际上有代表性的三种原理类型的闪变测量仪器: 1、日本的闪变仪 2、英国的ERA电弧炉闪变测量仪 3、国际电工委员会（IEC）和国际电热协 会（UIE）推荐的闪变仪。 IEC闪变测量方法 一、电压波动的检测法 闪变测量推荐方法 分析仅含单一频率的调幅波对工频载波的调制，因此调制波解析式为 其中， —工频载波电压的幅值， — 调幅波电压的调制系数， —工频载波电压的角频率， —调幅波电压的角频率 闪变测量推荐方法 调制波电压自乘求平方，有 可以看出，调制波电压的平方项含有以下频率分量， 闪变测量推荐方法 若利用0.05-35Hz的带通滤波器滤除其中的直流分量和工频及以上频率的分量，并考虑到存在调幅波电压的倍频分量，由于其幅值远小于调幅波的幅值，可忽略不计，便可近似获得加权的调幅波电压， 电弧炉用电特性分析 由于电弧炉炼钢在技术经济上的优越性，工业生产采用交流电弧炉已日益增多，单台容量也不断增大，因此电弧炉对供电系统的干扰也愈加突出--交流电弧炉是供电系统各类功率波动性负荷中对电压特性影响最大的负荷。 其不利影响主要包括有功功率和无功功率冲击性快速变化引起的电压波动和闪变，电弧电阻的非线性导致的电力谐波畸变，以及三相负荷不对称带来的供电系统动态不平衡干扰等。 电压波动与闪变的抑制措施 （1）提高供电电源的电压等级，以提高与电网公共连接点的短路容量，使其对电网的影响限制在允许的范围内； （2）采用SVC装置，使其多项指标限定在允许的范围内。 采用SVC装置抑制闪变原理 TCR 型静止无功功率补偿装置原理图 采用SVC装置抑制闪变原理 由于电容器C 为固定值， 所以超前的无功功率QC 为固定值， 当负载滞后而无功功率QF变化时， 可以连续控制滞后无功功率QL ， 使( QC- QL) 变化。即不管负载的无功功率QF 如何变化， 总要使由系统供给的无功功率QS= QF + QL - QC≈常数， 以限制电压的闪变。 采用SVC装置抑制闪变原理 TCR是由一对相反极性并联的晶闸管(串)和控制的电抗器串联组成。 一般用控制角α来表示晶闸管(串)的触发瞬间，它是从电压过零点到触发时刻的角度，它的大小决定了流过电抗器电流f的大小，相当于改变电抗器的电抗值。 采用SVC装置抑制闪变原理 SVC中的可控部分（TCR）： （1）由可控硅阀和空心线性电抗器构成 （2）控硅的触发角可在90—180范围内变化，使TCR的无功功率Q从100%变化到0 （3）TCR触发角和导通角之间的关系式： （4） TCR基波电流有效值为： TCR中的无功控制 间谐波对电压波动影响 一、单个间谐波对电压有效值的影响 ΔU -------电压波动有效值; U--------间谐波成分幅值; m------- 间谐波相对幅值; fI--------基波频率；fIH--------间谐波频率 单个间谐波对电压有效值的影响 1、电压有效值的波动水平和间谐波成分的幅值是成正比关系的 2、随着间谐波频率的增大，电压有效值的波动水平趋向于越来越小，并且在各谐波频率处有效值的波动水平为零。 二、一对间谐波对电压波动的影响 左图是电压基波频率50HZ，有效值为70.721V，低频次间谐波频率为55HZ，相对幅值均为3%时的波形。 通过左图，可知当其间谐波频率接近奇数次倍数的谐波时，其波形包络线在正负两个方向上同时膨胀或缩减。 左图是电压基波频率50HZ，有效值为70.721V，低频次间谐波频率为105HZ，相对幅值均为3%时的波形。 左图可知，如果频率接近偶次倍谐波，其波形包络线将呈现正弦变化。 电压波动与闪变尚待开展的研究 （1）随着时代的发展，照明技术与设备也在进步。不同灯具具有不同的光照特性，它们对电压波动的敏感响应怎样？人的视觉反应又有什么变化？ （2）照明采用不同电压等级后的频率特性有什么变化？灯眼脑反映链又如何描述？
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