GB 12326-2000 电能质量 电压波动和闪变.pdf

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1、GB 12326 2000 前言本标准是电能质量系列标准之一，目前已制定颁布的电能质量系列国家标准有z供电电压允许偏差）(;B 123251990）刊电压允许波动和闪变）（GB12326 1990）刊公用电网谐波CGB/T14549 1993）刊三相电Bi允许不平衡度）（GB/T155431995）和电力系统频率允许偏差）（GB/T15945 1995）。本标准参考了国际电工委员会CIECJ电磁兼容（EMC）标准！EC61000 3-7等（见参考资料，对国标GB12326 1990进行了全面的修订。和GB12326 1990相比，这次修订的主要内容有1 ）将系统电压按高压（HV）、中压（MV）

2、和低压（！，V）划分，分别规定了相关的限值以及对用户指标的分配原则s2）将国标中闪变指标由引用日本t.V.，改为！EC的短时间闪变p和长时间闪变Pi.指标，以和国际标准接轨，并符合中国国情；3 ）将电压波（变）动限值和变动频度相关联使标准对此指标的规定更切合实际波动负荷对电网的干扰影响；4）将原标准中以电压疲（变）动为主，改为以闪变值为主（原标准中AV1，均为推荐值），以和国际标准相对应；5）对于单个用户闪变允许指标按其协议容量占总供电容量的比例分配，并根据产生干扰量及系统情况分三级处理（原标准中无此内容），既使指标分配较合理，又便于实际执行$6）寻入了闪变叠加、传递等计算公式，高压系统中供电

3、容量的确定方法以及电压变动的计算和闪变的评估等内容，并给出一些典型的实例分析；7）对！EC61000 4 15规定的闪变测量仪作了介绍，并作为标准的附录A，以利于测量仪器的统，的整个标准按国标GB/T1. 1和GB/T1. 2有关规定作编写。原标准名称的引导要素“电能质量”英译为“Powerquality of electric energy supply”改为国际上通用的“Powerquality”，并将本标准名称改为电能质量电压波动和闪变。作为电磁兼容（EMC）标准，！EC61000-3 7等涉及的内容相对较多，论述上不够简洁。在国标修订中选取相关内容，基本上删去对概念和原理的解释部分，因

4、为国内将陆续发布等同于！EC61000的EMC系列标准，可作为执行电能质量国家标准参考。对于国标中所需要的一些定义、符号和缩略语，以及相关闪变测量仪规范和闪变CP，.）的表达式等，主要参考了！EC61000-3-3、！EC61000-4-15 须指出，在采用！EC61000相关内容中，本标准对于下列几点作了修改2）按！EC标准，对闪变P，.、Pi.指标，每次评定测量时间至少为一个星期，取99%概率大值衡量。这样规定，在电网中实际上难以执行。本标准中对闪变P，.指标规定取1夭（24h）测量，而且取95%概率大值衡量；对Pi.指标，原则上规定不得超标。2）对于电压变动，除了按变动频度r范围给出限值

5、外，还补充了随机性不规则的电压变动的限值以及测量和取值方法。3）在！EC标准中，除了电磁兼容值外还引入“规划值”，规划值原则上不大于兼容值，是由电力部门根据负荷和电网结构等特点自行规定的目标值，本标准不采用“兼容值”或“规划值”，律用“限值”概1-、。4) !EC; 61000 3 7实际上只对中、高压波动负荷的兼容限值作了规定，对于低压，主要是控制单台260 GB 12326-2000 设备的限值，已由！EC61000 3 3和！EC61000 3 5中作了规定。（国内将有等同标准），在制定本标准时，鉴于中、低压设备兼容值相同（见！EC61000 3 7），而国产低压电气设备大多未按！EC标

6、准检验其电压波动和闪变指标，故将低压也作了现定，以使标准较为完整。本标准从实施之日起，代替GB12326 1990。本标准的附录A、附录B都是标准的附录。本标准的附录C、附录D都是提示的附录。本标准由国家经贸委电力司提出。本标准由全国电压电流等级和频率标准化技术委员会归口。本标准起草单位：国家电力公司电力科学研究院、清华大学、北京供电局、北京钢铁设计研究总院、机械科学研究院。本标准主要起草人：林海雪、孙树勤、赵刚、陈斌发、王敬义、李世林。2GJ 中华人民共和国国家标准GB 12326 2000 电能质量电压波动和闪变代替GB12326 1990 Power quality Voltage fl

7、uctuation and flicker , 1 范围本标准规定了电压波动和闪变的限值及测试、计算和评估方法。本标准适用于交流50Hz电力系统正常运行方式下，由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能引起人对灯闪明显感觉的场合。2 引用标准GB 156-1993 标准电压3定义本标准采用以下定义。3. 1 公共连接点point of common coupling(PCC) 电力系统中一个以上用户的连接处3.2 波动负荷fluctuating load 生产（或运行）过程中从供电网中取用快速变动功率的负荷。例如z炼钢电弧炉、轧机、电弧焊机等。3. 3 电压方均根值曲线U(t)R. M

8、. S. voltage shape,U(t) 每半个基波电压周期方均根值。.m. s. ）的时间函数。3.4 电压变动特性d(t)rela口vevoltage change characteristic,d(t) 电压方均根值变动的时间函数，以系统标称电压的百分数表示。3. 5 电压变动drelative voltage change ,d 电压变动特性d(t）上，相邻两个极值电压之差。3. 6 电压变动频度rrate of occurrence of voltage changes ,r 单位时间内电压变动的次数（电压由大到小或由小到大各算一次变动）。同一方向的若干次变动，如间隔时间小于3

9、0ms，则算一次变动。3. 7 闪变时间t1flicker time ,t, . 一个有时间量纲的值，表示电压变动的闪变影响，和波形、幅值以及频度均有关。3.8 电压波动voltage fluctuation 电压方均根值一系列的变动或连续的改变。3.9 闪变flicker 灯光照度不稳定造成的视感。3. 10 闪变仪flick町meter一种测量闪变的专用仪器（见附录A）。注：一般测量P，.和P，.。国家质量技术监督局2000-04-03批准262 却0012 01实施GB 12326 2000 3. 11 短时间闪变值I飞tshort term severity, P” 衡量短时间若干分钟

10、）内闪变强弱的个统计量值（见附录A）。P，l为闪变引起视感剌激性的通常限值。3. 12 长时间闪变值Plong term severity ,p, 由短时间闪变值P叫推算出，反映长时间（若干小时）闪变强弱的量值（见附录A)3. 13 累积概率函数C飞1mulativeprobability function(CPF) 其横坐标表示被测量值（例如瞬时闪变值），纵坐标表示超过对应横坐标值的时间占整个测量时间的百分数（见图A2）。4 电压变动和闪变的限值4. 1 电力系统公共连接点，由波动负荷产生的电压变动限值和变动频度、电压等级有关，见表10 表l电压变动限值d,% h I LV、MVHV r1

11、4 3 l GB 12326 2000 S 结点A短路时结点B流向结点A的短路容量，罔1中L为波动负荷。当S盯A=O，而SA=5.-ott时，p叫P.,B6. 3 某台设备在系统短路容量为5叫时P.，已知，当短路容量变为5叫时P.，按下式计算：p 公式（4）、（5）、（6）原则上也可用于长时间闪变值的相关计算。7 电压变动的计算对于平衡的三相负荷d电言？100式中t.S，为负荷容量的变化量；s为考察点（一般为PCC）的短路容量。3己知lIll负荷的有功功率和元功功率的变化量分别为t.P，和t.Q，时，则用下式计算2d RLM1,:i:,XL崎%= .100% N 式中！.，、x，分别为电网阻抗

12、的电阻和电抗分量。在高压电网中，一般Xr.RL.则八d r 100% 式（7）（9）中，t.S，、t.P，和t.Q，要根据负荷变化性质确定。对于由某一相间单相负荷变化引起的电压变动J八Qd每一T一100%8 闪变的评估不同类型的电压波动，P.，有不同的评估方法，如表6所列。表6闪变的评估方法电压变动类型各种类型电压技动（在线评估）直接测量!,(t）己确定的所有电压波动仿真法直接测量周期性等间隔电压波动（图2、图3)利用P，I曲线P，.评估方法电压变动间隔时间大于I的电压波动（图4、图5、图6)闵变时间分析法、仿真法、直接测量s. 1 闪变仪. ( 6 ) . ( 7 ) . ( 8 ) ( 9

13、 ) ( 10 ) 各种类型的电压波动均可以用符合！EC61000-4 15的闪变仪直接测量来评估，这是闪变量值判定的基准方法。8. 2 仿真法当负荷变动特性和PCC的系统阻抗已知时，可以计算负荷引起的电压变动d(t），然后由闪变仪的模拟程序求出相应的P，本法需要专门的程序，其精度主要取决于负荷特性的数学模型。s. 3 用户、1曲线分析对F周期性等问隔矩形波（或阶跃波）、正弦波和三角波的电压变动，当已知电压变动d和频度r266 GB 12326 2000 时，叮以利用图2（或表7）由r查出对应于P叽l的电压变动d,m，则：p = . k 式中：F为波形系数。对于矩形波（或阶跃波）F=l；对于正

14、弦波和三角波查图3。d、%r,min d, % r, min d, % r,min F l 10 d ,% 3 0. 3 0. 1 、10 . 、韭、lill 10 10 睛尊Z带莉在. 非自由2国A10 10 10 r,mn 图2周期性矩形（或阶跃）电压变动的单位闪变（P,.=l）曲线表7周期性矩形（或阶跃）电压变动的单位闪变（P.,=l）曲线对应数据3.0 2. 9 2. 8 2 7 2 6 2 5 2. 4 2. 3 2.2 2. I 2.0 0.76 0 84 0 95 I 06 I 20 I 36 !. 55 !. 78 2.05 2 39 2 79 I 7 !. 6 !. 3 !.

15、 4 !. 3 !. 2 I I I 0 0 95 0 90 0 85 4. 71 5. 72 7.04 8 79 11 16 14 44 19 10 26. 6 32. 0 39.0 18. 7 0.70 0. 65 0.60 0 55 0 50 0 45 0 40 0 35 0 29 0 30 0 35 110 175 275 380 475 580 690 795 1 052 1 180 1 400 A:t Id mFd 正弦披，、d - , , 二角被/ l.J 0. 5 ,./ ，, !. 9 3 29 0 80 61. 8 0 40 I 620 。10 2 3 1 5 6 7 8

16、910 2 3 4 5 6 7 8 910 2 3 1 h r,min 图3周期性正弦波和三角波电压波动的波形系数( 11) I 8 3. 92 0 7S 80.5 0 45 l 800 267 GB 12326 2000 s. 4 闪变时间分析法在求P,（或p，）时分别选取产生闪变较严重的10min （或2h）时段的d(t）作分析，把各种变动波形利用波形系数等值为阶跃变动波形，求出闪变时间ff( s）来评估P,（或P，）。对每个波形, = 2. 3 ( Fdm . . ( 12 ) 式中F为波形系数。对于阶跃波F=ls对于双阶梯波、斜坡波、三角波和矩形波，查图4、图5；对于直接起动的电动机，

17、F句1；对于采取缓冲措施的电动机，查图6。AU - - T I F o. 8 0. 2 0. 4 -A AV l n 2 3 5 10 2 3 5 T,ms 10 图4双阶梯波和斜坡波电压变动的波形系数4 l All-F 1. 2 o. 6 ” i , , 、4、工Fd-d / 0. 2 -9Fd- -T 1. 0 0.8 。l o 2 3 5 10 2 3 5 10 T，皿，因5三角波和矩形波电压变动的波形系数2G8 F 1 0 I o. 8 0.6 0. 4 0. 2 。101 GB 12326 2000 _ , 人、IG户、二kI/ /I、咀、kI :Tr厂盲辜百丽；寸一d I I！ :

18、.r.11捕时间T, 2 3 5 102 2 3 10,20 50 tT 400 5 10 2 T1 ,ms 图6具有不同前后沿的电动机起动电压波形系数将规定时段（10min,2 h）内d(t）的t1总和求出，贝tlPJ忌P, 兀60. ( 13 ) . ( 14 ) 闪变时间分析法一般用于电压变动间隔大于ls且电压变动放形为上列几种的组合，所求的P,p值和直接测量结果相比，误差在10%以内。电压变动间隔小于1s ，不推荐用此法。8. 3、8.4中方法仅适用于特定的电压波动场合。些典型的实例分析见附录C69 GB 12326 2000 附录（标准的附录）闪变的测量和计算式A 根据！EC6100

19、0-4 15制造的！EC闪变仪是目前国际上通用的测量闪变的仪器，有模拟式的也有部分或全部是数字式两种结构，其简化原理框图如图Al所示。在主l框2框3框4框5输入适配平方手普通平方S(t在蜡自检信号解调器加权槐波一阶低通滤波统计评价图Al!EC闪变仪模型的简化框图框l为输入级，它除了用来实现把不同等级的电源电压（从电压互感器或输入变压器二次侧取得）降到适用于仪器内部电路电压值的功能外，还产生标准的调制波，用于仪器的自检。框2、3、4综合模拟了汀眼脑环节对电压波动的反应。其中框2对电压波动分量进行解调，获得与电压变动成线性关系的电压，框3的带通加权谑波器反映了人对60WZ30V鸽丝灯在不同频率的电

20、压波动下照度变化的敏感程度，通频带为O.05 Hz 35 Hz ；框4包含一个平方器和时间常数为300ms的低通滤波器，用来模拟灯眼脑环节对灯光照度变化的暂态非线性响应和记忆效应。框4的输出S(t）反映了人的视觉对电压波动的瞬时闪变感觉水平，如图AZa）所示，可对SCt）作不同的处理来反映电网电压引起的闪变情况。进入框5的SCt）值是用积累概率函数CPF的方法进行分析。在观察期内（10min），对上述信号进行统计。图中为了简明起见，分为10级。以第7级为例，由图AZa）几bt，用CPF，代表5值处于7级（或.2）.4p.u.）的时间T，占总观察时间的百分数，相继求出CPF,Ci=l10）即可作

21、出图AZb) CPF曲线。实际仪器分级数应不小于64级。一？了t 0987654 1硕士泻3210 2. - I. 8 C: L 6 问I.1 1.2 I. 0 o. 8 o. 6 o. 1 0.2 。a) 由S(t）曲线作出的CPF曲线示例图AZ2711 GB 12326 2000 !OC 2位民向u50 CPF, 。1 2 3 4 5 6 7 8 9 lbS（级）0 0. 2也10. 6 0. 8 1. 0 l. 2 l. 1 l. 6 l. 8 2. 0 S(P.u.) b) 图A2（完）自c:PF曲线获得短时间闪变值2P时Jo. 031 4Po.1 + 0. 052 5P1十0.065

22、 7P3 + 0. 28P10 + 0. 08P川.( Al ) 式中：Po.1、Pi、矶、Pio、孔。分别为CPF曲线上等于o.1 %、1%、3%、10%和50%时间的S(t）值。长时间闪变值p，.由测量时间段内包含的短时间闪变值计算获得zP卢l士(P,.;) 式中n为长时间闪变值测量时间内所包含的短时间闪变值个数。P“和P，由图Al框5输出。 ( A2 ) 附录B（标准的附录）离压（HVJ总供电害最S阳的估算方法当s，用户接于某单台变压器二次侧母线（PCCJ上时，S1HV即为主变压器的供电容量。对于某些用户（特别是220kV级用户），其PCC可能有多个供电源，5刑v可以用下列方法估算g第一

23、种近似估算g在PCC最大需求日（或计及将来发展），所供给的HV用户总容量为S,Hv，就取为5酬。但当PCC附近有较大的波动负荷时，则按第二种近似估算。第二种近似估算z如图Bl所示。设l为所考虑的结点，2、3为其附近有较大波动负荷的结点。先按第4种估算法，求出S1HVJ、S1HV1,S1HV3，然后求出工频下传递系数K,1 、K,10“传递系数”K，是结点JJ主人lp. u.电压时在2结点引起的电压。K,i午多情况下能很快求出近似的结果。由此得，s,Hv=S,HVI十K2,XS,Hvz+K, 1 S1HV3 271 GB 12326 2000 2 1 3 图Bl第二种近似估算s,HV示意附录C（

24、提示的附录）一些典型的实例分析Cl 轧钢机负荷已知某轧钢机投产后，在供电的PCC上产生周期性电压波动，其波形如图CI所示，该供电点（中压）总的允许短期闪变值c,.,= 0. 72，供电总容量30MVA，轧钢厂的协议供电容量为3MVA，用电同时系数为0.3.试分析轧钢机接网对闪变的影响。20 I I 2% 才105,I lo.s,I r一一寸图CI轧机电压变动示例分析由图CI，在运行周期20s中布2次电压变动，则电压变动频度r=2/20(s) = 6(min ），由和和式仍可知，不满足第一级限值规定。由却2）求出该用户闪变限值E.,=O.72XJ工三二0.5 由图4对于0.5 s斜坡电压变动，查

25、得F=O.3，由式（12）得ti=2. 3(0. 3 2)3=0. 5(s）。IO min内，对于变动106=60次，代人式（13），得g160 0. 5 一寸士7一o. 37 ls，从图4可知，波形系数很小如将其折算为等值阶跃电压变动，其值也很小，可以忽略。在单台绞车开车后6s处有t.Q=4Mvar，根据式（9 ) .相应d,=1%，在45s停车时有t.Q=2. 5 Mvar，相应有d,=O.63%；对矶和d，分别按60s周期（p r= 1次min）考虑。查图2得d=2.7%（对应P,= 1），则由式（11ld1产生P,E . 结论需要作第二级评定。本倒也可以用闪变时间分析：由式（12）求出

26、tn=2.3Xl=2. 3(s),tri=2. 3 0. 633=0. 575（吵，三台们10m叫:i:t,= LtH + :i:山川2.31川5川问6叫，代人式川P,=J军o. 524 E.，.其结论基本上和直接用P，分析一致。C3 电弧炉负荷交流电弧炉在运行过程中，特别是在熔化期，随机旦大幅度波动的无功功率会引起供电母线电压的严重波动，并构成闪变干扰。图C3为最简化的电弧炉等值电路单线图。圈中u，为供电电压；x，为电弧炉供电回路的总阻抗包括供电系统、电炉变压器和短网阻抗）;R为回路的总电阻，以可变的电弧电阻RA为主；P十jQ为电路复功率。Q D B E u, P+iQ A也Mu F c :

27、A s,12 p 。图C3最简化的电弧炉等值电路的单线图图C4电弧炉运行的功率团团273 GB 12326 2000 不难证明，当R变化时，电弧炉运行的功率P、Q如图C1所示，按半圆轨迹移动，其直径。ISd二TT 云为理想的最大短路（且二0）容量。图中A为熔化期的额定运行点，rp为相应的回路阻抗角，co叩俨0.7 o. 85; B点为电极三相短路运行点，此时R八二0rp d为短路回路阻抗角，cosrplo.1 0. 2 0 预测计算时可以取最大元功变动量：llQm . =CEE CBsin钧一互sinrp飞D(sin2但sincp,) ( CJ l 则有ClQm,.= Sd(sin吼一sinr

28、p,)由于日inj%母l，则ClQm句Sdcosrp,. ( cz ) 实际上电弧炉在熔化期电极和炉料（或熔化后钢水）接触可以有开路（R=oo，对应与0点）和短路(R, = 0 ,R埠。，对应于D点）两种极端状态，当相继出现这两种状态时则得到ClQm,. S d C C3 ) 由式（Cl）（C3）代人式（9）即得到相应的d，其中由式（ClJ、（C2J得到的称为“最大无功功率变动量”，电弧炉引起PCC电压变动，一般可以用此值作为预测值，对照表l中限值（标有“铃”h由式（C3）得到的称为“短路压降V，此值为理论上最大的d阳。交流电弧炉引起的闪变大小主要和d（或d，）有关，但也和冶炼的工艺、炉料的状

29、况有关，可以粗略地用F式预测：P,. = o. 5d ( C4 J 或P,.,m,.) = Q. 5dm,. C C5 ) 直流电弧炉是将三相交流整流为直流，采用单电极冶炼。直流电弧电流比交流要稳定，因此对电网的干扰要明显小于交流电弧炉，其产生的电压波动和闪变约为同容量交流炉的一半。附录D（提示的附录）参考资料l J !EC 61000 3 3: 1994 Electromagnetic compatibility (EMC) Part 3: Limits Section 3: ,imita tion of voltage fluctuations and flicker 1n low vol

30、tage supply systems for equipment with rated current 16 A 2 !EC 61000 3 5: 1994 Electromagnetic compatibility (EMC)-Part 3: Limits Section 5 c Limita tion of voltage fluctuations and flicker in low-voltage power supply systems for equipment with rated current greater than l 6A 3 !EC 61000 3 7:1996 E

31、lectromagnetic compatibility (EMC) Part 3:Limits-Section 7,Assess ment of emission limits for fluctuating loads in MV and HV power systems-Basic EMC publica tion 4 !EC 61000 4 15:1997 Electromagnetic compatibility (EMC) Part 4:Testing and measurement techniques-Section 15 :Flickermeter Functional and design specifications 274