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電壓波動與閃變The Voltage Fluctuation and Flicker   電壓波動與閃變 1）電壓波動與閃變概述 2）電壓波動與閃變產(chǎn)生原因 3）電壓波動與閃變的危害 4）電壓波動與閃變的測量 5）電壓波動與閃變的抑制措施 電壓波動與閃變概述 一、電壓波動定義 波動幅值不超過10%的周期性電壓變動。 通常，這個變化值遠小于大部分電氣設(shè)備敏感限制，因此只在少數(shù)情況下才會發(fā)生運行上的問題。 電壓波動 二、電壓波動的量度 由于部分負荷在正常運行時出現(xiàn)沖擊性功率變化，造成實際電壓在短時間里較大幅度波動，并且連續(xù)偏離額定電壓，所以也稱為快速電壓變動。電壓波動值為一系列電壓有效值的兩個極值之差，且用其相對值的百分數(shù)表示： 通常以 d 的大小作為電壓波動的量度。 電壓變動特性曲線四種基本形式 電壓波動與閃變概述 四、電壓波動波動值計算 電壓閃變是電壓波動的一種特殊反映 電 壓變動量遵循下面規(guī)律: 在10 kV 以上系統(tǒng)中， 由于R 遠小于X ， 故有 電壓波動與閃變概述 ΔQ——無功功率的沖擊量，Mvar;　 Sk——供電母線最小短路容量，MVA。 閃變概述 一、閃變定義 電光源的亮度或光譜分布隨時間波動造成的不穩(wěn)定視覺感受。換言之，閃變是指人視覺系統(tǒng)在光源光照強度變化時產(chǎn)生的不適應(yīng)。 閃變現(xiàn)象由兩種要素構(gòu)成，即造成光照強度變化的電壓波動以及感受這些變化的人。 電壓波動與閃變概述 二、閃變覺察率F 依據(jù)IEC推薦的實驗條件，采用不同波形、頻率、幅值的調(diào)幅波并以工頻電壓為載波向工頻230V、60W白熾燈供電照明，閃變覺察率為 式中 A——沒有覺察的人數(shù)；B——略有覺察的人數(shù)； C——有明顯覺察的人數(shù)；D——難以忍受的人數(shù)。 電壓波動與閃變概述 閃變覺察率超過50％，則說明半數(shù)以上的實驗觀察者對電壓波動有明顯的或難以忍受的視覺反映。 三、瞬時閃變視感度S（t） 為反映人的瞬時閃變感覺水平，用閃變強弱的瞬時值隨時間變化來描述，即瞬時閃變視感度S（t）。它是電壓波動的頻度、波形、大小等綜合作用的結(jié)果，其隨時間變化的曲線是對閃變評估衡量的依據(jù)。 通常規(guī)定閃變覺察率F＝50%為瞬時閃變視感度的衡量單位，對應(yīng)的稱之為S（t）＝1覺察單位。 若s（t）＞1覺察單位，說明實驗觀察者中有更多的人對燈光閃爍有明顯感覺，則規(guī)定為對應(yīng)閃變不允許水平。 閃變概念與定義 四、視感度-頻率特性K(f) ①閃變的覺察頻率范圍：1—25Hz ②閃變的最大覺察頻率范圍：0.05-35Hz（其上下限值稱為截止頻率） ③閃變的敏感頻率范圍：6—12Hz ④閃變的最大敏感頻率：8.8Hz ⑤為了從本質(zhì)上認識電壓波動引起的人對照度波動的頻率特性，引入了視感度系數(shù)K(f)，它是在覺察單位下，最小電壓波動值與各頻度電壓變動值的比， 閃變概念與定義 不難看到，在S=1（覺察單位）時，對應(yīng)閃變的最大敏感 頻率8.8Hz存在有電壓波動d(%)最小值（如表4－2中，8.8Hz對應(yīng)有 電壓波動值d(%)最小，為0.250。所以有，K（f）〈=1。 圖4－8給出了在正弦電壓波動 條件下，由試驗數(shù)據(jù)描繪出的 視感度系數(shù)頻率特性曲線。 矩形電壓變動對閃變察覺的的限制 電壓波動與閃變產(chǎn)生原因 在實際運行中，由于波動性負荷功率因數(shù)低，無功功率變動量相對較大，并且功率變化過程快，所以波動性負荷是引起電壓波動的主要原因。 （1）電弧爐等波動性負荷則會引起供電點出現(xiàn)連續(xù)電壓波動，并且是無規(guī)律的隨機電壓波動； （2）軋鋼機和絞車等負荷的電動機頻繁啟動和焊機等負荷的間歇通電，會引起時常電壓波動，并且是有一定規(guī)律的周期電壓波動。 電弧爐引起電壓波動錄波圖 電壓波動與閃變產(chǎn)生原因 此外，還有下列故障可能引起閃變 (1)系統(tǒng)發(fā)生短路故障，引起電網(wǎng)電壓波動和閃變； (2)系統(tǒng)設(shè)備自動投切時產(chǎn)生操作波的影響，如備用電源自動投切，自動重合閘動作等； (3)系統(tǒng)遭受雷引起的電網(wǎng)電壓波動等。 電壓波動限值 國標中以典型的電弧爐負荷為對象設(shè)定了電壓波 動的極限值（實際上，電壓波動限值很少考核， 而代之以閃變值作為主要指標）。 電壓波動與閃變的危害 （1）照明燈光閃爍，影響人的視覺； （2）電視機畫面不穩(wěn)定； （3）電動機的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定； （4）對電壓波動較敏感的工藝過程或試驗結(jié)果產(chǎn)生不良影響； （5）導(dǎo)致電子儀器和設(shè)備、計算機系統(tǒng)、自動控制生產(chǎn)線以及辦公自動化設(shè)備等工作不正常，或受到損壞。 電壓波動與閃變的測量 目前國際上有代表性的三種原理類型的閃變測量儀器: 1、日本的閃變儀 2、英國的ERA電弧爐閃變測量儀 3、國際電工委員會（IEC）和國際電熱協(xié) 會（UIE）推薦的閃變儀。 IEC閃變測量方法 一、電壓波動的檢測法 閃變測量推薦方法 分析僅含單一頻率的調(diào)幅波對工頻載波的調(diào)制，因此調(diào)制波解析式為 其中， —工頻載波電壓的幅值， — 調(diào)幅波電壓的調(diào)制系數(shù)， —工頻載波電壓的角頻率， —調(diào)幅波電壓的角頻率 閃變測量推薦方法 調(diào)制波電壓自乘求平方，有 可以看出，調(diào)制波電壓的平方項含有以下頻率分量， 閃變測量推薦方法 若利用0.05-35Hz的帶通濾波器濾除其中的直流分量和工頻及以上頻率的分量，并考慮到存在調(diào)幅波電壓的倍頻分量，由于其幅值遠小于調(diào)幅波的幅值，可忽略不計，便可近似獲得加權(quán)的調(diào)幅波電壓， 電弧爐用電特性分析 由于電弧爐煉鋼在技術(shù)經(jīng)濟上的優(yōu)越性，工業(yè)生產(chǎn)采用交流電弧爐已日益增多，單臺容量也不斷增大，因此電弧爐對供電系統(tǒng)的干擾也愈加突出--交流電弧爐是供電系統(tǒng)各類功率波動性負荷中對電壓特性影響最大的負荷。 其不利影響主要包括有功功率和無功功率沖擊性快速變化引起的電壓波動和閃變，電弧電阻的非線性導(dǎo)致的電力諧波畸變，以及三相負荷不對稱帶來的供電系統(tǒng)動態(tài)不平衡干擾等。 電壓波動與閃變的抑制措施 （1）提高供電電源的電壓等級，以提高與電網(wǎng)公共連接點的短路容量，使其對電網(wǎng)的影響限制在允許的范圍內(nèi)； （2）采用SVC裝置，使其多項指標限定在允許的范圍內(nèi)。 采用SVC裝置抑制閃變原理 　 TCR 型靜止無功功率補償裝置原理圖 采用SVC裝置抑制閃變原理 由于電容器C 為固定值， 所以超前的無功功率QC 為固定值， 當負載滯后而無功功率QF變化時， 可以連續(xù)控制滯后無功功率QL ， 使( QC- QL) 變化。即不管負載的無功功率QF 如何變化， 總要使由系統(tǒng)供給的無功功率QS= QF + QL - QC≈常數(shù)， 以限制電壓的閃變。 采用SVC裝置抑制閃變原理 TCR是由一對相反極性并聯(lián)的晶閘管(串)和控制的電抗器串聯(lián)組成。 一般用控制角α來表示晶閘管(串)的觸發(fā)瞬間，它是從電壓過零點到觸發(fā)時刻的角度，它的大小決定了流過電抗器電流f的大小，相當于改變電抗器的電抗值。 采用SVC裝置抑制閃變原理 SVC中的可控部分（TCR）： （1）由可控硅閥和空心線性電抗器構(gòu)成 （2）控硅的觸發(fā)角可在90—180范圍內(nèi)變化，使TCR的無功功率Q從100%變化到0 （3）TCR觸發(fā)角和導(dǎo)通角之間的關(guān)系式： （4） TCR基波電流有效值為： TCR中的無功控制 間諧波對電壓波動影響 一、單個間諧波對電壓有效值的影響 ΔU -------電壓波動有效值; U--------間諧波成分幅值; m------- 間諧波相對幅值; fI--------基波頻率；fIH--------間諧波頻率 單個間諧波對電壓有效值的影響 1、電壓有效值的波動水平和間諧波成分的幅值是成正比關(guān)系的 2、隨著間諧波頻率的增大，電壓有效值的波動水平趨向于越來越小，并且在各諧波頻率處有效值的波動水平為零。 二、一對間諧波對電壓波動的影響 左圖是電壓基波頻率50HZ，有效值為70.721V，低頻次間諧波頻率為55HZ，相對幅值均為3%時的波形。 通過左圖，可知當其間諧波頻率接近奇數(shù)次倍數(shù)的諧波時，其波形包絡(luò)線在正負兩個方向上同時膨脹或縮減。 左圖是電壓基波頻率50HZ，有效值為70.721V，低頻次間諧波頻率為105HZ，相對幅值均為3%時的波形。 左圖可知，如果頻率接近偶次倍諧波，其波形包絡(luò)線將呈現(xiàn)正弦變化。 電壓波動與閃變尚待開展的研究 （1）隨著時代的發(fā)展，照明技術(shù)與設(shè)備也在進步。不同燈具具有不同的光照特性，它們對電壓波動的敏感響應(yīng)怎樣？人的視覺反應(yīng)又有什么變化？ （2）照明采用不同電壓等級后的頻率特性有什么變化？燈眼腦反映鏈又如何描述？YV2紅軟基地

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