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電壓波動(dòng)與閃變The Voltage Fluctuation and Flicker   電壓波動(dòng)與閃變 1）電壓波動(dòng)與閃變概述 2）電壓波動(dòng)與閃變產(chǎn)生原因 3）電壓波動(dòng)與閃變的危害 4）電壓波動(dòng)與閃變的測(cè)量 5）電壓波動(dòng)與閃變的抑制措施 電壓波動(dòng)與閃變概述 一、電壓波動(dòng)定義 波動(dòng)幅值不超過(guò)10%的周期性電壓變動(dòng)。 通常，這個(gè)變化值遠(yuǎn)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(huì)發(fā)生運(yùn)行上的問(wèn)題。 電壓波動(dòng) 二、電壓波動(dòng)的量度 由于部分負(fù)荷在正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)沖擊性功率變化，造成實(shí)際電壓在短時(shí)間里較大幅度波動(dòng)，并且連續(xù)偏離額定電壓，所以也稱為快速電壓變動(dòng)。電壓波動(dòng)值為一系列電壓有效值的兩個(gè)極值之差，且用其相對(duì)值的百分?jǐn)?shù)表示： 通常以 d 的大小作為電壓波動(dòng)的量度。 電壓變動(dòng)特性曲線四種基本形式 電壓波動(dòng)與閃變概述 四、電壓波動(dòng)波動(dòng)值計(jì)算 電壓閃變是電壓波動(dòng)的一種特殊反映 電 壓變動(dòng)量遵循下面規(guī)律: 在10 kV 以上系統(tǒng)中， 由于R 遠(yuǎn)小于X ， 故有 電壓波動(dòng)與閃變概述 ΔQ——無(wú)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(shí)間波動(dòng)造成的不穩(wěn)定視覺(jué)感受。換言之，閃變是指人視覺(jué)系統(tǒng)在光源光照強(qiáng)度變化時(shí)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(qiáng)度變化的電壓波動(dòng)以及感受這些變化的人。 電壓波動(dòng)與閃變概述 二、閃變覺(jué)察率F 依據(jù)IEC推薦的實(shí)驗(yàn)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(jué)察率為 式中 A——沒(méi)有覺(jué)察的人數(shù)；B——略有覺(jué)察的人數(shù)； C——有明顯覺(jué)察的人數(shù)；D——難以忍受的人數(shù)。 電壓波動(dòng)與閃變概述 閃變覺(jué)察率超過(guò)50％，則說(shuō)明半數(shù)以上的實(shí)驗(yàn)觀察者對(duì)電壓波動(dòng)有明顯的或難以忍受的視覺(jué)反映。 三、瞬時(shí)閃變視感度S（t） 為反映人的瞬時(shí)閃變感覺(jué)水平，用閃變強(qiáng)弱的瞬時(shí)值隨時(shí)間變化來(lái)描述，即瞬時(shí)閃變視感度S（t）。它是電壓波動(dòng)的頻度、波形、大小等綜合作用的結(jié)果，其隨時(shí)間變化的曲線是對(duì)閃變?cè)u(píng)估衡量的依據(jù)。 通常規(guī)定閃變覺(jué)察率F＝50%為瞬時(shí)閃變視感度的衡量單位，對(duì)應(yīng)的稱之為S（t）＝1覺(jué)察單位。 若s（t）＞1覺(jué)察單位，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)觀察者中有更多的人對(duì)燈光閃爍有明顯感覺(jué)，則規(guī)定為對(duì)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(jué)察頻率范圍：1—25Hz ②閃變的最大覺(jué)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(rèn)識(shí)電壓波動(dòng)引起的人對(duì)照度波動(dòng)的頻率特性，引入了視感度系數(shù)K(f)，它是在覺(jué)察單位下，最小電壓波動(dòng)值與各頻度電壓變動(dòng)值的比， 閃變概念與定義 不難看到，在S=1（覺(jué)察單位）時(shí)，對(duì)應(yīng)閃變的最大敏感 頻率8.8Hz存在有電壓波動(dòng)d(%)最小值（如表4－2中，8.8Hz對(duì)應(yīng)有 電壓波動(dòng)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(dòng) 條件下，由試驗(yàn)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(dòng)對(duì)閃變察覺(jué)的的限制 電壓波動(dòng)與閃變產(chǎn)生原因 在實(shí)際運(yùn)行中，由于波動(dòng)性負(fù)荷功率因數(shù)低，無(wú)功功率變動(dòng)量相對(duì)較大，并且功率變化過(guò)程快，所以波動(dòng)性負(fù)荷是引起電壓波動(dòng)的主要原因。 （1）電弧爐等波動(dòng)性負(fù)荷則會(huì)引起供電點(diǎn)出現(xiàn)連續(xù)電壓波動(dòng)，并且是無(wú)規(guī)律的隨機(jī)電壓波動(dòng)； （2）軋鋼機(jī)和絞車等負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)和焊機(jī)等負(fù)荷的間歇通電，會(huì)引起時(shí)常電壓波動(dòng)，并且是有一定規(guī)律的周期電壓波動(dòng)。 電弧爐引起電壓波動(dòng)錄波圖 電壓波動(dòng)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(dòng)和閃變； (2)系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)投切時(shí)產(chǎn)生操作波的影響，如備用電源自動(dòng)投切，自動(dòng)重合閘動(dòng)作等； (3)系統(tǒng)遭受雷引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)等。 電壓波動(dòng)限值 國(guó)標(biāo)中以典型的電弧爐負(fù)荷為對(duì)象設(shè)定了電壓波 動(dòng)的極限值（實(shí)際上，電壓波動(dòng)限值很少考核， 而代之以閃變值作為主要指標(biāo)）。 電壓波動(dòng)與閃變的危害 （1）照明燈光閃爍，影響人的視覺(jué)； （2）電視機(jī)畫面不穩(wěn)定； （3）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定； （4）對(duì)電壓波動(dòng)較敏感的工藝過(guò)程或試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不良影響； （5）導(dǎo)致電子儀器和設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、自動(dòng)控制生產(chǎn)線以及辦公自動(dòng)化設(shè)備等工作不正常，或受到損壞。 電壓波動(dòng)與閃變的測(cè)量 目前國(guó)際上有代表性的三種原理類型的閃變測(cè)量?jī)x器: 1、日本的閃變儀 2、英國(guó)的ERA電弧爐閃變測(cè)量?jī)x 3、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和國(guó)際電熱協(xié) 會(huì)（UIE）推薦的閃變儀。 IEC閃變測(cè)量方法 一、電壓波動(dòng)的檢測(cè)法 閃變測(cè)量推薦方法 分析僅含單一頻率的調(diào)幅波對(duì)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(cè)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(xiàng)含有以下頻率分量， 閃變測(cè)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(yuǎn)小于調(diào)幅波的幅值，可忽略不計(jì)，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(jì)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(tái)容量也不斷增大，因此電弧爐對(duì)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(dòng)性負(fù)荷中對(duì)電壓特性影響最大的負(fù)荷。 其不利影響主要包括有功功率和無(wú)功功率沖擊性快速變化引起的電壓波動(dòng)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(fù)荷不對(duì)稱帶來(lái)的供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不平衡干擾等。 電壓波動(dòng)與閃變的抑制措施 （1）提高供電電源的電壓等級(jí)，以提高與電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的短路容量，使其對(duì)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(xiàng)指標(biāo)限定在允許的范圍內(nèi)。 采用SVC裝置抑制閃變?cè)��?　 TCR 型靜止無(wú)功功率補(bǔ)償裝置原理圖 采用SVC裝置抑制閃變?cè)��? 由于電容器C 為固定值， 所以超前的無(wú)功功率QC 為固定值， 當(dāng)負(fù)載滯后而無(wú)功功率QF變化時(shí)， 可以連續(xù)控制滯后無(wú)功功率QL ， 使( QC- QL) 變化。即不管負(fù)載的無(wú)功功率QF 如何變化， 總要使由系統(tǒng)供給的無(wú)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?cè)��? TCR是由一對(duì)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(lái)表示晶閘管(串)的觸發(fā)瞬間，它是從電壓過(guò)零點(diǎn)到觸發(fā)時(shí)刻的角度，它的大小決定了流過(guò)電抗器電流f的大小，相當(dāng)于改變電抗器的電抗值。 采用SVC裝置抑制閃變?cè)��?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(wú)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(wú)功控制 間諧波對(duì)電壓波動(dòng)影響 一、單個(gè)間諧波對(duì)電壓有效值的影響 ΔU -------電壓波動(dòng)有效值; U--------間諧波成分幅值; m------- 間諧波相對(duì)幅值; fI--------基波頻率；fIH--------間諧波頻率 單個(gè)間諧波對(duì)電壓有效值的影響 1、電壓有效值的波動(dòng)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(dòng)水平趨向于越來(lái)越小，并且在各諧波頻率處有效值的波動(dòng)水平為零。 二、一對(duì)間諧波對(duì)電壓波動(dòng)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(duì)幅值均為3%時(shí)的波形。 通過(guò)左圖，可知當(dāng)其間諧波頻率接近奇數(shù)次倍數(shù)的諧波時(shí)，其波形包絡(luò)線在正負(fù)兩個(gè)方向上同時(shí)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(duì)幅值均為3%時(shí)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(dòng)與閃變尚待開(kāi)展的研究 （1）隨著時(shí)代的發(fā)展，照明技術(shù)與設(shè)備也在進(jìn)步。不同燈具具有不同的光照特性，它們對(duì)電壓波動(dòng)的敏感響應(yīng)怎樣？人的視覺(jué)反應(yīng)又有什么變化？ （2）照明采用不同電壓等級(jí)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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