1、波動與閃變汪穎TelQ：769429505目 錄第一節(jié)基基本本概念第二節(jié)電電壓壓波動第三節(jié)閃閃變變第四節(jié)閃閃變變的評估估方法第五節(jié)電電弧弧爐用電電特性分分析第六節(jié)電電壓壓波動與與閃變的的測量第一節(jié)基基本概概念一、方均均根值電電壓的變變動特性性二、典型型電壓變變動現(xiàn)象象一、方均均根值電電壓的變變動特性性方均根電電壓（RMSVoltage）電力網(wǎng)的的瞬時值值電壓u是隨時間間t作周期性變變化的。周期期性非正正弦波形形的電壓壓，可以以分解為為基波和和諧波電電壓，基基波電壓壓的周期期與非正正弦電壓壓的周期期相同。工頻基波波電壓的的標(biāo)準(zhǔn)頻率率為50Hz，周期為為20ms。在工程上

2、上通常以以電壓整整周期的的方均根值值來衡量電電壓的大大小。將工頻電電壓的半半周期分分成N個等分點點，每隔隔T/2N逐點取電電壓的瞬瞬時值。設(shè)在kT/2N時刻電壓壓的瞬時時值為uk，則沿半半周期內(nèi)內(nèi)瞬時電電壓序列列為u0,u1,u2,un-1，于是方方均根電電壓U的計算公公式為：一、方均均根值電電壓的變變動特性性一、方均均根值電電壓的變變動特性性放大某一一處看方均根值值一、方均均根值電電壓的變變動特性性方均根值值電壓變變動特性性U(t)是方均根根電壓的的時間函函數(shù)，它它是沿每每基波半周期取取方均根根值順序序逐點畫畫出的圖圖形。. . . . .0U1,U2,.,Uk為等間隔隔記錄的的電壓方方均根

3、值值?，F(xiàn)以以電動機機啟動所所引起的的電壓方方均根典典型變動動曲線為為例說明明這一變變化關(guān)系系。一、方均均根值電電壓的變變動特性性0一、方均均根值電電壓的變變動特性性0穩(wěn)態(tài)電壓變動值（ ）：電動機啟動結(jié)束后的穩(wěn)態(tài)電壓方均根值與額定電壓之間的差。動態(tài)電壓變動值（ ）：電動機啟動過程中相鄰兩點極值電壓之差。通常以標(biāo)標(biāo)稱電壓壓的相對對百分?jǐn)?shù)數(shù)來表示示電壓變變動值：0一、方均均根值電電壓的變變動特性性相對穩(wěn)態(tài)態(tài)電壓變變動值：相對動態(tài)態(tài)電壓變變動值：相對最大大電壓變變動值：方均根值電壓的變動是系統(tǒng)運行中常出現(xiàn)的一種電壓質(zhì)量現(xiàn)象。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在低壓民用電網(wǎng)中，相對穩(wěn)態(tài)電壓變動值 應(yīng)不超過3%；相對動態(tài)電

4、壓變動值 超過3%的時間不應(yīng)超過200ms； 應(yīng)不超過4%。一、方均均根值電電壓的變變動特性性在當(dāng)代電電力系統(tǒng)統(tǒng)中，新新型的功功率沖擊擊性和波波動性負(fù)負(fù)荷越來來越多，如煉鋼鋼用電弧弧爐、由由可控硅硅整流供供電的軋軋鋼機、礦山卷卷揚機、電焊機機、電力力機車等等，其功功率高達(dá)達(dá)幾萬千千瓦甚至至十幾萬萬千瓦。由于這類類干擾性性負(fù)荷的的功率因因數(shù)普遍遍較低且且無功功功率變化化量大，所以在在其運行行時將引引起公共共連接點點（PCC）的電壓壓幅值大大幅度快快速變動動，嚴(yán)重重時可能能使同一一電磁環(huán)環(huán)境下的的其他電電氣設(shè)備備不能正正常工作作。二、典型型電壓變變動現(xiàn)象象1.電壓偏差差電壓偏差=系統(tǒng)標(biāo)稱電壓電壓測

5、量值-系統(tǒng)標(biāo)稱電壓100%在一定的的電力系系統(tǒng)運行行條件下下，由于于總負(fù)荷荷或部分分負(fù)荷的的運行狀狀態(tài)與特特性的改改變，以以及變壓壓器分接接頭調(diào)整整和電容容器、電電抗器投投入或切切除等原原因，負(fù)負(fù)荷所需需無功功功率與配配電系統(tǒng)統(tǒng)提供的的無功功功率不平平衡，從從而導(dǎo)致致供電電電壓出現(xiàn)現(xiàn)持續(xù)性的的逐漸偏偏離標(biāo)稱稱電壓的的情況。這種電壓壓方均根根的相對對緩慢變變動也稱稱為長期電壓壓變動（long duration variations），或穩(wěn)態(tài)電壓壓變動。根據(jù)電壓壓測量值值相對系系統(tǒng)標(biāo)稱稱電壓的的電壓正偏差與負(fù)偏差，還可以以進(jìn)一步步分為過電壓和欠電壓。二、典型型電壓變變動現(xiàn)象象2.電壓波動動由于波動

6、動性負(fù)荷荷在運行行過程中中頻繁的的從配電電系統(tǒng)取取用快速速變動電電能，即即出現(xiàn)沖沖擊性功功率變化化，造成成公共連連接點電電壓在短短時間里里急劇變變動，并并明顯偏偏離標(biāo)稱稱電壓值值（IEEE相關(guān)文件件中給出出的典型型電壓波波動范圍圍為0.1%-7%,變化頻率率小雨25Hz）。相對電壓壓偏差而而言，電壓波動動也成為為快速電電壓變化化，或動動態(tài)電壓壓變動。這里仍以以d的大小作作為電壓壓波動的的量度。為了區(qū)分分電壓波波動和電電壓偏差差，在國國家電能能質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中特特別對電電壓的波波動性給給出了定定義，即即方均根根值電壓壓的變化化速率不不低于0.2%每秒。二、典型型電壓變變動現(xiàn)象象3.電壓暫降降與暫升升

7、當(dāng)系統(tǒng)發(fā)發(fā)生短路路故障或或由于大大容量設(shè)設(shè)備啟動動等，可可能造成成供電母母線甚至至遠(yuǎn)方的的供電母母線電壓壓迅速下下降，并并且跌幅幅較大，后隨即即回升，恢復(fù)至至標(biāo)稱電電壓的允允許范圍圍，其典典型持續(xù)續(xù)時間為為0.5-30周波，下下降幅度度為標(biāo)稱稱電壓的的90%-10%。這種現(xiàn)象象又稱為為短時欠電電壓。二、典型型電壓變變動現(xiàn)象象4.短時間電電壓中斷斷當(dāng)系統(tǒng)發(fā)發(fā)生短路路故障時時，故障障點保護(hù)護(hù)動作，供電端端電壓迅迅速下降降，其方方均根值值跌至小小于0.1p.u.，經(jīng)一段段時間后后重合閘閘動作成成功，重重新恢復(fù)復(fù)供電電電壓至標(biāo)標(biāo)稱電壓壓允許范范圍。這種過程程稱為短時間電電壓中斷斷。5.長時間電電壓中斷

8、斷由于各種種原因，供電電電壓迅速速下降跌跌至零且且長時間間不能恢恢復(fù)的現(xiàn)現(xiàn)象，稱稱為長時間電電壓中斷斷，也泛稱稱斷電，是電壓壓變動的的一種極極端情況況。這種持續(xù)續(xù)性的長長時間電電壓中斷斷現(xiàn)象與與上述電電壓變動動情況有有本質(zhì)性性的區(qū)別別。二、典型型電壓變變動現(xiàn)象象電壓變動穩(wěn)態(tài)電壓變動相對緩慢變化，10min平均電壓偏差動態(tài)電壓變動相對快速變化25Hz電壓波動短時間電壓變動0.5c1min暫降，短時中斷長時間電壓變動1min過電壓欠電壓停電電壓變動動細(xì)化分分類圖第二節(jié)電電壓波波動一、電壓壓波動的的含義二、波動動性負(fù)荷荷對電壓壓特性的的影響三、電壓壓波動限限制一、電壓壓波動的的含義電壓波動動（Vol

9、tage Fluctuation）定義為為電壓方方均根值值一系列列相對快速變動動或連續(xù)改變變的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象象將對周周邊其他他負(fù)荷正正常運行行造成危害和影響。其中最最突出的的是引起起照明亮亮度的閃閃爍和對對人視覺覺的影響響。其變化周周期，大于工頻頻周期。在配電系系統(tǒng)運行行中，這這種電壓壓波動現(xiàn)現(xiàn)象又可可能多次次出現(xiàn)，變化過程程可能是是規(guī)則的的、不規(guī)規(guī)則的，或者是是隨機的的。這是一個個由電弧弧爐引起起的電壓壓波動，變動明明顯不規(guī)規(guī)則，試試想一下下，放大大橫坐標(biāo)標(biāo)來看，電壓是是跳躍形形，斜坡坡形還是是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)態(tài)形呢？一、電壓壓波動的的含義（a）（b）（c）（d）（a）為周期性等幅矩形電壓壓波動。例：

10、單單一阻性性負(fù)荷投投切引起起的電壓壓波動。（b）一系列列不規(guī)則時時間間隔隔階躍電壓波動動。其電電壓波動動幅值可可能相等等，或不不等。例例：多重重負(fù)荷投投切引起起的電壓壓波動。（c）非全階躍躍式可明顯顯分離的的電壓波波動。例例：非線線性電阻阻負(fù)荷運運行引起起的電壓壓波動。（d）一系列列隨機的或或連續(xù)電壓波動動。例:循環(huán)的或或隨機的的功率波波動負(fù)荷荷運行引引起的電電壓波動動。一、電壓壓波動的的含義電壓波動動的表示示為具體描描述造成成實際電電壓在短短時間里里較大幅幅度變動動的特征征，將一一系列電電壓變動動值中的的相鄰兩個個極值之之間的變變化稱為一次電壓壓波動，把兩個相相鄰極值值之差稱稱為電壓壓波動值

11、值（或波波動大小小）。實際上，電壓波波動表現(xiàn)現(xiàn)為嚴(yán)重連續(xù)續(xù)偏離額額定電壓壓，因此用用一系列列電壓方方均根值值的兩個個極值之之差，且且用其相相對值的的百分?jǐn)?shù)數(shù)表示：通常以d的大小作作為電壓壓波動的的量度。t基頻電壓壓有效值值調(diào)幅波變變化曲線線相對電壓壓變動特特性一、電壓壓波動的的含義tt0載波電壓（a）相對電電壓變動動特性（b）調(diào)幅波波變化曲曲線vRMS的調(diào)幅波波電壓vRMS的調(diào)幅波波電壓v沿時間軸軸對被測測電壓每每半個周周期求得得一個方方均根值值并按時時間軸順順序排列列，即可可形象地地看到連連續(xù)的電電壓波動動的包絡(luò)絡(luò)線圖形形想象中的零軸50Hz工頻載波（a）電壓波動調(diào)制示意圖Udv00ut（b

12、）正弦調(diào)幅波電壓波形10Hz正弦調(diào)幅波t一、電壓壓波動的的含義為了更直直觀地表表示，下下圖給出出了被觀觀測電壓壓瞬時值值的包絡(luò)絡(luò)線圖形形。將恒恒定不變變的工頻頻電壓看看做載波波，將波波動電壓壓看做調(diào)調(diào)幅波，（b）中的虛虛線表示示工頻載載波電壓壓峰值的的平均電電平線，若以此此為零軸軸，該圖圖反應(yīng)了了低頻（10Hz）正弦調(diào)調(diào)幅波的的變化。一、電壓壓波動的的含義如上所述述，電壓壓波動的的頻度是分析電電壓方均均根值變變化特性性的另一一個重要要指標(biāo)。我們把把單位時時間內(nèi)電電壓波動動的次數(shù)數(shù)稱為電電壓波動動的頻度度r，一般以分分或秒作作為頻度度的單位位。請問上頁頁圖所示示的電壓壓波動的的頻度是是多少？上頁

13、圖所所示的10Hz波動電壓壓，其電電壓波動動值為調(diào)調(diào)幅波的的峰谷差值值，波動頻頻度為20次/秒。因此，連連續(xù)電壓壓波動的的頻度為為調(diào)幅波波頻率fF的2倍，表示示為：（次/秒）（次/min）或一、電壓壓波動的的含義0在這個電電動機啟啟動的例例子里：在電動機機啟動一一次的過過程中，其供電電電壓實實際發(fā)生生了由高到低后后又回升升的2次電壓變動動。但是作為為動態(tài)電電壓變動動事件，電動機機啟動一一次應(yīng)算算作一次動態(tài)態(tài)電壓變變動。當(dāng)電動機機頻繁啟啟動，或或如電弧弧爐和間間歇性通通電的負(fù)負(fù)荷工作作時，則則會出現(xiàn)現(xiàn)一系列列的電壓壓變動。二、波動動性負(fù)荷荷對電壓壓特性的的影響引起電壓壓波動的的原因是是多種多多樣

14、的：配電系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生的的短路故故障或開開關(guān)操作作無功功率率補償裝裝置大型整流流設(shè)備的的投切但是，頻頻繁發(fā)生生且持續(xù)續(xù)時間較較長的電電壓波動動更多是是由功率率沖擊性性波動負(fù)負(fù)荷的工工作狀態(tài)態(tài)變化所所致。由由于波動動性負(fù)荷荷的功率率因數(shù)低低，無功功功率變變動量也也相對較較大，并并且其功功率變化化的過程程快，因因此在實實際運行行中，可可以認(rèn)為為波動性負(fù)負(fù)荷是引引起供電電電壓波波動的主主要原因因。二、波動動性負(fù)荷荷對電壓壓特性的的影響波動性負(fù)負(fù)荷可以以分為兩兩大類：（1）由于頻頻繁啟動動和間歇歇通電時時，常引引起電壓壓按一定定規(guī)律周期變動動的負(fù)荷。例如，軋鋼機機和絞車車，電動動機，電電焊機等等。（2）引

15、起供供電點出出現(xiàn)連續(xù)續(xù)的不規(guī)則的的隨機電電壓變動動的負(fù)荷。例如，煉鋼電電弧爐等等。三、電壓壓波動限限值從前面的的介紹知知，供電電電壓的的波動對對用電設(shè)設(shè)備和系系統(tǒng)安全全運行的的影響主主要決定定于波動值的的大小和變動的頻頻度。國標(biāo)中以以典型的的電弧爐爐負(fù)荷為為對象設(shè)設(shè)定了電電壓波動動的極限限值（實實際上，電壓波波動限值值很少考考核，而而代之以以閃變值作為主要要指標(biāo)）。 變動頻度r波動限值 d（） 變動頻度r波動限值 d（）LV、MVHVLV、MVHV r14310 r10021.51r1032.5100 r10001.251各級電網(wǎng)網(wǎng)電壓波波動限值值表第三節(jié)閃閃變變一、基本本概念與與定義二、閃變

16、變視覺系系統(tǒng)模型型一、基本本概念與與定義影響：電壓波動動會引起起部分電電氣設(shè)備備不能正正常工作作。一般來說說，對電電子計算算機和控控制設(shè)備備不需要要特別去去關(guān)注在商用和和民用建建筑的照照明設(shè)備備中，白白熾燈占占有相當(dāng)當(dāng)大的數(shù)數(shù)量，電電壓的波波動會造造成白熾熾燈光明明顯閃爍爍，嚴(yán)重重時使人人眼難以以忍受，為此，選白熾燈燈的工況況作為判判斷電壓壓波動值值是否能能被接受受的依據(jù)據(jù)。電壓變動值d 在10%左右重復(fù)變動頻率r 在5-15Hz白熾燈造成令人煩惱的燈光閃爍嚴(yán)重時，刺激人的視感神經(jīng)使人們難以忍受而情緒煩躁一、基本本概念與與定義因此，在在研究電電壓波動動帶來的的影響時時，通常常選白熾燈光光照設(shè)備

17、備受影響響的程度度作為判斷斷電壓波波動是否否能被接接受的依依據(jù)。閃變：電光源的的電壓波波動造成成燈光照照度不穩(wěn)穩(wěn)定的人人眼視感感反應(yīng)。換言之，閃變反反映了電電壓波動動引起的的燈光閃閃爍對人人視感產(chǎn)產(chǎn)生的影影響。注意：一直以來來，人們們習(xí)慣使使用電壓閃變變（Voltage Flicker）一次代代替閃變。嚴(yán)格地講講，閃變變是電壓壓波動引引起的有有害結(jié)果果，是指指人對照照度波動動的主觀觀視覺反反映，它它不屬于于電磁現(xiàn)現(xiàn)象。一、基本本概念與與定義同一觀察察者反復(fù)進(jìn)行行閃變實實驗不同觀察察者閃變視感感程度進(jìn)進(jìn)行抽樣樣調(diào)查統(tǒng)計分析析找出相互間有規(guī)律律的關(guān)系系曲線利用函數(shù)數(shù)逼近的的方法獲獲得閃變變特性的的

18、近似數(shù)數(shù)學(xué)描述述閃變的評評價方法法不是通通過純數(shù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)導(dǎo)與理論論證明得得到，而而是通過過觀察者者的實驗驗得到：1.閃變覺察察率F根據(jù)IEC推薦的實實驗條件件，采用用不同波波形、頻頻度、幅幅值的調(diào)調(diào)幅波工工頻電壓壓為載波波向工頻頻230V、60W白熾燈供供電照明明，并對對觀察者者的閃變變視感實實驗進(jìn)行行統(tǒng)計可可得到有明顯覺覺察和難難以忍受受者的數(shù)數(shù)量占觀察者者總數(shù)量量的比，即式中，A沒有覺察察的人數(shù)數(shù)B略有覺察察的人數(shù)數(shù)C有明顯覺覺察的人人數(shù)D難以忍受受的人數(shù)數(shù)。如果該比比值超過過50%，說明半半數(shù)以上上的實驗驗觀察者者有明顯顯的或難難以忍受受的視覺覺反映，若把F（%）大于50%定為閃變變限值

19、，則對應(yīng)應(yīng)的電壓壓變動值值為該實實驗條件件下電壓壓波動允允許值。2.瞬時閃變變視感度度S(t)為反映人人的瞬時時閃變感感覺水平平，用閃閃變強弱弱的瞬時時值隨時時間變化化來描述述，即瞬時閃變變視感度度S(t)。S(t)是電壓波波動的頻頻度、波波形、大大小等綜綜合作用用的結(jié)果果，其隨隨時間變變化的曲曲線是對對閃變評評估衡量量的依據(jù)據(jù)。規(guī)定閃變變覺察率率F=50%為瞬時閃閃變視感感度的衡衡量單位位對應(yīng)S(t)=1覺察單位位例：如果果S(t)1覺察單位位，說明明實驗觀觀察者中中有更多多的人對對燈光閃閃爍有明明顯感覺覺，則規(guī)規(guī)定為對對應(yīng)閃變變不允許許水平。3.視感度頻頻率特性性系數(shù)K(f)通過閃變變實驗

20、研研究，人人對閃變變的視覺覺反映還還與照度度波動的的頻率特特性有關(guān)關(guān)，其頻頻譜分布布規(guī)律可可概括為為以下幾幾點：（1）閃變的的一般覺覺察頻率率范圍：125Hz（2）閃變的的最大覺覺察頻率率范圍：0.05-35Hz（其上下下限值稱稱為截止止頻率，上限又又稱為停停閃頻率率，即高高于這一一頻率的的閃變?nèi)巳搜凼歉懈杏X不到到的）（3）閃變的的敏感頻頻率范圍圍：612Hz（4）閃變的的最大敏敏感頻率率：8.8Hz3.視感度頻頻率特性性系數(shù)K(f)為了從本本質(zhì)上認(rèn)認(rèn)識電壓壓波動引引起的人人對照度度波動的的頻率特特性，引引入了視視感度系系數(shù)K(f)，它是在在S(t)=1覺察單位位下，最最小電壓壓波動值值與各頻

21、頻率電壓壓變動值值的比,即：S(t)=1覺察單位的頻率為 f 的正弦電壓波動值S(t)=1覺察單位的8.8Hz正弦電壓波動值K( f )=4.波形因數(shù)數(shù)R（f）通過閃變變實驗，人們還還發(fā)現(xiàn)，周期性或或近于周周期性的的電壓變變動對照照度的影影響大，而且不同波形形的電壓波波動引起起的閃變變反映也也是不同同的。通通過對相相同頻率率的兩種種不同波波形（例例如，正正弦波調(diào)調(diào)幅波和和矩形調(diào)調(diào)幅波）的電壓壓波動做做比較，可以計計算出波波形因數(shù)數(shù)：S(t)=1覺察單位的矩形電壓波動值S(t)=1覺察單位的正弦電壓波動值R( f )=利用上式式，對矩矩形和正正弦波調(diào)調(diào)幅波電電壓做比比較可知知，以最最大敏感感頻率

22、8.8Hz為對比起起點，當(dāng)當(dāng)頻率9Hz時，矩形形波的諧諧波分量量比其基基波分量量對閃變變影響更更大。見P46表3-1，“視感感度S=1覺察單位位的電壓壓波動”4.波形因數(shù)數(shù)R（f）例如頻率率在1Hz時，查表表31后可計算算出波形形因數(shù)：R（f）=1.43/0.47=3.04（意味著著同樣影影響下矩矩形波對對應(yīng)的電電壓波動動值更小?。?。反之當(dāng)頻頻率9Hz時，R（f）約等于于1.27不變，說說明矩形波所所含頻次次（n*9Hz）諧波比比其基波波(9Hz)對閃變影影響要小。由實驗得得到的視視感度S=1覺察單位位的電壓壓波動數(shù)數(shù)據(jù)（見見表31）還可描描繪出兩兩種波動動電壓波波形與頻頻度的關(guān)關(guān)系曲線線，如

23、圖33所示。5.燈眼腦反反應(yīng)鏈的的數(shù)學(xué)描描述從對閃變變視感機機理的理理論分析析和本質(zhì)質(zhì)認(rèn)識出出發(fā)，尋尋求一種種較為嚴(yán)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)數(shù)學(xué)表述述方法是是必要的的?；舅悸仿罚?）電壓波波動的響響應(yīng)特性性；2）人眼的的感光反反映能力力；3）大腦的的記憶存存儲效應(yīng)應(yīng)三方面的的近似數(shù)數(shù)學(xué)描述述，即可可得到人人的閃變變視覺系系統(tǒng)模型型。具體辦法法：通過過對實驗驗得到的的視感度頻頻率特性性曲線K（f）（它是以上上三方面面的綜合合反映）的數(shù)學(xué)學(xué)分段逼逼近與描描述，從從而獲得得燈-眼-腦環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)表表達(dá)式。一方面使使我們對對人的主主觀視覺覺對照度度波動（電壓波波動引起起）響應(yīng)應(yīng)的理論論認(rèn)識有有所提高高，另一一方面也也

24、為閃變變數(shù)字測測量提供供了較為為通用的的計算方方法。5.燈-眼-腦反應(yīng)鏈鏈的傳遞遞函數(shù)依據(jù)表31和K(f)-頻率曲線線，將K（f）作出的的燈-眼-腦環(huán)節(jié)的的對數(shù)頻頻率特性性曲線用用5條直線和和漸近線線逼近，或者說說用5個典型控控制環(huán)節(jié)節(jié)的對數(shù)數(shù)幅頻特特性之和和表示，即 進(jìn)而可以以導(dǎo)出燈燈-眼-腦環(huán)節(jié)的的傳遞函函數(shù)表達(dá)達(dá)式，已知視感感度頻率率特性系系統(tǒng)K(f)，可用拉拉普拉斯斯變換復(fù)復(fù)變量s表示成傳傳遞函數(shù)數(shù)K(s)的形式，并且多多采用幅幅頻特性性：5.燈-眼-腦反應(yīng)鏈鏈的傳遞遞函數(shù)第四節(jié)閃閃變的的評估方方法一、電壓壓波動與與閃變的的起因和和危害二、閃變變水平評評估與干干擾限制制值三、閃變變嚴(yán)重

25、度度簡捷預(yù)預(yù)測算法法一、電壓壓波動與與閃變的的起因和和危害電壓波動動與閃變變的起因因各種類型型的大功功率波動動性負(fù)荷荷投運引引起由于配電電線路短短時間承承載過重重，饋電電終端的的電壓調(diào)調(diào)整能力力很弱等等原因，難以保保證電壓壓穩(wěn)定一、電壓壓波動與與閃變的的起因和和危害電壓波動動與閃變變的具體體危害引起車間間、工作作室和生生活居室室等場所所的照明明燈光閃閃爍，降降低工作作效率和和生活質(zhì)質(zhì)量。造成直接接與交流流電源相相連的電電動機的的轉(zhuǎn)速不不穩(wěn)定，時而加加速時而而制動，影響產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量。對電壓波波動較敏敏感的工工藝過程程或試驗驗結(jié)果產(chǎn)產(chǎn)生不良良影響。電視機畫畫面亮度度頻繁變變化以及及垂直和和水平幅幅

26、度搖動動。導(dǎo)致電子子儀器和和設(shè)備、計算機機系統(tǒng)、自動控控制生產(chǎn)產(chǎn)線以及及辦公自自動化設(shè)設(shè)備等工工作不正正常，或或受到損損壞。導(dǎo)致以電電壓相位位角為控控制指令令的系統(tǒng)統(tǒng)控制功功能紊亂亂，致使使電力電電子換流流器換相相失敗等等。123456一、電壓壓波動與與閃變的的起因和和危害電壓波動動除了會會使電動動機轉(zhuǎn)速速不均勻勻，危害害系統(tǒng)本本身的安安全運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，而且且還會直直接影響響生產(chǎn)企企業(yè)的產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量，造成成人眼疲疲勞，降降低人們們的工作作效率等等。順便指出出，波動動性負(fù)荷荷除了會會產(chǎn)生以以上總結(jié)結(jié)的閃變變危害之之外，由由于自身身的工作作特點所所決定，還會產(chǎn)產(chǎn)生大量量的諧波波，并且且由于其其三相嚴(yán)嚴(yán)重

27、不對對稱帶來來的負(fù)序序分量，同樣會會危及供供電系統(tǒng)統(tǒng)的安全全穩(wěn)定運運行。二、閃變變水平評評估與干干擾限制制值在電力輸輸配過程程中，既既要限制制電壓波波動也要要限制閃閃變，并并且將限制發(fā)生生閃變干干擾放在在首位。UIE/IEC建議在進(jìn)進(jìn)行閃變變監(jiān)測時時，對于于運行周周期時間間較長一一類的波波動性負(fù)負(fù)荷（如如電弧爐爐等）一一般用短短時間閃閃變強弱弱和整個個工作周周期（1h-7天）的閃閃變嚴(yán)重重度，分分別用來來確定一一段時間間（1-15min）的閃變變強弱和和整個工工作周期期（1h-7天）的閃閃變嚴(yán)重重度，并并且給出出了閃變變評價的的數(shù)學(xué)方方法和測測量方法法。二、閃變變水平評評估與干干擾限制制值短時

28、間閃閃變值和和長時間間閃變值值它們是衡衡量閃變變的基準(zhǔn)準(zhǔn)，分別別用來確確定短時時間（1-15分鐘）的的閃變強強弱和整整個工作作周期（1小時-7天）的閃閃變嚴(yán)重重度，因因此是反反映電壓壓波動的的統(tǒng)計特特征量。其科學(xué)學(xué)性和正正確性已已經(jīng)得到到國際的的普遍認(rèn)認(rèn)可和使使用（IEC作為測量量標(biāo)準(zhǔn)已已經(jīng)頒布布，IEEE正在效仿仿實施）。二、閃變變水平評評估與干干擾限制制值1.短時間閃閃變水平平值Pst在觀察期期內(nèi)（如如取典型型值Tshort=10min），對瞬瞬時閃變變視感度度S(t)作遞增分分級處理理（標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)規(guī)定，實際分分級應(yīng)不不小于64級），并并計算各各級瞬時時閃變視視感水平平所占總總檢測時時間長度度

29、之比（也稱為為時間-水平統(tǒng)計計法），可獲得得概率直直方圖。進(jìn)而采用用IEC推薦的累累積概率率函數(shù)（CPF），即水平分級級狀態(tài)時時間計算算法，對該段段時間的的閃變嚴(yán)嚴(yán)重度作作出評定定。A/D采樣頻率t1t2t3t4t5500010000150002.0101.681.471.261.050.840.630.420.211.890t (次)（級）p.u.S（t）1.短時間閃閃變水平平值Pst以圖34為例給出出一計算算示例介介紹.圖中所示示為某一一觀察時時間段（如10min）內(nèi)等間間隔測算算到的15000個數(shù)據(jù)所所描述的的瞬時閃閃變視感感度S(t)變化曲線線.為簡要說說明時間間水平平統(tǒng)計方方法,將該

30、變化化曲線等等分為10級。例如S(t)在2p.u范圍,則每級級級差為2p.u/10=0.2p.u。A/D采樣頻率t1t2t3t4t5500010000150002.0101.681.471.261.050.840.630.420.211.890t (次)（級）p.u.S（t）1.短時間閃閃變水平平值Pst圖中給出出第7級(1.2p.u-1.4p.u)統(tǒng)計計算算示例.假設(shè),處于第7級的時間總總和次數(shù)數(shù):在總時間間中第7級所占概概率分布布則為1.短時間閃閃變水平平值Pst統(tǒng)計特征征量計算算示例：依次對其其他9級進(jìn)行同同樣統(tǒng)計計計算，可給出出概率分分布直方方圖。對概率分分布直方方圖做概概率累加加計算

31、，可得到到累積概概率函數(shù)數(shù)圖形。0.10.30.50.70.91.11.31.51.71.9123456789100.1.30.70.91.11.31.51.1.9356710010203040507500500025000050100（級）S（t）p.u.(次)Pk（）.u.29297以上各級概率之和累積概率率函數(shù)CPF所表現(xiàn)的的是S（t）變量處處在某一一確定范范圍內(nèi)的的可能性性有多大大。即S(t)的概率分分布函數(shù)數(shù)。實際際應(yīng)用中中可不用用畫出CPF曲線。1.短時間閃閃變水平平值Pst研究表明明，對于于不同類類型的供供電電壓壓干擾采采用多點點測定算算法可以以更準(zhǔn)確確地反映映閃變的的嚴(yán)重程程度

32、。實實際應(yīng)用用時常用用5個概率分分布pk測定值計計算出短短時間（10min）閃變平平滑估計計值Pst，Pst表示實際際檢測到到的短時時閃變水水平嚴(yán)重重度。其近似計計算公式式為：式中，上式中，5個測定值 分別為10min內(nèi)超過0.1%、1%、3%、10%和50%時間比的概率分布水平pk 。1.短時間閃閃變水平平值Pst例如，當(dāng)當(dāng)調(diào)幅波波為穩(wěn)定定的周期期性矩形形電壓變變化時，上式中中相相等。并并且有。代入上上式，有有可近似寫寫為從表3-1和圖3-3中，曲線線下凹的的最低點點是在波波動頻度度r=1056次/min，對應(yīng)調(diào)調(diào)幅波基基波頻率率fF=8.8Hz這一點。它表示示在S(t)=1覺察單位位，對于

33、于周期性性矩形電電壓波動動，相對對電壓波波動值最最小，d=0.199%。又當(dāng)，fF=8.8Hz時，d=0.29%，覺察率率F=80%、S(t)=2覺察單位位，Pst=1。2.長時間閃閃變水平平值Plt長時間閃閃變的統(tǒng)統(tǒng)計時間間需在1h以上，國國標(biāo)中規(guī)規(guī)定為2h。在2h或更長時時間測得得并作出出的累計計概率統(tǒng)統(tǒng)計曲線線（CPF）中，將將瞬時閃閃變視感感度不超超過99%概率的短短時間閃閃變值Pst（用符號號Pst，99%表示）或或超過1%時間的Pst值（用符符號P1表示）作作為長時時間閃變變水平值值Plt：在實際處處理時，長時間間閃變值值還可以以根據(jù)具具體情況況，分別別利用4中不同的的計算方方法來

34、處處理。2.長時間閃閃變水平平值Plt在實際處處理時，長時間間閃變值值還可以以根據(jù)具具體情況況，分別別利用4中不同的的計算方方法來處處理。（1）仍利用用長時間間CPF進(jìn)行多點點計算和和分析。（2）有些專專家主張張以95%概率代替替99%概率，以以放寬對對電能質(zhì)質(zhì)量的要要求，使使之更符符合實際際，將上上頁公式式稍微修修改為：并利用大大型電弧弧爐在其其供電點點的實測測數(shù)據(jù)總總結(jié)的經(jīng)經(jīng)驗公式式做簡化化計算：2.長時間閃閃變水平平值Plt（3）對于電電弧爐等等類型的的負(fù)荷所所引起的的閃變，至少需需觀測一一星期才才能做出出全面評評定，在在整個閃閃變觀測測結(jié)束時時，方能能給出Pst和Plt兩項指標(biāo)標(biāo)。具體

35、體處理時時刻在每每天保留留的Pst中取出第第3大值Pst，3max作為Plt值，即（4）UIE/IEC推薦的計計算式與與上述算算法不同同。它規(guī)規(guī)定對于于已順序序測得的的N個10min短時間閃閃變值Pst，k（k=1，2，3，N）數(shù)據(jù)，長時間間閃變值值Plt可由這N個的的立方方和求根根得到：（1）.同一供電電母線上上Pst的合成3.閃變干擾擾限制值值n個波動性性負(fù)荷各各自引起起的閃變變及背景景閃變在在同一公公共供電電母線上上產(chǎn)生的的pst合成算式式的一般般形式為為：其中，m的值取決決于主要要閃變的的性質(zhì)及及其工況況的重疊疊可能性性：m=1用于波動動性負(fù)荷荷引起電電壓變動動同時發(fā)發(fā)生重疊疊率很高高

36、的工況況；m=2用于隨機機波動性性負(fù)荷引引起電壓壓變動同同時發(fā)生生的工況況（如：熔化期期重疊的的電弧爐爐）；m=3用于波動動性負(fù)荷荷引起的的電壓變變動同時時發(fā)生的的可能較較小的工工況；m=4僅用于熔熔化期不不重疊的的電弧爐爐所引起起的電壓壓變動合合成。（2）.供電系統(tǒng)統(tǒng)各電壓壓級間Pst的傳遞廣義的閃閃變包括括電壓波波動，限限制閃變變干擾包包括限制制電壓變變動幅值值和變動動頻度及及其影響響。IEC在制訂閃閃變標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中，將將供電系系統(tǒng)電壓壓分為高高壓（HV）、中壓壓（MV）和低壓壓（LV）三級。對于超超高壓（EHV）UN230kV的輸電系系統(tǒng)的閃閃變標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，則與與高壓（HV）規(guī)定的的閃變標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)相

37、同同。具體標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)如下：1、低壓，一般指指的的低低壓配電電網(wǎng)；2、中壓，指的的配電電網(wǎng)；3、高壓，指的的大型型用戶的的高壓供供電和地地區(qū)性連連接的高高壓配電電網(wǎng)。閃變干擾擾在各級級電力網(wǎng)網(wǎng)的傳遞遞，遵循循十分簡簡單的規(guī)規(guī)律：（1）高壓傳傳遞至中中壓和低低壓的傳傳遞系數(shù)數(shù)和和稍稍低于1，一般取取0.81；而由中中壓傳遞遞至低壓壓的傳遞遞系數(shù)則則接近于于1，典型值值為。（2）由于高高壓級電電力網(wǎng)的的短路容容量較大大，由低低壓級的的閃變干干擾傳遞遞至高電電壓級的的作用實實際上可可以忽略略，因此此，低壓壓傳遞至至中壓及及由中壓壓傳遞至至高壓的的傳遞系系數(shù)等于于0。（2）.供電系統(tǒng)統(tǒng)各電壓壓級間Pst的傳

38、遞如上圖的的供電系系統(tǒng)，兩兩個電弧弧爐A和B分別接在在A、B兩個供電電母線上上。假定定已知這這兩個電電弧爐產(chǎn)產(chǎn)生的閃閃變干擾擾值為：單獨由由電弧爐爐A在供電母母線A上產(chǎn)生的的閃變干干擾值為為PstA；單獨由由電弧爐爐B在供電母母線B上產(chǎn)生的的閃變干干擾值為為PstB。計算一一個供電電母線上上的電弧弧爐，在在另一供供電母線線上所產(chǎn)產(chǎn)生的閃閃變干擾擾的傳遞遞效應(yīng)。（2）.供電系統(tǒng)統(tǒng)各電壓壓級間Pst的傳遞為分析簡簡化又不不影響一一般性，只需計計算電弧弧爐B在供電母母線A上產(chǎn)生的的閃變PstBA，采用的的算法是是：將電電弧爐B在母線B上產(chǎn)生的的閃變PstB乘以傳遞遞系數(shù)成成為傳遞遞到母線線A的閃變干

39、干擾PstBA。在推倒倒鄰近母母線B上閃變干干擾PstB傳遞至供供電母線線A的等值閃閃變干擾擾PstBA的計算公公式時，先將上上圖變化化為下面面的等值值電路。（2）.供電系統(tǒng)統(tǒng)各電壓壓級間Pst的傳遞PstB傳遞至供供電母線線A的等值閃閃變擾動動PstBA，可按阻阻抗XA和XC上分壓計計算，即即：引入短路路容量，按標(biāo)么么值關(guān)系系式可寫寫為：，其中：PKAB表示供電電點B短路時，A點流向B點的短路路容量，MVA；PKAB供電點A短路時，B點流向A點的短路路容量，MVA；PKA供電點A的短路容容量，MVA。根據(jù)前面面的推導(dǎo)導(dǎo)，可以以得出：即：其中，TBA在母線B上產(chǎn)生的的閃變干干擾傳遞遞至母線線A

40、的傳遞系系數(shù)。在前面介介紹的等等值電路路中，于于是由上上面推導(dǎo)導(dǎo)的算式式可以算算出。同理可得得。由此可見見，兩母母線之間間的傳遞遞系數(shù)不不同，必必須具體體計算。這個例例子的計計算結(jié)果果為：傳遞系數(shù)數(shù)；傳遞系系數(shù)4.電壓波動動和閃變變的計算算方法在一般供供電系統(tǒng)統(tǒng)中，電電壓幅值值的變化化主要是是由負(fù)荷荷無功變變化引起起的，但但由于像像電弧爐爐等有不不規(guī)則隨隨機特性性的負(fù)荷荷，如何何確定其其無功功功率的變變化量很很困難。一種推薦薦的估算算方法在在前面介介紹了。結(jié)合給給出的計計算公式式，下面面再介紹紹兩種簡簡單實用用的交流流電弧爐爐可能引引起的電電壓波動動的估算算方法。所謂SCVD是指利用電弧弧爐在

41、開開路和短短路兩種種工況下下的電壓壓差與額額定電壓壓之比的的百分?jǐn)?shù)數(shù)來表示示電壓波波動值，計算公公式為式中，U0是電弧爐爐在三相相開路時時的PCC點電壓Ud是電弧爐爐在三相相短路時時的PCC點電壓通常將該該公式計計算的結(jié)結(jié)果稱之之為短路壓降降。1、短路壓壓降法SCVD實質(zhì)上反反應(yīng)了交交流電弧弧爐三相相短路容容量與PCC點系統(tǒng)短短路容量量之比。經(jīng)驗表表明，導(dǎo)導(dǎo)致電壓壓波動和和閃變的的工作電電流的變變化與電電弧爐的的短路容容量有關(guān)關(guān)。根據(jù)據(jù)英國的的經(jīng)驗表表明，SCVD又可表示示為：其中，Sd1為電弧爐爐變壓器器分接頭頭處于使使電極電電壓為最最大檔位位所對應(yīng)應(yīng)的電弧弧爐最大大短路容容量，MVA;Sd

42、為PCC點處供電電系統(tǒng)全全年最小小短路容容量，MVA。1、短路壓壓降法算例：以以典型的的30t電弧爐的的供電電電路，如如下圖為為例，請請計算其其短路電電壓降，并判斷斷該電弧弧爐負(fù)荷荷是否允允許接入入系統(tǒng)。舉例說明明1解：假設(shè)設(shè)電弧爐爐爐變?nèi)萑萘繛?8MVA，取計算算基準(zhǔn)短短路容量量即SB=100MVA，則以給給定SB為基準(zhǔn)的的電路各各電抗的的百分值值分別為為，總電抗。由于容量量，而且且參考母母線電壓壓的標(biāo)么值等于于1，若X以百分值值表示，則電弧弧爐的短短路容量量為供電電路路的短路路容量為為:于是可分分別計算算得出電電弧爐的的短路容容量Sd1和供電系系統(tǒng)的短短路容量量Sd為:由此可得得斷路壓壓降

43、：估算出的的dmax對照標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)規(guī)定的的各電壓壓等級的的允許范范圍值（如下表表），可可以看出出，該電電弧爐必必須加裝裝補償裝裝置才允允許接入入電網(wǎng)。通過在對對電弧爐爐的功率率圓圖分分析可知知，交流流電弧爐爐無功沖沖擊量有有最大值值，因此此，可以以根據(jù)給給定的電電弧爐參參數(shù)，首首先計算算出其最最大無功功功率沖沖擊值，然然后估算算出短路路壓降dmax，這種方方法稱為為最大無功功功率變變動量法法。2、最大無無功功率率變動量量法若以基準(zhǔn)準(zhǔn)容量SB來表示，則:電弧爐最最大無功功功率沖沖擊值對對應(yīng)最大大電壓變變動量為為：當(dāng)已知電電弧爐短短路總電電抗X0時: 電弧爐最大無功功率沖擊值對應(yīng)最大電壓變動量為:與額

44、定電壓的百分比即為電弧爐的短路壓降，于是有： 例：仍以以上述的的30t電弧爐參參數(shù)為例例，利用用最大無無功率沖沖擊值預(yù)預(yù)測短路路電壓降降。解：先先將已知知數(shù)據(jù)代代入前面面的計算算公式求求得最大大無功功功率沖擊擊值為： 由上例已已知，在在PCC處，X=Xs=17.1%，于是：舉例說明明2在電弧爐爐母線FB處，X=XS+XL=19.2%,于是：同上例一一樣，對對照標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)可以見見，以上上預(yù)估測測算的兩兩處，最最大電壓壓波動值值都已超超過允許許值，這這說明，須加裝裝補償裝裝置才允允許接入入電網(wǎng)。需指出的的是，以以上兩種種估算短短路壓降降的方法法僅給出出了判斷斷將要投投入供電電系統(tǒng)的的電弧爐爐可能產(chǎn)生的

45、電電壓波動動大小是是否超過過允許值值的方法法。而實實際上由由于閃變變的嚴(yán)重重與否還還與電壓壓波動的的波形和和頻率有有關(guān)，因因此，還還需直接接根據(jù)閃閃變值來來評定電電弧爐對對供電系系統(tǒng)的影影響。下面給出出短路壓壓降與閃閃變限制制間的經(jīng)經(jīng)驗換算算關(guān)系式式：短時間閃閃變值Pst與短路壓壓降dmax之間的換換算式為為：長時間閃閃變值Plt與短路壓壓降dmax之間的換換算式為為：第五節(jié)電電弧爐爐用電特特性分析析理論和實實踐分析析表明，交流電弧弧爐是供電系系統(tǒng)各類類功率波波動性負(fù)負(fù)荷中對對電壓特特性影響響最大的的負(fù)荷。其中煉鋼用電電弧爐比其他用用途（如如生產(chǎn)磷磷化物、冶煉硅硅鐵等）的電弧弧爐對供供電電壓壓

46、的干擾擾更大。煉鋼用交交流電弧弧爐對供供電系統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)生的的不利影影響主要要包括有有功功率率和無功功功率沖沖擊性快快速變化化引起的的電壓波動動和閃變變，電弧電電阻的非非線性導(dǎo)導(dǎo)致的電力諧波波畸變，以及三相負(fù)荷荷不對稱稱帶來的供供電系統(tǒng)統(tǒng)動態(tài)不不平衡干干擾等。一、電弧弧爐的基基本參數(shù)數(shù)和運行行周期加料 熔化期 斷電 氧化期 扒渣 還原期普通交流流電弧爐爐的冶煉煉周期為為3-8h，具體時時間取決決于供電電電壓高高低、電電弧爐容容量（噸噸位）和和冶煉材材料及其其工藝等等。通常常電弧爐爐的供電電電壓為為110kV或35kV，經(jīng)特殊殊設(shè)計的的電弧爐爐變壓器器供電，二次側(cè)側(cè)電極間間電壓的的典型值值在100-6

47、00V之間，其其中電極極壓降為為40V，電弧壓壓降約為為12V/cm。電弧爐的的運行周周期包括括三個階階段：熔化期、氧化期和還原期。左圖給給出了電電弧爐負(fù)負(fù)荷運行行周期示示意圖。熔化期的主要任任務(wù)是使使?fàn)t料迅迅速熔化化。爐料料進(jìn)入爐爐膛時整整體呈圓圓桶狀或或饅頭狀狀。通電電起弧后后，三相相電極迅迅速插入入爐料，爐料熔熔化的液液滴逐漸漸匯攏于于爐底。熔化期約約為0.5-2h，但在此此期間消消耗的電電能最大大，約占占一個投投運周期期總耗電電量的60%-70%。加料 熔化期 斷電 氧化期 扒渣 還原期一、電弧弧爐的基基本參數(shù)數(shù)和運行行周期氧化期的主要任任務(wù)是脫脫磷及去去氣、去去夾雜。當(dāng)爐料料全部熔熔

48、化，溫溫度合適適（一般般為1570C）時，通通過供氧氧脫碳，令鋼水水沸騰，使其中中的氣體體和夾雜雜物上浮浮，并使使鋼中磷磷的含量量下降。還原期的主要任任務(wù)和操操作是脫脫氧、脫脫硫、調(diào)調(diào)整溫度度和調(diào)整整成分。二、電弧弧爐運行行的電氣氣特性通過對電電弧爐運運行過程程的分析析可知，其電氣氣特性有有如下特特點：（1）所消耗耗的功率強烈烈而快速速，并且出出現(xiàn)隨機機性變化化，它由由煉鋼周周期中的的熔化過過程和技技術(shù)條件件等因素素決定。（2）電能質(zhì)質(zhì)量下降降程度最最大和時時變性最最強的時時刻發(fā)生生在熔化期。（3）氧化和還還原的精煉期期電壓波波動和諧諧波含量量顯著降降低。（4）電能質(zhì)質(zhì)量的性性質(zhì)和電電能質(zhì)量量

49、下降的的程度隨隨熔化期運運行條件件的不斷變變化而有有所不同同，取決決于電弧爐的的容量和和類型，熔化材料料的成分分和性質(zhì)質(zhì)。另外，煉煉鋼廠電電弧爐臺臺數(shù)的多多少對電電能質(zhì)量量造成的的影響也也會不同同。電弧爐運運行引起起的電能能質(zhì)量沖沖擊的因因素包括括：（1）大電流流電感支支路。電弧爐大大電流電電感支路路的感應(yīng)應(yīng)率是由由大電流流導(dǎo)體的的幾何形形狀決定定的。在在實際中中導(dǎo)體的總總幾何對對稱性總總會有偏偏差，又因為為存在強強磁場，它會引引起不對稱互互感系數(shù)數(shù)。這個不不對稱的的互感系系數(shù)將作作為不同同相的感感抗，于于是電弧弧爐變壓壓器二次次側(cè)稱為為不對稱負(fù)負(fù)荷。（2）在電極極與熔化化的爐料料間燃燒燒的電

50、弧弧。使電能質(zhì)質(zhì)量降低低的更主主要的原原因是三三個自由由燃燒的的大電流電電弧。首先這這些電弧弧是非線線性電阻阻性的，于是電電弧燃燒燒時就產(chǎn)產(chǎn)生了諧波電流流。又因為為石墨電電極的陽陽極和陰陰極的壓壓降不同同，所以以還存在在偶次諧波波。三個電電弧在電電氣上式式不對稱稱的，故故出現(xiàn)了了零序性系系統(tǒng)諧波波。如前所述述，電壓波動動大小與與負(fù)荷的的無功功功率變動動量成正正比。因此有有必要首首先分析析電弧爐爐的功率變化化規(guī)律，進(jìn)而推推導(dǎo)出電電弧爐無功功率率變動量量最大值值計算公式式。這里，采采用簡化化電弧爐爐供電等等值電路路單線圖圖。圖中中U0為電弧爐爐空載時時的供電電電源開開路電壓壓；X0為電弧爐爐主電路

51、路的總阻阻抗：R為主電路路的總阻阻抗，主主要反映映了時變變電極的的電阻，并且假假設(shè)R為線性變變化，P+jQ為主電路路的復(fù)功功率。設(shè)電弧爐爐的短路路容量為為：且已知負(fù)負(fù)荷的有有功功率率負(fù)荷無功功功率為為三、電弧弧爐的功功率變化化圓圖三、電弧弧爐的功功率變化化圓圖當(dāng)電弧爐三相電極與爐料構(gòu)成短路時，對應(yīng)圖中的D點，此時R=0，I=Id=U0/X0, P=0, 為電弧爐的短路容量。實際運行在三相短路時功率因數(shù) ，其中 為短路時回路的阻抗角，對應(yīng)圖中的B點。 三、電弧爐的功率變化圓圖當(dāng)弧熄時，對于圖中的0點。理論上，當(dāng) 時， ， 對應(yīng)圖中的F點。普通電弧爐的額定運行點選擇對應(yīng)圖中的A點為熔化期的額定運行

52、點。 為額定運行的阻抗角，此時的功率因數(shù) 。三、電弧爐的功率變化圓圖對照右圖來看，通常取 為最大無功功率變動量 ，它等于三相電極短路時的無功功率 與熔化期額定運行點的無功功率 之差，即而 ， ，即可以得出實際上， 上式可以簡化為：三、電弧弧爐的功功率變化化圓圖通過上述述方法，獲得交交流電弧弧爐無功功功率沖沖擊量的的最大值值電極短路路時無功功功率-正常運行行時無功功功率這一推薦薦方法在在電弧爐爐負(fù)荷對對電壓影影響的工工程實際際測量和和估算中中是很有有用的。四、線性性時變電電弧電阻阻模型上述的研研究表明明，能否否精確地地建立電電弧爐負(fù)負(fù)荷模型型是進(jìn)行行電能質(zhì)質(zhì)量研究究的重要要先決條條件。與以往的的

53、單相線線性電弧弧爐模型型不同，本節(jié)介介紹一種種改進(jìn)的的三相非非線性時時變電弧弧電阻模模型。這這個模型型是在對對實際u-i特性曲線線分段線線性化的的基礎(chǔ)上上，根據(jù)據(jù)電弧爐爐負(fù)荷消消耗的功功率計算算出時變變電弧電電阻的幅幅值。等值電弧弧電阻是以時間間為自變變量連續(xù)續(xù)變化的的隨機函函數(shù)，所所以選用用電弧電電阻不同同的時變變規(guī)則代替弧長長不同的的時變規(guī)規(guī)則，就可以以實現(xiàn)具具有控制制環(huán)節(jié)的的電壓波波動過程程仿真。動態(tài)負(fù)負(fù)荷模型型則考慮慮了周期期性變化化規(guī)則的的電弧電電阻。一一旦建立立了表示示電弧電電阻變化化的模型型，就可可以評估估不同供供電系統(tǒng)統(tǒng)中由于于電弧爐爐運行造造成電壓壓波動的的結(jié)果。四、線性性時

54、變電電弧電阻阻模型其中，f是閃變頻頻率；R1是與實際際電弧爐爐負(fù)荷運運行條件件相聯(lián)系系的恒定阻值值，其值選選擇是由由弧長的的變化范范圍及電電弧爐負(fù)負(fù)荷消耗耗的功率率決定的的。2、線性化化求電弧弧恒定電電阻電弧弧長長通常在在020cm范圍變化化，電弧弧爐消耗耗的平均均功率P= 42 MW。為對電弧弧爐負(fù)荷荷進(jìn)行數(shù)數(shù)值分析析，需建建立電弧弧爐的負(fù)負(fù)荷模型型，負(fù)荷荷模型可可用功率率、阻抗抗表示。這里介介紹一種種改進(jìn)的的三相線線性時變變電弧電電阻模型型求取方方法。1、定義電電弧電阻阻：對實際電電弧爐的的v-i特性曲線線分段線線性化，即列出出下圖曲曲線線性性段（OA和AB段）的公公式，電電弧爐消消耗的功

55、功率是線線性化曲曲線的面面積。因因此R1可求。四、線性性時變電電弧電阻阻模型電弧阻抗抗模型確確定之后后，可得得到用電電弧爐阻阻抗模型型表示的的三相電電弧爐系系統(tǒng)等值值電路，以及電電弧爐系系統(tǒng)方程程，可對對電弧爐爐引起的的電壓波波動進(jìn)行行數(shù)值仿仿真分析析。根據(jù)上述述電弧爐爐系統(tǒng)方方程，可可用MATLAB對弧爐的的電壓波波動進(jìn)行行動態(tài)仿仿真。本本例仿真真結(jié)果如如下所示示。令，R1=RaARaB，以及R2=RaBRaC，整理可得得電弧爐爐系統(tǒng)的的方程為為：四、線性性時變電電弧電阻阻模型令，列列寫回路路電壓方方程，得得到電弧爐電電壓、電電流仿真真結(jié)果第六節(jié)電電壓波波動和閃閃變的測測量一、電壓壓波動的的

56、檢測方方法電壓波動動與閃變變的測量量是與評評估標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)緊密相相連的。目前，在我國國的電能能質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于電電壓波動動和閃變變的內(nèi)容容已經(jīng)與與IEC國際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)接軌，為此，本節(jié)主主要介紹紹IEC閃變測量量方法。一、電壓壓波動的的檢測方方法常用的電電壓波動動檢測方方法有整流檢測測法、有有效值檢檢測法和和同步檢檢測法。IEC推薦的閃閃變測測測量方法法是同步檢測測法。為了檢測測出電壓壓波動分分量，通通?？蓪㈦妷翰ú▌涌闯沙梢怨ゎl頻電壓為為載波，其電壓壓的均方方根值或或峰值受受到以電電壓波動動分量為為調(diào)制波波的調(diào)制制。對于于任何波波形的調(diào)調(diào)幅波均均可以看看作是由由各種頻頻率分量量合成的的。為了保證證分

57、析簡簡化而又又不失一一般性，我們可可以分析析僅含單單一頻率率的調(diào)幅幅波對工工頻載波波的調(diào)制制。調(diào)制波解解析式的的一般表表達(dá)式為為：式中：Um工頻載波波電壓的的幅值，V;wN工頻載波波電壓的的角頻率率，Hz；v(wFt)調(diào)幅波電電壓，V；wF調(diào)幅波電電壓的角角頻率，Hz。若調(diào)幅波波電壓為為單一頻頻率的正正弦波形形，則有：式中，m稱為幅值系數(shù)，要求m1，否則將將出現(xiàn)包包絡(luò)線畸畸變。調(diào)幅波電電壓幅值值載波電壓壓幅值按照同步步檢測方方法，可可將調(diào)制制波電壓壓自乘求求平方，得：可見，調(diào)調(diào)制波電電壓的平平方項除除了有直直流成分分外，含含有以下下頻率分分量：、如果利用用0.0535Hz的帶通濾濾波器濾濾除其中中的直流流分量和和工頻及及以上頻頻率的分分量，且且考慮到到，由于于實際上上的調(diào)制制指數(shù)，存在在的調(diào)幅幅波電壓壓的倍頻頻分量幅幅值遠(yuǎn)小小于調(diào)幅幅波的幅幅值，可可忽略不不計。因因此，濾濾波后便便可實現(xiàn)現(xiàn)解調(diào)，獲得近近似加權(quán)權(quán)的調(diào)幅幅波電壓壓，即即：已知相對對電壓變變動值為為，且假假定調(diào)幅幅波為正正弦函數(shù)數(shù)波形，則有：將上面兩兩式合并并，可得得用相對對電壓波波動d參量表示示的表達(dá)達(dá)式：二、IEC閃變測量量環(huán)節(jié)分分析為了使電電壓波動動與閃變變的測量量