1谈我国电能质量法规和标准的进一步完善中国电力科学研究院林海雪提要:综述国内有关电能质量法规和标准现状,指出其不足和存在的问题,为进一步完善提供参考意见。1引言电能是现代社会最为广泛使用的能源,电能质量关系到各行各业和人民生活用电,关系到国民经济总体效益,实施对电能质量科学地监管是建设“节约型社会”的必要条件之一。电能质量的法规和标准是保障电能质量的基本依据,是实施电能质量监管,保证产品质量和相关产业的发展,维护供用电双方合法权益的基础,具有十分重要的意义[1]。尽管我国正式实施了《电力法》,并先后制定了若干电能质量标准,然而总体上这些法规、标准还存在不少问题(包括本身内容上的科学性,可操作性,也包括贯彻执行上不力)不能适应电力工业快速发展和用户对电能质量更高要求的需要,应加快制定、修订和进一步完善。本文综述国内有关电能质量的法规和标准现状,指出其不足和存在的问题,为进一步完善提供参考意见。2现有的法规和标准概况2.1《电力法》中相关规定[2]为了适应电力市场发展,我国于1995年通过了《电力法》,并于1996年4月1日起实施。有关电能质量方面,《电力法》规定:“供电企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标准”(第二十八条),“上网电价实行同网同质同价”(第三十七条)。这些规定为电能质量市场运作提供了基本准则。2.2电能质量国家标准简介从20世纪80年代初到2001年,国家技术监督局先后组织制定并颁布了六项电能质量国家标准。这六项电能质量国家标准的摘要如表1所示。2表1六项电能质量国家标准摘要标准编号标准名称允许限值说明GB/T12325—2003电能质量供电电压允许偏差1.35kV及以上为正负偏差绝对值之和不超过10%;2.10kV及以下三相供电为±7%3.220V单相供电为+7%,-10%衡量点为供电产权分界处或电能计量点GB12326—2000电能质量电压波动和闪变电压变动d的限值和变动频度r有关:当r≤1000h-1时,对于低压(LV)和中压(MV),d=1.25%~4%;对于高压(HV),d=1.0%~3%;对于随机不规则的变动,d=2%(LV,MV)和d=1.5%(HV)闪变限值1.衡量点为公共连接点PCC;2.Pst每次测量周期为10min,取实测95%概率值;Plt每次测量周期2h,不得超标3.限值分三级处理原则;4.提供预测计算方法,规定测量仪器并给出典型分析实测。系统电压等级LVMVHVPst1.00.9(1.0)0.8Plt0.80.7(0.8)0.6注1.括号中的值仅适用于所有用户为同电压等级场合;2.Pst为短时间闪变值;Plt为长时间闪变值。GB/T14549—1993电能质量公用电网谐波各级电网谐波电压限值(%)1.衡量点为PCC,取实测95%概率值;2.对用户允许产生的谐波电流,提供计算方法;3.对测量方法和测量仪器做出规定;4.对同次谐波随机性合成提供算法。电压(kV)THD奇次偶次0.3854.02.06、1043.21.635、6632.41.211021.60.8注1.220kV电网参照110kV执行;2.表中THD为总谐波畸变率。GB/T15543—1995电能质量三相电压允许不平衡度1.正常允许2%,短时不超过4%;2.每个用户一般不得超过1.3%。1.各级电压要求一样;2.衡量点为PCC,取实测95%概率值或日累计超标不许超过72min,且每30min中超标不许超过5min;3.对测量方法和测量仪器做出基本规定;4.提供不平衡度算法。GB/T15945—1995电能质量电力系统频率允许偏差1.正常允许±0.2Hz,根据系统容量可以放宽到±0.5Hz;2.用户冲击引起的频率变动一般不得超过±0.2Hz。对测量仪器提出了基本要求3标准编号标准名称允许限值说明GB/T18481—2001电能质量暂时过电压和瞬态过电压1.系统工频过电压限值1.暂时过电压包括工频过电压和谐振过电压。瞬态过电压包括操作过电压和雷击过电压;2.工频过电压1.0p.u.=/3mU。谐波过电压和操作过电压1.0p.u.=2/3mU;3.除统计过电压(不小于该值的概率为0.02)外,凡未说明的操作过电压限值均为最大操作过电压(不小于该值的概率为0.0014);4.瞬态过电压还对空载线路分闸过电压、断路器开断并联补偿装置及变压器等过电压限值做出了规定。电压等级(kV)过电压限值(p.u.)Um252(Ⅰ)1.3Um252(Ⅱ)1.4110及2201.335~6633~101.13注:1.Um指工频峰值电压2.Um252kV(Ⅰ)和Um252kV(Ⅱ)分别指线路断路器变电所侧和线路侧2.操作过电压限值空载线路合闸、单相重合闸、成功的三相重合闸、非对称故障分闸及振荡解列过电压限值电压等级(kV)过电压限值(p.u.)5002.0*3302.2*3~2203.0*表示该过电压相对地统计操作过电压二十世纪90年代以来,国际电工委员会(IEC)陆续颁布了IEC61000系列电磁兼容(EMC)标准文件。EMC涉及范围十分广泛,其中传导型干扰发生在电路中。电网中影响电能质量的电磁干扰属于这一类。EMC的基本任务是协调干扰发射和承受者之间关系,使其“兼容”;而电能质量标准的任务是维护公用电网电气环境,在现代技术条件下,保证电网安全、经济运行和广大用户正常用电。因此电能质量标准和EMC标准是既有联系、又有区别的两套标准。从限值上讲,电能质量标准不应超过EMC的“兼容水平”,电能质量指标的分配和控制涉及电网中供电、用电以及设备制造厂的权益,是一个系统工程。然而EMC标准中诸如电磁环境的分类(等同于电能质量指标)、测量和试验技术、抑制措施等等的标准基本上可以用于电能质量领域。从1998年以来,我国发布的EMC标准很大一部分取自(等同或等效)IEC61000系列标准文件,和电能质量相关的综合性标准文件有:(1)电磁环境的分类(GB/Z18039.1—2000,等同IEC61000-2-5)(2)工业设备电源低频传导骚扰发射水平的评估(GB/Z18039.2—2000,等同IEC61000-2-6)(3)中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估(GB/Z17625.4—2000,等同IEC61000-3-6)4(4)中、高压电力系统中波动负荷发射限值的评估(GB/Z17625.5—2000,等同IEC61000-3-7)2.3电能质量配套的国家标准概况实际上2.2表1中所列的标准只是用于电网中电能质量指标的控制,处理电力公司和用户的关系。有关测量仪器、电气设备和改善(治理)装置也有相应的标准(这里测量仪器的标准指作为产品的标准,和2.2中要求是不同的)。现有的国标:电能质量测量、试验国家标准(1)供电系统及相连设备的谐波、谐间波的测量和测量仪器导则(GB/T17626.7—1998,等同IEC61000-4-7)(2)电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验(GB/T17626.11-1998,等同IEC61000-4-11)(3)电能质量监测设备——通用要求(待批)(4)输配电系统静止无功补偿器用晶闸管阀的试验(等效IEC61954—1999,待批)电气设备国家标准(1)低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相输入电流≤16A)(GB17625.1—1998,等同IEC61000-3-2)(2)对额定电流不在于16A设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制(GB17625.2—1999,等同IEC610000-3-3)(3)对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制(GB/Z17625.3—2000,等同IEC61000-3-5)(4)半导体变流器与供电系统的兼容及干扰防护导则(GB10236-88修订稿,待批)电能质量改善(治理)装置国家标准(1)静止型无功功率补偿装置(SVC)功能特性(主要参考IEEEStd1031—2000,待批)(2)静止型无功功率补偿装置(SVC)现场试验(主要参考IEEEStd1303-1994,待批)3法规和标准中存在的问题3.1关于《电力法》中有关规定(1)现行《电力法》中关于电能质量的规定基本上把责任推给供电企业,这是不合理的。实际上许多质量问题(如谐波、电压波动和闪变、三相不平衡等等)是由用电负荷特性造成的。维护公用电网的电能质量是供电企业和用户的供同责任,尽管供电企业应起主导作用。许多人认为用户对电能质量的责任已隐含在第三十二条规定中,该条规定:“用户用电5不得危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序。”实际上这条根本没有提“质量”问题,其内涵在1996年9月1日起执行的《电力供应和使用条例》(国务院196号令)中第三十条有明确的说明,这条只是指用户改变用电类别、超标用电、擅自增容、更动计量装置和进出电源等行为[3]。(2)按《电力法》规定的关于电能质量的一些行政规定未能配套发布。例如关于上网电价实行“同网同质同价”的问题,此条实际上是对长期执行的“以量计价”的重要补充。实行同质同价,就是意味着“优质优价”、“劣质低价”,并必然导致“污染罚款”,这是促使电能质量提高的经济杠杆,具有十分重要意义。当然,由于电能质量问题的复杂性,“同质同价”难以一步到位,宜由简到繁分步分指标实施,并先做好试点工作。3.2关于电网的电能质量标准(1)涉及的指标不全面目前六个标准(见表1)虽然涵盖了大部分电能质量指标,但对不少用户(主要是对电能质量“敏感”类和“严格”类负荷)十分关注的电压暂降(dip,sag)和短时中断没有规定[4];对于工业生产中广泛存在的间谐波(interharmonic)也没有规定[5]。此外还缺少属于电能质量指标的电源信号电压(指在输配电线路上传输不同频率信号的电压水平)和电压波形缺口(notch),后者是由于大型变流器在换相过程中短暂相间短路引起的电源电压波形畸变(“缺口”在IEC标准中没有规定,但在IEEEStd519-1992中有明确要求)。(2)可操作性差六个标准中有的标准连测量仪器的要求(功能和精度)和测量方法都没有规定;有的虽然有所规定,但不全面、不科学。例如GB/T12325-2003中就没有仪器和测量方法的规定,实际上执行的是电力行标DL500-92《电压监测仪订货技术条件》,而这个行标也面临修订。又如GB/T14549-93中对于快速变化的谐波推荐用3秒平均值,而对采样窗口不作规定。事实上对不同变化性态的谐波应采用不同长度的采样窗口才能获得较准确的分析结果。当然也有的标准,因技术条件所限,还没有对测量仪器做出规定(例如GB/T18481-2001)。(3)规定含糊带来执行上随意性这方面最明的例子是GB/T14549-93中关于用户谐波电流的限值的确定。标准中没有明确供电容量St的取法(St是计算电流限值重要参数),于是在实际执行中有人主张按供电变电站全部安装容量取值,有人主张按正常最小运行方式下供电变压器容量取值,两者结果差别很大[6~8]。类似情况在其他一些标准中也或多或少存在。(4)标准适用范围太小,不能适应电网发展的需要电能质量标准制定的初衷是着眼协调供、用电双方矛盾,目前由于电网的发展,有的标准适用范围需扩大。例如谐波标准规定到110kV电压,对220kV笼统地规定“可参照110kV执行”。实际上,目前220kV谐波源用户不在少数,500kV直流输电换流站谐波无章可循。6国外电能质量标准适用范围一般都扩大到所有电压等级,例如2001年颁布的英国电气协会工程导则GB5/4(取代1976年的G5/3)就将275、400kV输电系统的谐波电压做了规定,这为发电厂、直流换流站接网提供了依据[9]。(5)标准限值过严,难以执行,又缺乏灵活性从标准限值上讲,EMC的主要任务是从电磁干扰角度定出电压兼容水平,可以不涉及用户的特性、电网的运行方式等,而电能质量标准是作为商品的电能应保证的性能指标,必须兼顾电网、用户和制造厂三方的权益,在现代技术水平条件下,能调动各方面积极性,共同分担责任,维护好电气环境。对任何一方标准订得过宽