实验室试验电源能力核查的方法及其应用
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实验室试验电源能力核查的方法及其应用
强耀根
摘要：本文阐述了我国现有的电能质量标准GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》和CTL－OP110决议规定的电能质量，详细介绍了电器实验室试验电源的核查规定和核查方法。
本文从电源能力核查入手，分析了核查时应注意的问题。
关键词：电源；电能；电能质量；电压的变化率；频率变化率；谐波失真（THD）
1、概述
我实验室主要是检测电气产品，在检测产品时使用的电源质量可能会影响到检测结果的准确性。
所以试验电源的质量是我们必须加以控制的。
我国的市电的电能质量根据GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》标准4.3款规定电压偏差为220V时+7%；-10%。
GB/T 15945-2008《电能质量电力系统频率允许偏差》中规定：50Hz 电力系统正常频率偏差允许值为± 0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可放宽到± 0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。
GB/T 14549《电能质量公用电网谐波》中规定，低压(0.38kV)的电压总谐波畸变率为5%。
CTL－OP110决议规定电能质量；电压的变化率低于±3％、频率变化率低于±2％、谐波失真（THD）低于5％。
显然，电压偏差严于我国供电标准，因此，我们在检测电气产品时相应的有影响试验加装了变频电源或稳压电源，并且定期进行计量，来改善和控制试验电源的电能质量。
但是，还是不够，按CTL－OP110规定，还必须对检测用电源插座进行核查确保电能质量符合决议规定。
2、核查准备
2.1仪器准备
电能核查的仪器是核查的基础，必须符合要求，GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》标准5.3款规定B级电压监测仪器的准确度优于0.5%；A级电压监测仪器的准确度优于0.2%.。
同样必须符合IECEE的规定。
2.1.1用DT5-1×100/G型统计式电压监测仪，精度优于0.5%，输出数据1次/S，用232接口联通电脑进行记录，电压监测仪见图1。
2.1.2用PF9800智能电量测量仪，精度优于0.5%，对电流；频率进行测量，智能电量测量仪见图2。
2.1.3用DPA500谐波闪烁分析仪，精度优于0.2%，监测分析谐波失真（THD）。
2.1.4负载，由于根据CTL－OP110规定必须满载1小时稳定监测，为保证负载的稳定和减少其它因素的影响，我们制作了电阻性负载，根据不同大小的负载需求，接相应大小的负载。
负载见图3。
图1 图2
图3 图4
2.2 确定核查位置
为了对核查部位及相关位置确定，首先对进行试验电源分类和编号，按不同的电源（稳压电源、变频电源及市电）分类编号。
核查位置见图4。
当确定试验室所有的试验用电位置后，编制实验室电源配置及插座平面图，在平面图上确定核查位置和插座。
确定核查的原则是根据GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》标准附录B B.1款要求，试验电源送出的首末端插座以及重要部位，进行核查。
2.3 编制核查记录格式
依据CTL－OP110的要求，编制电源核查记录格式，见表1。
2.3.1明确技术要求
如在试验标准内没有其他规定，试验用电源应符合下列要求：
a) 电压稳定性：最大+/- 3%；
b) 频率稳定性：最大+/- 2%；
c) 总谐波含量（THD）：最大5%。
表1
2.3.2计算的数据
1）最大开路电压，V oc,max
2）最小开路电压，V oc,min
3）最大负载电压，V ld,max
4）最小负载电压，V ld,min
5）最大负载电流，I ld,max
6）标称电压，V nom
7）最大开路频率，F oc,max
8）最小开路频率，F oc,min
9）最大负载频率，F ld,max
10）最小负载频率，F ld,min
11）开路总谐波含量，THD oc
12）负载总谐波含量，THD ld
2.3.3计算方法
Reg V oc=MAX(V oc,max- V nom；V nom- V oc,min/ V nom)×100% Reg V ld= MAX(V ld,max- V nom；V nom- V ld,min/ V nom)×100% Reg F oc=MAX(F oc,max- F nom；F nom- F oc,min/ F nom)×100% Reg F ld=MAX(F ld,max- F nom；F nom- F ld,min/ F nom)×100%
3、电源核查
依据实验室电网电源能力核查记录和选定的核查点进行核查。
3.1接线线路
3.1.1接线尽量短避免其它干扰。
3.1.2使用时间继电器控制。
空载时间1h。
在不做任何调整的状态下，接上规定的负载1h。
见图5。
图5 图6
3.2实施核查
3.2.1电压核查
接通电源后（见图6），通过电脑的记录和找出最高电压和最低电压，在曲线图上看出该插座的电能质量，通过2.3.2计算方法算出空载和满载时的电压变化率。
3.2.2频率核查
由于我国的电力系统频率允许偏差，50Hz 电力系统正常频率偏差允许值为± 0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可放宽到± 0.5Hz，远优于CTL－OP110决议规定频率变化率低于±2％的要求，监测时基本能达到要求。
对于变频电源而言，频率允许偏差也能达到要求。
3.2.3电压失真度
GB/T 14549《电能质量公用电网谐波》中规定：低压(0.38kV)的电压总谐波畸变率为5%；CTL－OP110决议规定总谐波含量（THD）低于5％。
尽管供电电网供给的电源电压失真度小于5％，但是，稳压电源会产生附加失真度；如果稳压源载有较多的失真度大的负载，就会突破电源失真度小于5％的界限。
在失真度监控时要关闭失真度大的负载，监控了解真实的电压失真度；还有在使用电源时尽量提高功率因素，减小失真度。
4、结束语
试验电源核查，是电器实验室一项基础而经常性的工作，由于试验电源核查的时间长，操作复杂，这就要求我们认真对待，在试验室试验电源一旦变动或修理后，就要进行电源核查，确保试验电能的质量符合使用要求。
特别是在装修后要进行检测核查，一旦发现不符合要求可以及时纠正，否则，接上负载电压很容易发生电压跌落现象，又难发现，影响检测结果的准确性。
参考文献
[1] GB/T 12325-2008电能质量供电电压偏差
[2] GB/T 15945-2008电能质量电力系统频率允许偏差
[3] GB/T 14549-1993电能质量公用电网谐波
[4] CTL－OP110 Procedure for Measuring Laboratory Power Source Characteristics。
