上海豪米建設(shè)工程技術(shù)服務(wù)有限公司 杜定敏

引言

隨著城市化的快速發(fā)展及業(yè)態(tài)的轉(zhuǎn)變，辦公建筑作為現(xiàn)代建筑的一種潮流迅速發(fā)展起來。辦公建筑成為收集和處理信息的主要場所之一，大部分人員都是從事辦公室工作，辦公建筑成為與人們生活密切相關(guān)的建筑類型。

辦公建筑的用電設(shè)備和功能越來越多，用能特征有周期性，白天電力負(fù)載高、夜晚負(fù)載低[1]。人們對辦公環(huán)境中的電能質(zhì)量要求逐步提高，供電系統(tǒng)平穩(wěn)、高效運(yùn)行成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。辦公建筑低壓配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的檢測可以提高供電穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)安全供電。近年來，辦公建筑各種用能設(shè)備的快速發(fā)展對低壓配電系統(tǒng)的依賴越來越強(qiáng)，而電能質(zhì)量直接影響低壓配電系統(tǒng)和辦公設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，對低壓配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的檢測顯得尤為重要。

本文以某辦公建筑為研究對象，對低壓配電系統(tǒng)電能質(zhì)量進(jìn)行檢測，對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行對標(biāo)和分析，通過梳理現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中涉及電能質(zhì)量檢測的相關(guān)規(guī)定，探索一種最適合辦公建筑低壓配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的檢測方法，同時(shí)運(yùn)用此方法檢測了某辦公建筑使用過程中的電能質(zhì)量情況，為辦公建筑低壓配電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測提供一定的參考。

1 電能質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)

目前，國內(nèi)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中，涉及電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)一部分來自于電力相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，一方面來自于行業(yè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

其中，《公共建筑節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T177-2009）中第11.1.2條要求電能質(zhì)量檢測應(yīng)在負(fù)荷率大于20%的配電回路，且應(yīng)在負(fù)載正常使用的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行；《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14549—1993）、《電能質(zhì)量供電電壓偏差》（GB/T12325—2008）、《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差》（GB/T15945—2008）、《電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變》（GB/T12326—2008）、《電能質(zhì)量三相電壓不平衡》（GB/T15543—2008）適用于公共連接點(diǎn)的檢測。

可以看出，從兩個(gè)不同的行業(yè)角度出發(fā)，針對電能質(zhì)量的檢測要求不同，在檢測過程中應(yīng)根據(jù)檢測部位選擇標(biāo)準(zhǔn)。值得關(guān)注的是，《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50303-2015）并沒有涉及電能質(zhì)量，因?yàn)榇税鏄?biāo)準(zhǔn)關(guān)注保證配電系統(tǒng)施工質(zhì)量，而并未考慮電能質(zhì)量對配電系統(tǒng)的安全使用和平穩(wěn)運(yùn)行的影響。

2 電能質(zhì)量檢測案例

2.1 工程概況

某辦公建筑位于上海市，其一層有接待室，建筑使用面積約為70m2，二層有辦公室、化學(xué)室、色譜室、檔案室、設(shè)備間和檢測實(shí)驗(yàn)室等，建筑使用面積約為800m2，截止2020年04月常駐辦公人員約為30人。

該辦公樓建筑運(yùn)行模式情況如下：周一至周五一天運(yùn)行8.5小時(shí)，從8:30到17:00；一周運(yùn)行5天，從周一到周五；一年運(yùn)行12個(gè)月，從一月到十二月。該辦公樓的用能設(shè)備主要包括電腦、打印機(jī)、照明燈具、空調(diào)、飲水機(jī)、檢測設(shè)備等，空調(diào)設(shè)備大部分為房間空氣調(diào)節(jié)器（分體空調(diào)）和柜式空調(diào)。用電主要為空調(diào)、照明等設(shè)備用電，非空調(diào)季負(fù)載率偏低，空調(diào)季較高。制冷和采暖時(shí)期空調(diào)設(shè)備開啟和關(guān)閉主要依據(jù)室外溫度和使用情況確定。

該辦公樓采用低壓配電系統(tǒng)，三相四線制380V的交流進(jìn)線，配電系統(tǒng)接線為星型接線。配電從地上一層總配電柜380V供電到辦公樓配電柜。一層有一個(gè)380V的總配電柜，二層有一路380V的進(jìn)線柜。

2.2 測試內(nèi)容

根據(jù)辦公建筑的用電特點(diǎn)，低壓配電系統(tǒng)測試內(nèi)容主要包括諧波電壓含有率、諧波電流、電壓不平衡度、頻率偏差、供電電壓偏差等參數(shù)[3-4]。測試儀器采用電能質(zhì)量分析儀進(jìn)行檢測，電能質(zhì)量分析儀可以同時(shí)記錄電壓、電壓不平衡度、諧波電壓、諧波電流、頻率等[5]。

測試工況：當(dāng)天辦公人員大概20人，開啟空調(diào)、電腦、打印機(jī)、飲水機(jī)以及一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備等用電設(shè)備，空調(diào)處于制熱工況；環(huán)境條件：測試當(dāng)日，配電間環(huán)境氣溫為10.6℃，相對濕度為49%。測試時(shí)間為上午9點(diǎn)至下午5點(diǎn)，采樣數(shù)據(jù)記錄間隔為3s。

2.3 測試結(jié)果分析

2.3.1 電壓不平衡度

電壓不平衡度ε是指三相電力系統(tǒng)中三相電壓不平衡的程度，指三相電壓幅值差別或相位偏差，用電壓負(fù)序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的方均根值百分比表示。檢測主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T15543—2008《電能質(zhì)量三相電壓不平衡》。國家標(biāo)準(zhǔn)中電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)負(fù)序電壓不平衡度正常時(shí)不得超過2%，短時(shí)不得超過4%；接于公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶引起該點(diǎn)負(fù)序電壓不平衡度允許值一般為1.3%，短時(shí)(3s～1min)不超過2.6%。電壓不平衡度檢測值0.34%，標(biāo)準(zhǔn)要求為≤2.0%。由此判定某辦公樓電壓不平衡度滿足國標(biāo)要求。

2.3.2 供電電壓偏差

供電電壓偏差是指供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，實(shí)際運(yùn)行電壓對系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的偏差相對值，以百分?jǐn)?shù)表示。供電電壓偏差可以直接反映電壓質(zhì)量的好壞，檢測主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T12325—2008《電能質(zhì)量供電電壓偏差》。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，10kV及以下三相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱電壓的±7%，220V單相供電電壓允許偏差為+7%～-10%。

表1 供電電壓偏差測試結(jié)果

2.3.3 頻率偏差

頻率偏差指在正常運(yùn)行條件下，系統(tǒng)頻率的實(shí)際值與標(biāo)稱值之差，檢測主要依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15945—2008《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差》。國家標(biāo)準(zhǔn)中要求，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下頻率偏差限值為±0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)偏差限值可以放寬到±0.5Hz。

表2 供電頻率測試結(jié)果

2.3.4 諧波

諧波包含諧波電壓和諧波電流，通常用諧波電壓含有率HRUh和諧波電流含有率HRIh來作為衡量系統(tǒng)諧波含有情況的指標(biāo)。檢測主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14549—1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》。國家標(biāo)準(zhǔn)中要求：0.38kV電壓下，電壓總諧波畸變率為5%，各次諧波含有率奇次（1～25次）為4%，偶次（2～24次）為2%。

表4 諧波電流檢測結(jié)果

根據(jù)表3～4發(fā)現(xiàn)，該電路的諧波電壓中電壓總諧波畸變率不合格，奇次諧波（第3次、第5次、第7次不合格）和諧波電流第3次超過允許值，主要原因是存在非線性負(fù)載設(shè)備，包括實(shí)驗(yàn)室檢測用功率放大器、逆變器和整流器等。這種情況會使電路電線更容易老化，會大大降低用電設(shè)備的使用壽命，還會污染配電系統(tǒng)，影響其他各類電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)降低電力系統(tǒng)效率，增加整體電力成本，應(yīng)該加裝慮波器或者是抗干擾元件等[3]。

表3 諧波電壓檢測結(jié)果

綜上，本文總結(jié)了國內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中低壓配電系統(tǒng)電能質(zhì)量部分相關(guān)規(guī)定，探究辦公建筑低壓配電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測方法，并運(yùn)用此檢測方法檢測了某辦公建筑使用過程中的電能質(zhì)量情況，同時(shí)解釋說明了案例中諧波電壓和諧波電流超標(biāo)的原因和解決方案。