办公建筑低压配电系统电能质量的检测探讨

上海豪米建设工程技术服务有限公司 杜定敏

引言

随着城市化的快速发展及业态的转变，办公建筑作为现代建筑的一种潮流迅速发展起来。办公建筑成为收集和处理信息的主要场所之一，大部分人员都是从事办公室工作，办公建筑成为与人们生活密切相关的建筑类型。

办公建筑的用电设备和功能越来越多，用能特征有周期性，白天电力负载高、夜晚负载低[1]。人们对办公环境中的电能质量要求逐步提高，供电系统平稳、高效运行成为人们关注的焦点[2]。办公建筑低压配电系统电能质量的检测可以提高供电稳定性，并实现安全供电。近年来，办公建筑各种用能设备的快速发展对低压配电系统的依赖越来越强，而电能质量直接影响低压配电系统和办公设备的正常运行。因此，对低压配电系统电能质量的检测显得尤为重要。

本文以某办公建筑为研究对象，对低压配电系统电能质量进行检测，对检测数据进行对标和分析，通过梳理现行标准中涉及电能质量检测的相关规定，探索一种最适合办公建筑低压配电系统电能质量的检测方法，同时运用此方法检测了某办公建筑使用过程中的电能质量情况，为办公建筑低压配电系统电能质量检测提供一定的参考。

1 电能质量检测标准

目前，国内现行的标准中，涉及电能质量的标准一部分来自于电力相关的标准，一方面来自于行业相关的标准。

其中，《公共建筑节能检测标准》（JGJ/T177-2009）中第11.1.2条要求电能质量检测应在负荷率大于20%的配电回路，且应在负载正常使用的时间内进行；《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549—1993）、《电能质量供电电压偏差》（GB/T12325—2008）、《电能质量电力系统频率偏差》（GB/T15945—2008）、《电能质量电压波动和闪变》（GB/T12326—2008）、《电能质量三相电压不平衡》（GB/T15543—2008）适用于公共连接点的检测。

可以看出，从两个不同的行业角度出发，针对电能质量的检测要求不同，在检测过程中应根据检测部位选择标准。值得关注的是，《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2015）并没有涉及电能质量，因为此版标准关注保证配电系统施工质量，而并未考虑电能质量对配电系统的安全使用和平稳运行的影响。

2 电能质量检测案例

2.1 工程概况

某办公建筑位于上海市，其一层有接待室，建筑使用面积约为70m2，二层有办公室、化学室、色谱室、档案室、设备间和检测实验室等，建筑使用面积约为800m2，截止2020年04月常驻办公人员约为30人。

该办公楼建筑运行模式情况如下：周一至周五一天运行8.5小时，从8:30到17:00；一周运行5天，从周一到周五；一年运行12个月，从一月到十二月。该办公楼的用能设备主要包括电脑、打印机、照明灯具、空调、饮水机、检测设备等，空调设备大部分为房间空气调节器（分体空调）和柜式空调。用电主要为空调、照明等设备用电，非空调季负载率偏低，空调季较高。制冷和采暖时期空调设备开启和关闭主要依据室外温度和使用情况确定。

该办公楼采用低压配电系统，三相四线制380V的交流进线，配电系统接线为星型接线。配电从地上一层总配电柜380V供电到办公楼配电柜。一层有一个380V的总配电柜，二层有一路380V的进线柜。

2.2 测试内容

根据办公建筑的用电特点，低压配电系统测试内容主要包括谐波电压含有率、谐波电流、电压不平衡度、频率偏差、供电电压偏差等参数[3-4]。测试仪器采用电能质量分析仪进行检测，电能质量分析仪可以同时记录电压、电压不平衡度、谐波电压、谐波电流、频率等[5]。

测试工况：当天办公人员大概20人，开启空调、电脑、打印机、饮水机以及一些实验设备等用电设备，空调处于制热工况；环境条件：测试当日，配电间环境气温为10.6℃，相对湿度为49%。测试时间为上午9点至下午5点，采样数据记录间隔为3s。

2.3 测试结果分析

2.3.1 电压不平衡度

电压不平衡度ε是指三相电力系统中三相电压不平衡的程度，指三相电压幅值差别或相位偏差，用电压负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根值百分比表示。检测主要依据标准GB/T15543—2008《电能质量三相电压不平衡》。国家标准中电力系统公共连接点负序电压不平衡度正常时不得超过2%，短时不得超过4%；接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为1.3%，短时(3s～1min)不超过2.6%。电压不平衡度检测值0.34%，标准要求为≤2.0%。由此判定某办公楼电压不平衡度满足国标要求。

2.3.2 供电电压偏差

供电电压偏差是指供电系统在正常运行条件下，实际运行电压对系统标称电压的偏差相对值，以百分数表示。供电电压偏差可以直接反映电压质量的好坏，检测主要依据标准GB/T12325—2008《电能质量供电电压偏差》。国家标准中规定，10kV及以下三相供电电压允许偏差为标称电压的±7%，220V单相供电电压允许偏差为+7%～-10%。

表1 供电电压偏差测试结果

2.3.3 频率偏差

频率偏差指在正常运行条件下，系统频率的实际值与标称值之差，检测主要依据国家标准GB/T15945—2008《电能质量电力系统频率偏差》。国家标准中要求，电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0.2Hz，当系统容量较小时偏差限值可以放宽到±0.5Hz。

表2 供电频率测试结果

2.3.4 谐波

谐波包含谐波电压和谐波电流，通常用谐波电压含有率HRUh和谐波电流含有率HRIh来作为衡量系统谐波含有情况的指标。检测主要依据标准GB/T 14549—1993《电能质量公用电网谐波》。国家标准中要求：0.38kV电压下，电压总谐波畸变率为5%，各次谐波含有率奇次（1～25次）为4%，偶次（2～24次）为2%。

表4 谐波电流检测结果

根据表3～4发现，该电路的谐波电压中电压总谐波畸变率不合格，奇次谐波（第3次、第5次、第7次不合格）和谐波电流第3次超过允许值，主要原因是存在非线性负载设备，包括实验室检测用功率放大器、逆变器和整流器等。这种情况会使电路电线更容易老化，会大大降低用电设备的使用寿命，还会污染配电系统，影响其他各类电气设备的正常运行，同时降低电力系统效率，增加整体电力成本，应该加装虑波器或者是抗干扰元件等[3]。

表3 谐波电压检测结果

综上，本文总结了国内现行标准中低压配电系统电能质量部分相关规定，探究办公建筑低压配电系统电能质量检测方法，并运用此检测方法检测了某办公建筑使用过程中的电能质量情况，同时解释说明了案例中谐波电压和谐波电流超标的原因和解决方案。