現(xiàn)代電能質(zhì)量問題分析

摘要：電能作為日常生活中不可缺少的能源，其質(zhì)量高低在一定程度上體現(xiàn)出一個國家的發(fā)展水平。隨著現(xiàn)代電網(wǎng)體系的豐富和完善，一些非線性器件的連入給電能質(zhì)量帶來不可忽略的影響。因此，全面研究電能質(zhì)量無論對企業(yè)還是用戶都具有重要意義。

1 電能質(zhì)量的概念

電能質(zhì)量指的是電力系統(tǒng)中的優(yōu)質(zhì)供電，包括電壓和電流質(zhì)量、供電和用電質(zhì)量。電能質(zhì)量問題主要包括電壓和頻率偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、瞬態(tài)或暫態(tài)過電壓、諧波等導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差。

2 電能質(zhì)量問題產(chǎn)生原因

電力企業(yè)加大對先進(jìn)電子技術(shù)的使用以提高供電自動化水平，但電能質(zhì)量和一些設(shè)備不適應(yīng)，如果計算機的計算值出現(xiàn)偏差，電能的質(zhì)量就很容易出現(xiàn)降低的情況。

大功率、大負(fù)荷的電氣設(shè)備，非線性和具有沖擊性的負(fù)荷使電力系統(tǒng)的供電結(jié)構(gòu)發(fā)生很大的變化，這些設(shè)備降低了電能質(zhì)量，使得電力系統(tǒng)產(chǎn)生過度的消耗。

除此之外，部分電力企業(yè)為使用戶滿意度增加，改變了傳統(tǒng)的電力管理模式，允許用戶簡單控制供電，但由于用戶對此缺乏充分的認(rèn)識，一些錯誤的使用方法影響了供電的安全性和穩(wěn)定性，降低了電能質(zhì)量。

3 電能質(zhì)量指標(biāo)

3.1 電壓偏差

通常，實際電壓偏離額定電壓的百分比稱為電壓偏差。無功功率傳輸是造成用電設(shè)備偏離額定電壓的主要原因。無論是用戶負(fù)荷的變化還是電力系統(tǒng)運行方式的變化都會給實際電壓帶來偏差。一般來說，偏離程度越大、持續(xù)時間越長造成的電壓偏差越大。供電電壓偏差標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)供電電壓≥35kV時，電壓偏差不能超過±10%；當(dāng)供電電壓≤10kV時，電壓偏差不能超過±7%；220V單相供電電壓的電壓偏差范圍為10%～7%。

3.2 電壓波動和閃變

電壓波動是指電壓幅值不超過0.9～1.1的隨機變動或者有規(guī)律的波動。閃變是對燈光照度波動的視感。用電設(shè)備是沖擊負(fù)荷或波動負(fù)荷、系統(tǒng)發(fā)生短路故障、系統(tǒng)設(shè)備自動投切時產(chǎn)生操作波的影響、系統(tǒng)遭受雷擊等原因都會造成電壓波動。

3.3 頻率偏差

在電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)的頻率偏差指的是系統(tǒng)正常工作時的系統(tǒng)頻率實際值與標(biāo)稱值之差。我國電力系統(tǒng)規(guī)定，正常頻率偏差范圍為±0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時，頻率偏差值可達(dá)±0.5Hz。

3.4 諧波

傅里葉級數(shù)分解周期性的非正弦電量，得到的一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量定義為諧波。諧波的產(chǎn)生加大了電力企業(yè)的運行成本，降低了電網(wǎng)的供電可靠性，影響通訊系統(tǒng)的正常工作，嚴(yán)重時還會造成惡性事故的發(fā)生。

3.5 三相電壓不平衡

電力系統(tǒng)中的三相電流或電壓幅值不一致且幅值差超過規(guī)定的范圍即為三相電壓不平衡。三相不平衡的程度稱為不平衡度，用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的方均根值得百分比表示。電網(wǎng)的諧波、大容量非對稱電荷的接入、系統(tǒng)故障等原因都會造成三相電壓不平衡。

4 改善電能質(zhì)量的設(shè)備

4.1 不間斷電源

UPS即不間斷電源，是將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備，通過蓄電池與主機連接，利用主機逆變器等模塊電路實現(xiàn)提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)的作用。在市電運行正常時，不間斷電源將市電穩(wěn)壓后傳輸給用戶端使用；當(dāng)市電發(fā)生中斷時，不間斷電源可以利用逆變轉(zhuǎn)換將儲備的電能轉(zhuǎn)換成220V交流電提供給用戶使用。

4.2 靜止無功補償器

為抑制電壓閃變，可以在配電系統(tǒng)中接入動態(tài)無功功率補償裝置——靜止無功補償器（SVC），是一種很成熟的FACTS（柔性交流輸電系統(tǒng)）裝置。但是靜止無功補償器需要配備濾波器以抑制其產(chǎn)生的諧波給環(huán)境帶來的污染。

4.3 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器

動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器（DVR）是一種電壓源逆變型補償裝置，將其串聯(lián)在電源和負(fù)荷之間，可以提供串聯(lián)補償電壓，從而解決電力系統(tǒng)中由于擾動帶來的電壓不平衡、諧波等問題。

4.4 有源電力濾波器

有源電力濾波器（APF）能夠快速跟蹤補償不同大小和頻率的諧波，是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置。有源濾波器相比無源濾波器，具有治理效果好，可以同時濾出高次諧波，不會引起諧振等特點。

5 研究電能質(zhì)量的意義

電能質(zhì)量問題對電氣設(shè)備的影響主要體現(xiàn)在性能指標(biāo)上。電壓和頻率偏差、電壓波動和閃變、諧波、三相電壓不平衡均會影響工廠用電負(fù)荷中的主要成分——異步電動機，造成電動機發(fā)熱從而影響產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。諧波會使變壓器、電纜等設(shè)備過熱，并且使設(shè)備的使用壽命縮短，諧波還會增加網(wǎng)損。電壓的波動和閃變會使影響電機的轉(zhuǎn)速，造成電機不正常運行，降低產(chǎn)品質(zhì)量。三相電壓不平衡會影響繼電保護(hù)裝置，也會造成電機發(fā)熱和振動。

改善電能質(zhì)量對于電網(wǎng)的正常運行和滿足用戶的需求具有重要意義。良好的電能質(zhì)量給電力設(shè)備的正常運行提供了條件，使電力系統(tǒng)得以正常運行，從而提高了國民經(jīng)濟(jì)的總體效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙璟.現(xiàn)代電能質(zhì)量綜述[J].科技資訊，2012，（19）：118.

[2]高秀英.淺論電能質(zhì)量的問題與改善措施[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2010，（4）：4145.

[3]肖湘寧，徐永海.電能質(zhì)量問題剖析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2001，（3）.

[4]馬健.電能質(zhì)量的影響因素及其控制方法探究[J].技術(shù)與市場，2012（2）：4041.

作者簡介：宮文秀（1996），女，漢族，山東青島人，本科在讀，研究方向為電氣工程及其自動化。