隨著(zhù)現代工業(yè)以及電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，用電設備越來(lái)越復雜多樣，由此引發(fā)了諸多用電質(zhì)量的問(wèn)題。一方面，除了功率因數低的問(wèn)題之外，各種變流器等電力電子裝置的日益廣泛應用又為電網(wǎng)引入大量諧波；另一方面，大量的精密儀器非常容易受電力諧波的影響，對電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。在用戶(hù)側對電能質(zhì)量進(jìn)行積極有效的治理已經(jīng)勢在必行。

電能質(zhì)量的問(wèn)題

電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、跌落、驟升、不平衡、諧波等除了影響電能質(zhì)量敏感負荷正常工作外，還會(huì )有以下幾項危害：

電能質(zhì)量現象部分波形圖

1、使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加損耗，降低發(fā)電、輸電以及用電設備的效率和使用壽命;

2、導致繼電保護和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并可能使電器測量?jì)x表劑量不準;

3、產(chǎn)生機械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓，使變壓器局部過(guò)熱;

4、諧波使電容器、電纜等設備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，甚至損壞;

5、諧波還會(huì )導致公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，大大增加了諧波的危害性，有時(shí)會(huì )引起嚴重的事故;高次諧波還會(huì )對臨近的通 信系統產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量;

6、在電壓嚴重不平衡時(shí)，會(huì )使對于電壓過(guò)零點(diǎn)有嚴格要求的某些直流電機發(fā)生 故障。

影響電能質(zhì)量的因素

1.電壓偏差的產(chǎn)生

(1)系統電源阻抗和峰、谷負荷的存在是產(chǎn)生電壓偏差的主要原因。同時(shí)系統無(wú)功電源沒(méi)有達到分層控制和動(dòng)態(tài)就地平衡的原則就地平衡,導致系統無(wú)功容量嚴重不足, 或電容器、調相機不能按照功率因數自動(dòng)投切也增加了附加電壓偏差。

(2)電網(wǎng)中有載調壓設備不足或有載調壓設備配置不合理, 導致為用戶(hù)供電的某一系列電壓變換系列中沒(méi)有電壓調整手段,在系統電能質(zhì)量低劣時(shí)電壓質(zhì)量低 劣。

(3)配電網(wǎng)結構不合理, 供電負荷與電網(wǎng)的阻抗參數不匹配: 如電源結構不合理, 沒(méi)有靠近負荷中心,導線(xiàn)截面偏小 , 線(xiàn)路中負荷電流密度過(guò)大, 供電半徑偏大超出了允許范圍等。

(4)用戶(hù)功率因數太低或用戶(hù)變電設備負荷率太低。

2.電網(wǎng)諧波污染的產(chǎn)生

產(chǎn)生諧波的主要原因是各類(lèi)非線(xiàn)形負荷的大量增加使電壓波形發(fā)生畸變,產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流諧波污染是電網(wǎng)受到污染的重要原因,產(chǎn)生諧波的主要用電設備是大功率的可控硅整流裝置如電氣化鐵路、電力牽引機車(chē)電化學(xué)的電解裝置和直流輸電的換流裝置等;主要有產(chǎn)生沖擊負荷的裝置如煉鋼用電弧 爐和鋼鐵軋機;節能型電器如節能燈和變頻器;各種醫療裝置和不間斷電源和電子整流裝置;自飽和電抗器和可控飽和電抗器; 電力變壓器的勵磁回路等。

3.電壓波動(dòng)和電壓閃變的產(chǎn)生

導致電壓波動(dòng)和閃變的原因很多, 主要有 :

(1)大的沖擊負荷如系統短路、電氣化鐵路中重載列車(chē)通過(guò)、交流電焊機、煉鋼 爐和軋鋼機等設備的頻繁使用;

(2)系統短路故障如三相短路故障、兩相短路故障或單相接地故障引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)與閃變 ;

(3)大容量電氣設備如電力電容器、電抗器、電力變壓器和電動(dòng)機的投切等;

(4)備用電源、自動(dòng)重合閘等裝置的自動(dòng)投切;

(5)雷擊導致避雷器放電引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)與閃變。

電能質(zhì)量的主要治理方案

電網(wǎng)用戶(hù)需要處理的電能質(zhì)量問(wèn)題，主要是功率因數問(wèn)題、諧波問(wèn)題、三相負載不平恒問(wèn)題以及電壓瞬變問(wèn)題。

                                                                                                    

針對這些問(wèn)題的常見(jiàn)的治理手段主要有：電容補償、調諧補償、單相分別補償、動(dòng)態(tài)投切補償、無(wú)源濾波、有源濾波等等。每種手段主要針對某個(gè)方面的問(wèn)題治理，但同時(shí)會(huì )影響到其他方面，或者會(huì )產(chǎn)生不利影響，或者會(huì )有順帶的幫助作用。

常見(jiàn)的如:在如今的電能質(zhì)量環(huán)境下，單純的電容器補償(無(wú)調諧電抗器)應用于低壓電力系統當中時(shí)，往往會(huì )受到電力系統或者系統諧波的影響，而造成諧波的放大導致電容器壽命縮短，甚至其他嚴重事故。

更需注意，當低壓系統中的諧波含量較高時(shí)，必須要考慮到無(wú)串聯(lián)調諧電抗器的低壓電容器組同變壓器將會(huì )形成一個(gè)串聯(lián)諧振回路。當系統中的諧波頻率靠近這個(gè)串聯(lián)諧振頻率時(shí)，將會(huì )產(chǎn)出諧振。在配電網(wǎng)中，并不是只有當頻率等于諧振頻率時(shí)才產(chǎn)生諧波放大，而是只要頻率接近諧波頻率時(shí)就會(huì )造成諧波放大，現代配電系統廣泛應用的非線(xiàn)性負載會(huì )產(chǎn)生寬頻率范圍的諧波。因此，不合理的無(wú)功補償會(huì )普遍引起諧波放大問(wèn)題，所以必須要考慮采用消諧濾波補償方案。

另外，在使用有源濾波器進(jìn)行諧波治理的時(shí)候，要注意補償方式，如果采用的是純電容補償，有源濾波器在治理諧波的時(shí)候，本身發(fā)出的也是諧波電流(與系統中的諧波電流頻率相等，方向相反)，此補償諧波電流也會(huì )導致電容器壽命的縮短，甚至造成故障。所以在安裝有有源濾波裝置(APF)的場(chǎng)合，補償部分必須串聯(lián)電抗器有效保護電容器。

總而言之，電能質(zhì)量綜合治理的目的就是防止不同治理手段之間產(chǎn)生沖突，避免重復作用造成浪費，避免用高投資手段解決低投資手段可以解決的問(wèn)題，以盡量少的投資，達到盡可能好的治理效果。

電能質(zhì)量治理帶來(lái)的好處

提高用戶(hù)端的功率因數，降低無(wú)功電能消耗，減少電費支出，甚至取得電費獎勵。

有效增加變壓器，開(kāi)關(guān)設備，電纜等的利用率，降低用電設備的投入。

消除用電系統的諧波污染，提供綠色安全的用電環(huán)境，延緩電纜絕緣老化，降低諧波導致的設備熱損失，從增加設備使用壽命。

避免補償電容跳閘事故，為無(wú)功補償與系統設備安全運行提供了保障，避免發(fā)生串聯(lián)或者并聯(lián)諧振，造成元器件損壞。

消除因為諧波導致的一些保護設備誤動(dòng)作，以及測量?jì)x表的計量不準確，也可消除因為諧波導致的通訊干擾，信號失真等現象。

緩解系統中的三相不平衡問(wèn)題，有效降低變壓器和線(xiàn)路的耗損。

減少中性線(xiàn)的電流，降低了配電變壓器的運行溫度，減少熱損耗。

減緩電纜的絕緣老化，避免因為造成的事故。