電能是電力部門(mén)向電力用戶(hù)提供的一種特殊產(chǎn)品，它同樣具有產(chǎn)品的若干特征，如可被測量、預估等。電能也有質(zhì)量的高低，從嚴格意義上講，衡量電能質(zhì)量的主要指標有電壓、頻率和波形。從普遍意義上講是指優(yōu)質(zhì)供電，包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量。

 

電能質(zhì)量問(wèn)題可以定義為：導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、三相不平衡、瞬時(shí)或暫態(tài)過(guò)電壓、波形畸變（諧波）、電壓暫降、中斷、暫升以及供電連續性等。

 

開(kāi)展電能質(zhì)量治理的意義

電能質(zhì)量需要發(fā)電、供電和用電端共同保證。電能質(zhì)量貫穿發(fā)電、輸電、變電、配電、用電整個(gè)過(guò)程，其中發(fā)、輸、變等過(guò)程由于電網(wǎng)已經(jīng)采取大量保證和治理措施，電能質(zhì)量相對可靠。據數據顯示80%的電網(wǎng)損耗與電能質(zhì)量相關(guān)，其中80%的電能質(zhì)量問(wèn)題集中在配電和用戶(hù)側。

 

隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)環(huán)境越來(lái)越復雜，在用戶(hù)側和電網(wǎng)側，新設備和新技術(shù)的投入使用正在嚴重影響電能質(zhì)量。從用戶(hù)側來(lái)看，越來(lái)越多的電力電子裝置使電力系統的非線(xiàn)性負荷明顯增加，諧波污染加重，電弧爐、大型軋鋼機、電力機車(chē)等沖擊性、波動(dòng)性負荷的運行，不僅會(huì )產(chǎn)生大量的高次諧波，還會(huì )產(chǎn)生電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題。在電網(wǎng)側，為了解決電力系統自身發(fā)展存在的問(wèn)題，直流輸電和新技術(shù)不斷投入實(shí)際工程應用，調速電機以及無(wú)功功率補償電容器也大量投入運營(yíng)，這些設備的運行使得電網(wǎng)中電壓和電流波形畸變越來(lái)越嚴重，諧波水平不斷上升。

 

另外，微網(wǎng)接入也會(huì )對配電主網(wǎng)帶來(lái)電能質(zhì)量問(wèn)題，配電主網(wǎng)的電能質(zhì)量問(wèn)題也會(huì )影響微網(wǎng)的供電質(zhì)量，因為微網(wǎng)與主網(wǎng)聯(lián)接不僅是物理上的相連，而是存在功率、電壓和頻率的交互影響。

 

無(wú)功與電能質(zhì)量的關(guān)系

（1）無(wú)功對變壓器損耗的影響

有功負荷一定時(shí)，如果無(wú)功功率缺額，那么功率因數就會(huì )相應下降，變壓器損耗率也必然增大。

（2）無(wú)功對線(xiàn)路損耗的影響

線(xiàn)路的負載中存在大量感性負載，在輸送同樣的有功功率下，負載電流會(huì )提高，而線(xiàn)路損耗與電流的平方成正比增加，無(wú)功補償可使補償點(diǎn)以前的線(xiàn)路中通過(guò)的無(wú)功電流減小，從而使線(xiàn)路中功率損耗大大下降，提高線(xiàn)路供電能力。

（3）無(wú)功對異步電動(dòng)機損耗的影響

異步電機所耗用的無(wú)功功率包括一定負載下無(wú)功功率增加值和空載時(shí)的無(wú)功功率和兩部分。所以要減少異步電動(dòng)機的功率損耗，就要進(jìn)行無(wú)功補償。

由上所述，在電網(wǎng)運行中，做好無(wú)功補償工作、提升功率因數，能夠降低中低壓電網(wǎng)的供電損耗，充分發(fā)揮發(fā)電設備和供電設備的生產(chǎn)能力，提高設備工作效率，減少用戶(hù)的電能損耗，為用戶(hù)本身節約電能。

 

諧波與電能質(zhì)量的關(guān)系

（1）諧波對電力變壓器損耗的影響

諧波電流會(huì )使變壓器銅耗增加，從而引起局部過(guò)熱，振動(dòng)，噪聲增大，繞組附加發(fā)熱等不良現象，產(chǎn)生安全隱患。

（2）諧波對電力電容器損耗的影響

如果配電系統中含有較多的非線(xiàn)性用電負荷，當系統中的無(wú)功補償電容器組投入時(shí)，注入電容器組的諧波電流大會(huì )使電容器發(fā)熱異常，損耗增加，加速老化。嚴重影響其使用壽命。

（3）諧波對輸電線(xiàn)路損耗的影響

輸電線(xiàn)路中的諧波電流加上集膚效應的影響，將產(chǎn)生附加損耗，使得輸電線(xiàn)路損耗增加。

（4）諧波對電力電纜損耗的影響

諧波會(huì )使電纜的局部放電增加，使電纜的介質(zhì)損耗、輸電損耗增大。

（5）諧波對設備損耗的影響

高頻諧波電流流過(guò)導體時(shí)，由于集膚效應，會(huì )使導體對諧波電流的有效電阻增加，導體發(fā)熱嚴重，從而增加了設備的功率損耗、電能損耗。

 

然而，與之相對的是，近年來(lái)，隨著(zhù)個(gè)人計算機、可編程邏輯器件、可調速驅動(dòng)裝置、交流接觸器等用電設備大量的投入使用，電網(wǎng)中的敏感性負荷卻與日俱增，其特點(diǎn)是對電壓暫降十分敏感，往往幾個(gè)周波的電壓暫降或供電中斷都會(huì )導致設備跳閘，造成嚴重的經(jīng)濟損失。如金融行業(yè)、芯片制造行業(yè)、精密儀器制造行業(yè)、醫院、半導體、電力電子、光學(xué)等，它們對電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。

 

無(wú)論是哪種類(lèi)型的電能質(zhì)量問(wèn)題，最主要的影響都在于造成了生產(chǎn)過(guò)程中斷，從而引起經(jīng)濟損失。當然，造成生產(chǎn)中斷的原因可能不同，但直接后果是相似的——經(jīng)濟損失取決于生產(chǎn)中斷的持續時(shí)間和受影響的范圍。成本構成可以標準化為以下內容：

?生產(chǎn)損失：原材料和勞動(dòng)力的浪費

?停工期間閑置人員的人力成本

?重啟動(dòng)成本

?設備損壞

?其他間接成本，如處罰或賠償等

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此外，可能也會(huì )出現非生產(chǎn)過(guò)程中斷的相關(guān)成本：

?能量損耗 (由于諧波，電壓降低引起的電流增大或不平衡)

?由設備過(guò)熱或不正常運行造成的提前老化

?無(wú)法實(shí)現全產(chǎn)能生產(chǎn)的效率降低成本

因此，改善電能質(zhì)量對于維護電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行，保障工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、保證科學(xué)實(shí)驗等具有十分重要的意義。對用戶(hù)側來(lái)說(shuō)，開(kāi)展電能質(zhì)量治理，既可以避免電力用戶(hù)因功率因素不達標而產(chǎn)生的罰款，也可以有效節約電費，還可以保證設備安全穩定高效運行。

 

具體而言，在用戶(hù)側開(kāi)展電能質(zhì)量治理主要收益如下：

1、用戶(hù)側開(kāi)展電能質(zhì)量治理與配電網(wǎng)電能質(zhì)量管理結合，不僅對電網(wǎng)穩定運行提供保障，而且對供用雙方責任劃分提供數據支撐。

2、提高用戶(hù)電能質(zhì)量管理水平，減少因電能質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)的經(jīng)濟損失。

3、為敏感企業(yè)提供治理決策支撐，如暫降治理、諧波治理等。

4、為政府招商部門(mén)提供企業(yè)入駐選址電能質(zhì)量評估報告。

5、為敏感企業(yè)提供電能質(zhì)量耐受力評估和預防決策，減少因外界電能質(zhì)量影響造成的經(jīng)濟損失。

6、為園區能源用戶(hù)提供定制的電力服務(wù)，進(jìn)一步提升園區綜合能源服務(wù)能力。

 

最后，世界范圍內的不同調查顯示，劣質(zhì)電能的成本巨大，甚至可以和電費收入相當。在敏感行業(yè)中，電能質(zhì)量問(wèn)題的成本會(huì )大大影響企業(yè)的產(chǎn)能。電能質(zhì)量治理設備的容量與已治理電能質(zhì)量問(wèn)題成本存在較大的相關(guān)性。同時(shí)，電能質(zhì)量治理設備的投資費用與未治理電能質(zhì)量問(wèn)題成本存在較大的差異，所占比重約為10%。雖然統計值和各種指示對該問(wèn)題的分析是有幫助的，但即使在同一行業(yè)，也沒(méi)任何兩家企業(yè)的電能質(zhì)量問(wèn)題成本相同，因此電能質(zhì)量問(wèn)題成本需要單獨進(jìn)行校核。