電能質(zhì)量治理節能技術(shù)
人氣：1981次發(fā)表時(shí)間：2013-08-05
電能既是一種經(jīng)濟適用、清潔方便且容易傳輸、控制和轉換的能源形勢，又是一種由電廠(chǎng)發(fā)電、電力部門(mén)向用戶(hù)提供，并由發(fā)、供、用三方共同保證這兩的特殊產(chǎn)品。
如今，電能作為走入市場(chǎng)的商品，無(wú)疑也應講求質(zhì)量。在此，我們會(huì )從對電能質(zhì)量現象的認識和發(fā)展歷程，電能質(zhì)量的概念、定義、常用術(shù)語(yǔ)及其分類(lèi)方法等基本知
識入手，通過(guò)對國際電工委員會(huì )IEC和國際電氣與電子工程師協(xié)會(huì )IEEE有關(guān)文件中所列的關(guān)于電磁干擾現象的特性分析和描述。
由于供電電源電能質(zhì)量下降而影響電氣設備正常工作的問(wèn)題，早在電力供應一開(kāi)始就引起了供用電雙方的關(guān)注。人們首先把
電力系統運行中電壓和頻率偏離標稱(chēng)值的多少作為檢驗電能質(zhì)量的重要指標。之后隨著(zhù)工業(yè)規模擴大和科技發(fā)展，電力用戶(hù)對電能質(zhì)量的要求在不斷提高。與此同時(shí)
許多新型用電設備也會(huì )像電網(wǎng)注入各種電磁干擾，造成電能質(zhì)量問(wèn)題日益突出并引起各方關(guān)注。人們已經(jīng)認識到，電力部門(mén)只要將電能“如數”地傳輸給電力用戶(hù)，
并且保證一定的供電連續性即可滿(mǎn)足需求的想法是很不完善的，電力系統運行和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程對電能質(zhì)量的要求正在逐步擴大和深化，提高嗲能質(zhì)量已經(jīng)成為保證供
用電系統安全穩定運行的基本要求。
如何深入理解現代電能質(zhì)量問(wèn)題，如何把提高電能質(zhì)量與增強競爭意識、擴大電力市場(chǎng)占有率聯(lián)系起來(lái)，如何從技術(shù)、經(jīng)濟
和運行管理等方面加大力度，保證優(yōu)質(zhì)供電，以最小程度減少現代工業(yè)企業(yè)及重要電力用戶(hù)的影響，既是電力用戶(hù)需求和電力系統運行給我們提出的新任務(wù)，也是信
息時(shí)代給我們提出的新挑戰?？梢哉J為，當代電力系統的發(fā)展賦予了電能質(zhì)量新的涵義和意義。近十多年來(lái)，電力科技工作者根據當代電力系統的特點(diǎn)，對出現的各
種各樣電能質(zhì)量現象進(jìn)行了分類(lèi)整理和研究，不斷地深入分析和探索尚待認識的電磁干擾問(wèn)題，并且在此基礎上部分地制定出了科學(xué)的符合生產(chǎn)實(shí)際的和可操作的電
能質(zhì)量考核基數及評估方法，推動(dòng)了電能質(zhì)量先進(jìn)控制技術(shù)的實(shí)施。所有這些工作都為最終構成一個(gè)全面電能質(zhì)量監督管理體系，真正實(shí)現電網(wǎng)的安全穩定和優(yōu)質(zhì)經(jīng)
濟運行，向用戶(hù)供給合格的電能和滿(mǎn)意的服務(wù)提供了理論上合技術(shù)上的保證。[1]
原理
（1）電壓質(zhì)量。給出實(shí)際電壓與理想電壓間的偏差以反映分配的電力是是否合格。電壓質(zhì)量通常包括：電壓偏差、電壓頻率偏差、電壓不平衡、電壓瞬變現象、電壓波動(dòng)與閃變、電壓暫降、暫升與終端、電壓諧波、電壓陷波、欠電壓、過(guò)電壓等。
（2）電流質(zhì)量。電流質(zhì)量與電壓質(zhì)量密切相關(guān)，為了提高電能的傳輸效率，除了要求用戶(hù)汲取的電流是單一頻率正弦波形外，還應盡量保持該電流波形與供電電壓同相位。電流質(zhì)量包括：電流諧波、間諧波或次諧波、電流相位超前與之后、噪聲等。
（3）供電質(zhì)量。包括技術(shù)含義和非技術(shù)含義兩部分，技術(shù)含義有電壓質(zhì)量和供電可靠性；非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量，包括供電部門(mén)對用戶(hù)投訴與抱怨的反應速度和電力價(jià)目的透明度等。
（4）用電質(zhì)量。包含電流質(zhì)量和非技術(shù)含義等，如用戶(hù)是否按時(shí)、如數繳納電費等。
方法及措施
一、瞬變現象
瞬變一詞我們之前應該是接觸過(guò)的，在店里系統運行分析里。它表示電力系統運行中一種并不希望而又事實(shí)上出現的瞬時(shí)事
件。由于RLC電路的存在，大多數人的概念里瞬變現象自然是指阻尼振蕩現象。關(guān)于此，IEEE里有一個(gè)含義更寬，描述也更簡(jiǎn)單的定義：變化量的部分變化，
且從一種穩態(tài)過(guò)渡到另一種穩態(tài)過(guò)程中，該變化逐漸消失的現象。但這樣描述在電能質(zhì)量領(lǐng)域里會(huì )存在潛在的許多分歧。下面對瞬變的兩種普遍類(lèi)型做一下介紹：
1、沖擊性瞬變現象
是在穩態(tài)條件下，電壓、電流的非工頻、單極性的突然變化現象。通常用上升和衰減時(shí)間來(lái)表現沖擊性瞬變的特性，也可以通過(guò)其頻譜特性成分表示。
2、振蕩瞬變現象
是一種電壓、電流的非工頻、有正負極性的突然變化現象。對于迅速改變瞬時(shí)值極性的電壓和電流振蕩問(wèn)題，常用其頻譜成分（主頻率）、持續時(shí)間和幅值大小來(lái)描述其特性。
二、短時(shí)電壓變動(dòng)
這一類(lèi)型包括電壓暫降（也稱(chēng)為驟降或凹陷）和短時(shí)間電壓中斷等現象。若按照持續時(shí)間長(cháng)短來(lái)劃分，進(jìn)一步還可將其分成瞬時(shí)、暫時(shí)和短時(shí)三種類(lèi)型。順便指出：如此細分的目的是用于電能質(zhì)量監測中隊電壓干擾分類(lèi)統計。
1、電壓中斷
當供電電壓降低到0.1p.u以下，且持續時(shí)間不超過(guò)1min時(shí)，我們就認為出現的電壓中斷現象。出現原因可能是系統故障、用電設備故障或控制失靈等。
2、電壓暫降
暫降是指工頻條件下電壓方均根值減小到0.1~0.9p.u之間、持續時(shí)間為0.5~50周波的短時(shí)電壓變動(dòng)現象。電能質(zhì)量領(lǐng)域使用暫降（sag）來(lái)描述短時(shí)電壓降低已經(jīng)很多年了，IEC把這一現象成為驟降（dips）在國內外行業(yè)內這兩個(gè)詞可以相互替換，是同意詞。
3、電壓暫升
暫升的涵義是指在工頻條件下，電壓均方根值上升到1.1~1.8p.u之間、持續時(shí)間為半個(gè)到50個(gè)周波的電壓變動(dòng)
現象。與暫降的起因一樣，暫升現象也是同系統故障相聯(lián)系的。我們可以用幅值大小和持續時(shí)間來(lái)表征這一現象。由于分類(lèi)的方法不同，在許多資料中也使用“瞬態(tài)
過(guò)電壓”作為“電壓暫升”的同義詞。電壓暫升現象遠沒(méi)有電壓暫降現象那樣常見(jiàn)。
三、長(cháng)時(shí)電壓變動(dòng)
長(cháng)時(shí)間電壓變動(dòng)是指，在工頻條件下電壓均方根值偏離額定值，并且持續時(shí)間超過(guò)1分鐘的電壓變動(dòng)現象。分兩種情況，即過(guò)電壓和欠電壓。通常，過(guò)電壓和欠電壓并非由于系統故障造成，而是由于負荷變動(dòng)或系統開(kāi)關(guān)操作引起的。
1、過(guò)電壓
過(guò)電壓是指在工頻條件下交流電壓方均根值升高，超過(guò)額定值10%，并且持續時(shí)間大于1分鐘的電壓上升現象。過(guò)電壓的出現通常是負荷投切的結果。
2、欠電壓
欠電壓是指在工頻條件下交流電壓方均根值降低，低至額定值的90%且持續時(shí)間超過(guò)1分鐘的電壓變動(dòng)現象。與過(guò)電壓的出現原因正好相反。某一負荷的投入或某一電容器的切除都可能引起系統欠電壓。
3、持續中斷
持續中斷是指系統電壓迅速降到0且持續時(shí)間大于1min。這種長(cháng)時(shí)間電壓中斷往往是持久的。當系統事故發(fā)生后，往往
需要人工應急處理以恢復正常供電，通常需數分鐘或數小時(shí)。持續電壓中斷是特有的電力系統現象。但如果是電氣設備檢修或線(xiàn)路更改導致停電，或由于工程設計不
當或電力供應不足引起的持續中斷，則不屬于電能質(zhì)量問(wèn)題。
四、電壓不平衡
電壓不平衡，時(shí)常被定義為與三相電壓或電流的平均值的最大偏差，并且用該偏差與平均值的百分比表示。電壓不平衡也可
以用對稱(chēng)分量發(fā)來(lái)定義即用負序或零序分量的百分比加以衡量。電壓不平衡的起因主要是負荷不平衡（如單相運行）所致，或者是三相電容器組的某一相熔斷器熔斷
造成的。大于5%的電壓不平衡屬于電壓嚴重不平衡，它的起因很可能是由于單相負荷過(guò)重引起的。
五、波形畸變
波形畸變是指電壓或電流波形偏離穩態(tài)工頻正弦波形的現象，可以用偏移頻譜描述其特征。波形畸變有五種重要類(lèi)型，即直流偏置、諧波、間諧波陷波和噪聲。
1、直流偏置
在交流系統中出現直流電壓或電流稱(chēng)為直流偏置。這可能是由于地磁干擾或半波整流引起的。例如為延長(cháng)燈管的壽命在照明系統中采用的半波整流器電流，會(huì )是交流變壓器偏磁以至于發(fā)生磁飽和，引起鐵芯發(fā)熱縮短壽命直流分量還會(huì )引起接地極和其它電氣設備連接的電解腐蝕。
2、諧波
把含有供電系統設計運行頻率整數倍頻率的電壓或電流定義為諧波?？梢园鸦儾ǚ纸獬晒ゎl和各次諧波分量的綜合。電力系統中的非線(xiàn)性負荷是造成波形畸變的源頭。
3、間諧波
與諧波定義方法類(lèi)似，只是將整數倍于工頻的條件換成非整數倍。
4、陷波
陷波是電力電子器件在正常工作情況下，交流輸入電流從一相切換到另一相時(shí)產(chǎn)生的周期性電壓擾動(dòng)。
由于陷波的連續出現，可以用受影響電壓的波形頻譜來(lái)表征該量。但由于陷波的相關(guān)頻率相當高，很難用諧波分析中習慣采用的測量手段來(lái)反映它的特征量，通常把它作為特殊問(wèn)題處理。例如，一種評價(jià)指標規定，出現的陷波以其下陷深度和寬度來(lái)衡量。
5、噪聲
噪聲是指帶有低于200kHz寬帶頻譜，混疊在電力系統的相線(xiàn)、中性線(xiàn)或信號線(xiàn)中的有害干擾信號。
電力電子裝置、控制器、電弧設備、整流負荷以及供電電源投切等都可能產(chǎn)生噪聲。由于接地線(xiàn)配置不當，未能把噪聲產(chǎn)地至遠離電力系統，常常會(huì )加重對系統的噪聲干擾和影響。噪聲可以對點(diǎn)射設備的正常工作造成危害。采用濾波器、隔離變和電力線(xiàn)調節器等措施能減緩噪聲的影響。
意義
電
能作為人們廣泛使用的能源，其應用程度是一個(gè)國家發(fā)展水平和綜合國力的主要標志之一，在滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì )和人民生活對電能需求量的同時(shí)，提高對電能質(zhì)量
的要求，是一個(gè)國家生產(chǎn)發(fā)達、科技水平提高、社會(huì )文明程度進(jìn)步的表現，是信息時(shí)代和信息社會(huì )發(fā)展的必然結果，是增強用電效率，節能降損、改善電氣環(huán)境、提
高國民經(jīng)濟的總體效益以及工業(yè)生產(chǎn)可持續發(fā)展的技術(shù)保證。
隨著(zhù)電能質(zhì)量標準的制定和實(shí)施，電能質(zhì)量的監督管理法規體系將逐步建立。這比將大大促進(jìn)設備制造廠(chǎng)商提高期生產(chǎn)設備
和對電力系統的兼容性，促使電力用戶(hù)在提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，使用高性能設備的同時(shí)，嚴格限制自身對電力系統和其它設備的電磁干擾，保障各行各業(yè)的正常用電秩
序，進(jìn)一步促進(jìn)供電部門(mén)加強對電能質(zhì)量的技術(shù)監督和對電力系統的運行管理，推動(dòng)電能質(zhì)量先進(jìn)控制技術(shù)的研發(fā)和應用，提高控制和駕馭的能力，保障配電系統安
全經(jīng)濟的運行和向用戶(hù)提供合格的電能和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，為千家萬(wàn)戶(hù)提供信得過(guò)的電能產(chǎn)品。
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