（广东电网有限责任公司江门台山供电局 529200）
摘要：随着现代工业以及电力电子技术的不断发展，用电设备越来越复杂多样，由此引发了诸多用电质量的问题。一方面，除了功率因数低的问题之外，各种变流器等电力电子装置的日益广泛应用又为电网引入大量谐波；另一方面，大量的精密仪器非常容易受电力谐波的影响，对电能质量的要求越来越高。在用户侧对电能质量进行积极有效的治理已经势在必行。
关键词：电能质量；质量因素；控制措施
一、电能质量概述
电能质量，是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。可定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等
二、引发电能质量的问题
电能质量包括电压质量、电流质量、供电质量、用电质量。IEEE第22标准委员会定义了如下相关电能质量问题：
电压跌落：电压或电流的有效值减少到额定值的0.1-0.9，持续时间为0．5个周期至1分钟，系统频率仍为标称值。
电压中断：在一定的时间范围内线路单相或多相失去电压（低于额定值的0．1）。按持续时间长短，分为瞬时断电（0．5周期至3秒）、暂时断电（3秒至60秒）和持续断电（大于60秒）。
谐波和间谐波：频率为电源基波频率整数倍的正弦电压或电流称为谐波，含有基波非整数倍频率的正弦电压或电流则为间谐波。谐波是电力系统和电力负荷设备的非线性特性造成的。问谐波主要是由感应电机、静止变频器、周波变频器和电弧设备产生的。间谐波会使照明装置引发视觉闪变。
电压波动（闪变）：电压波动是电压幅值在正常的变化范围内（额定值的90％-110％）有规律或随机的变化，电压波动会产生6—14Hz左右的照明闪烁，此种现象称为闪变。电压波动和闪变主要由工业负荷造成的，如电焊接机、轧钢厂以及电弧炉等。闪变是人们对照明波动的主观感受，是衡量电压波动时对用电设备的影响的一个重要而有效的指标。
除此之外，还有其余的电能质量问题，比如电压不对称，三相不平衡，过电压、欠电压等。
三、电能质量问题的危害
电能质量的下降不仅会影响供电系统的正常安全供电，同时也会给用电系统带来各种各样的危害，直接影响着人身安全和经济效率，因此电能质量问题有着较严重的后果，具体表现在：
1电压的波动和闪变
会造成用电设备工作不稳定，由于电压发生波动，使电压幅值超出容许范围。另外由于电弧炉炼钢运行时造成的电压波动，将会使旋转电机产生附加损耗，会降低电机的工作效率和寿命。
2电压的短时中断
典型的瞬态电压偏差，通常是由于雷电、强风等外界环境影响引起的，也有可能是内部设备或控制装置误动作。基于计算机、微处理器控制的各种精密仪器和设备的大量使用，对供电质量的敏感程度不断增加。IBM公司的市场调查表明，48．5％的计算机数据丢失是由于电能质量引起的。
3谐波的危害
1.谐波增加了公用电网的附加输电损耗，降低了发电、输电及用电设备的使用效率；
2.谐波会使电气仪表的测量结果不正确；
3.谐波会影响甚至严重影响用电设备的正常工作，比如谐波对电机产生附加转矩，导致不希望的机械震动、噪声，还会引入附加铜损、铁损，以及过电压，导致局部过热，绝缘老化，缩短设备使用寿命；
4.谐波会导致继电保护和自动装置等保护设备的误动作；
5.谐波会对邻近的通信系统造成明显的干扰，降低通信质量。当谐波频率与系统的固有频率相等时，会产生并联谐振，使谐波放大几倍，甚至几十倍。
4无功功率
无功功率主要是降低了发电设备和输电设备的使用效率，增加了设备的容量，同时设备及线路损耗也会增加。无功功率还会使线路和变压器的电压降增大。如果是冲击性无功负载，还会使电网电压产生剧烈波动，严重影响供电质量。典型的现象有时钟自动复位，计算机死机，可编程控制器工作异常，通信系统工作不正常，中线过热电容器，过热损坏电机，损耗增大出力降低，仪表计量不准，继电保护和自动装置误动作，设备绝缘老化，加速线损和变压器损耗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
5三相不平衡
1.使旋转电机产生附加发热和振动，对安全运行和正常出力有很大的影响：
2.使半导体变流设备产生附加的谐波电流（非特征谐波）；
3.引起以负序分量为启动组件的多种保护发生误动作（特别是当电网中同时存在谐波时），会对电力系统的安全运行产生严重威胁；
4.在低压配电线路中，会影响计算机正常工作，引起照明电灯寿命缩短（电压过高）或照度不足（电压过低）以及电视机的损坏等；
5.三相不平衡同样会使电网损耗增加；对于通信设备，会增大对其的干扰，影响正常通信质量。
四、影响电能质量的因素
1.电压偏差的产生
（1）系统电源阻抗和峰、谷负荷的存在是产生电压偏差的主要原因。同时系统无功电源没有达到分层控制和动态就地平衡的原则就地平衡，导致系统无功容量严重不足，或电容器、调相机不能按照功率因数自动投切也增加了附加电压偏差。
（2）电网中有载调压设备不足或有载调压设备配置不合理，导致为用户供电的某一系列电压变换系列中没有电压调整手段，在系统电能质量低劣时电压质量低 劣。
（3）配电网结构不合理，供电负荷与电网的阻抗参数不匹配：如电源结构不合理，没有靠近负荷中心，导线截面偏小，线路中负荷电流密度过大，供电半径偏大超出了允许范围等。
（4）用户功率因数太低或用户变电设备负荷率太低。
2.电网谐波污染的产生
产生谐波的主要原因是各类非线形负荷的大量增加使电压波形发生畸变，产生谐波电压和谐波电流谐波污染是电网受到污染的重要原因，产生谐波的主要用电设备是大功率的可控硅整流装置如电气化铁路、电力牵引机车电化学的电解装置和直流输电的换流装置等；主要有产生冲击负荷的装置如炼钢用电弧 炉和钢铁轧机；节能型电器如节能灯和变频器；各种医疗装置和不间断电源和电子整流装置；自饱和电抗器和可控饱和电抗器；电力变压器的励磁回路等。
3.电压波动和电压闪变的产生
导致电压波动和闪变的原因很多，主要有：
（1）大的冲击负荷如系统短路、电气化铁路中重载列车通过、交流电焊机、炼钢 炉和轧钢机等设备的频繁使用；
（2）系统短路故障如三相短路故障、两相短路故障或单相接地故障引起的电网电压波动与闪变；
（3）大容量电气设备如电力电容器、电抗器、电力变压器和电动机的投切等；
（4）备用电源、自动重合闸等装置的自动投切；
（5）雷击导致避雷器放电引起的电网电压波动与闪变。
五、电能质量的主要治理方案
针对这些问题的常见的治理手段主要有：电容补偿、调谐补偿、单相分别补偿、动态投切补偿、无源滤波、有源滤波等等。每种手段主要针对某个方面的问题治理，但同时会影响到其他方面，或者会产生不利影响，或者会有顺带的帮助作用。
常见的如：在如今的电能质量环境下，单纯的电容器补偿（无调谐电抗器）应用于低压电力系统当中时，往往会受到电力系统或者系统谐波的影响，而造成谐波的放大导致电容器寿命缩短，甚至其他严重事故。
更需注意，当低压系统中的谐波含量较高时，必须要考虑到无串联调谐电抗器的低压电容器组同变压器将会形成一个串联谐振回路。当系统中的谐波频率靠近这个串联谐振频率时，将会产出谐振。在配电网中，并不是只有当频率等于谐振频率时才产生谐波放大，而是只要频率接近谐波频率时就会造成谐波放大，现代配电系统广泛应用的非线性负载会产生宽频率范围的谐波。因此，不合理的无功补偿会普遍引起谐波放大问题，所以必须要考虑采用消谐滤波补偿方案。
另外，在使用有源滤波器进行谐波治理的时候，要注意补偿方式，如果采用的是纯电容补偿，有源滤波器在治理谐波的时候，本身发出的也是谐波电流（与系统中的谐波电流频率相等，方向相反），此补偿谐波电流也会导致电容器寿命的缩短，甚至造成故障。所以在安装有有源滤波装置（APF）的场合，补偿部分必须串联电抗器有效保护电容器。
总而言之，电能质量综合治理的目的就是防止不同治理手段之间产生冲突，避免重复作用造成浪费，避免用高投资手段解决低投资手段可以解决的问题，以尽量少的投资，达到尽可能好的治理效果。
参考文献：
[1]邹琴.浅谈降低电能计量装置综合误差[J].江西电力职业技术学院学报，2015
[2]莫源.关于装表接电控制技术要点的分析[J].低碳世界，2016
论文作者:李美芬
论文发表刊物:《云南电业》2019年3期
论文发表时间:2019/9/25
标签：谐波论文; 电压论文; 电能论文; 质量论文; 设备论文; 电网论文; 频率论文; 《云南电业》2019年3期论文;