關于電能質(zhì)量問題的系統(tǒng)闡述

摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，我國電力行業(yè)也處于不斷發(fā)展、進步的態(tài)勢中，但隨之而來的是電力企業(yè)與用戶之間的矛盾不斷加大，主要矛盾就是電能質(zhì)量問題。因此，全面而準確地分析我國的電能質(zhì)量問題，并提出相應的解決措施是提高電能質(zhì)量的關鍵。文章闡述了電能質(zhì)量相關概念及影響電能質(zhì)量的因素，由此提出了改善電能質(zhì)量的措施。

關鍵詞：電力行業(yè)；電能質(zhì)量；電力企業(yè)；電力用戶 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM60 文章編號：1009-2374（2015）34-0105-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.054

電能已經(jīng)發(fā)展成為各個行業(yè)中最基本的能源，而使用電能的企業(yè)所獲取的電能質(zhì)量直接影響著使用電能企業(yè)的發(fā)展與進步。當今，隨著科學技術(shù)及電子技術(shù)的發(fā)展，各個行業(yè)對于電能質(zhì)量都有了更高的要求。電能質(zhì)量一方面影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟運行狀況；另一方面也影響著使用電能的用戶的安全用電情況。電能質(zhì)量問題有一部分是由于大規(guī)模分布式能源接入而導致的，所謂大規(guī)模分布式能源主要指新型能源，如太陽能、風能等，因此相關企業(yè)需要提高對電能質(zhì)量的重視程度。

1 電能質(zhì)量相關概念概述

1.1 定義

所謂電能質(zhì)量就是指電力系統(tǒng)通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的質(zhì)量高低。質(zhì)量較高的電能應該滿足行業(yè)規(guī)定的單一恒定頻率及電壓。但是在實際的電力系統(tǒng)中，由于存在不平衡性、沖擊性的負荷，導致電力系統(tǒng)會經(jīng)常出現(xiàn)各種故障，進而產(chǎn)生了電能質(zhì)量問題。

到現(xiàn)在為止，仍沒有一個完整而準確的語句定義電能質(zhì)量。目前，現(xiàn)有的較為權(quán)威的電能質(zhì)量的定義有兩種：第一種是美國IEEE提出的，第二種是IEC提出的，具體內(nèi)容如下所示：（1）美國電子電氣工程師協(xié)會定義了電能質(zhì)量（Power Quality）：“合格電能質(zhì)量的概念是指給敏感設備提供的電力和設置的接地系統(tǒng)是均適合于該設備正常工作的”；（2）國際電工委員會定義了與電能質(zhì)量相關的電磁兼容的術(shù)語：強調(diào)電源與設備之間、設備與設備之間有著相互作用與影響。同時國際電工委員會在電磁兼容定義的基礎上，提出了電磁兼容的相關標準。

在IEEE與IEC提出的兩種定義中，電能質(zhì)量術(shù)語的實用性相對較強。

通過上述對于電能質(zhì)量的討論，可以發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題在一定程度上是由于用戶需求導致的。目前，有專家認為定義電能質(zhì)量可以理解為電力系統(tǒng)頻率偏差、供電電壓偏差、電壓波動和閃變造成的設備故障所導致的電力問題。

1.2 電能質(zhì)量標準

1.2.1 電力系統(tǒng)頻率偏差標準。我國電力系統(tǒng)通常利用的都是50赫茲的電流頻率，因此，在采購、定做用電設備時設置的頻率一般也都是50赫茲。關于電力系統(tǒng)中的頻率偏差，在電力系統(tǒng)頻率偏差標準中有著明確的限制規(guī)定：即其偏差一定要嚴格控制在50±0.2赫茲范圍內(nèi)，用戶沖擊負荷組成的系統(tǒng)頻率變動也不能超過±0.2赫茲。同時如果電力系統(tǒng)的容量相對較小，可以適當擴大偏差范圍。

1.2.2 供電電壓偏差標準。所謂電壓偏差即指在測量時間內(nèi)理想電壓與實際測量電壓的偏差程度。如果偏差程度較高，就意味著電能質(zhì)量是較差的，反之亦然。通常情況下，只要理想電壓與實際測量電壓的偏差值控制在額定電壓的7%以內(nèi)是可以接受的。另外，對于高于35千伏的供電電壓的偏差，供電電壓偏差標準有著明確的規(guī)定，即其偏差值低于10%；而在20千伏以下的三相供電電壓的偏差值是不能高于7%的。

1.2.3 電壓波動和閃變標準。電壓波動和閃變現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于注入的諧波影響了供電電壓，導致供電電壓不穩(wěn)，從而導致電壓出現(xiàn)上下波動和閃變。這種情況嚴重威脅了電子產(chǎn)品的性能。對于電壓波動與電壓閃變，電壓波動和閃變標準有明確的限值規(guī)定。

1.3 電能質(zhì)量問題分類

為了合理有效地分析電能質(zhì)量問題，需要系統(tǒng)地對電能質(zhì)量問題進行分類。通過對電能質(zhì)量問題進行分類可以有效地找出導致質(zhì)量問題的因素，進而針對其影響因素提出解決措施。美國電子電氣工程師協(xié)會和國際電工委員會根據(jù)不同的劃分標準對電能質(zhì)量問題進行分類：

1.3.1 根據(jù)電磁現(xiàn)象特性對電能質(zhì)量問題進行分類，劃分為非穩(wěn)態(tài)擾動及穩(wěn)態(tài)擾動兩類。所謂非穩(wěn)態(tài)擾動指的是暫態(tài)震蕩、電壓凹陷、電壓突然中斷及電壓凸起；穩(wěn)態(tài)擾動指的是電壓不平衡、出現(xiàn)電業(yè)缺口、間諧波及噪聲諧波等。

1.3.2 根據(jù)電磁擾動情況將電能質(zhì)量問題分為靜電放電、輻射型高頻、輻射型低頻、傳導型低頻、傳導型高頻及核電磁脈沖六種。

2 影響電能質(zhì)量的因素

2.1 電網(wǎng)架構(gòu)較為不完善

雖然近些年來我國經(jīng)濟實現(xiàn)了快速發(fā)展，但是很多地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展卻是不平衡的，尤其是剛剛興起的工業(yè)區(qū)。這些工業(yè)區(qū)由于是新興的，因此難免會由于用電量劇增而導致線路負載過重，進而破壞電力系統(tǒng)。而在農(nóng)村或者是城市郊區(qū)地區(qū)，其線路系統(tǒng)較為陳舊，線路線徑較小會導致用電質(zhì)量差。

2.2 系統(tǒng)干擾性負荷

一些干擾性負荷，例如大功率電動機、整流器等是電力系統(tǒng)本身就具有的干擾。這些干擾會加大電力系統(tǒng)的負荷，從而沖擊電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，進而影響到用戶用電終端。因此，為了解決系統(tǒng)干擾性負荷，電力系統(tǒng)中必須要安裝抗干擾的裝置，以提高電能質(zhì)量。

2.3 設備問題

當前，在我國很多電力線路配置的都是10千伏、380/220千伏的線路或者是配電設備數(shù)量較大、線路運行時間長的設備，這些大規(guī)模的電力設備的改造需要較長時間，因此嚴重損害了電能質(zhì)量。

3 改善電能質(zhì)量的措施

3.1 加強對農(nóng)網(wǎng)的改造

由于農(nóng)村電網(wǎng)的高壓低壓線路與負荷相對較重，導致大部分農(nóng)村電網(wǎng)電壓不符合行業(yè)規(guī)范。因此，供電企業(yè)應該通過增加農(nóng)村電網(wǎng)無功補償容量的方式降低線路損耗，提高電網(wǎng)低壓的質(zhì)量。

3.2 降低電壓閃變與波動的技術(shù)措施

3.2.1 在電源側(cè)解決的技術(shù)措施。在用戶業(yè)務擴充過程中，要科學合理地選擇大容量設備的電壓等級和與之有關的電力啟動方案，舉例來說，在供電線路中配置大容量的電抗器可以有效地減少沖擊負荷與電壓波動符合。

3.2.2 在用戶側(cè)解決的技術(shù)措施。在用戶終端降低電壓閃變與波動的主要方式是：嚴格控制電壓水平，不能讓其超過行業(yè)標準范圍，要求其在敏感負荷點安裝可控硅控制補償器（TSC）與不間斷供電電源（UPS）來平滑電壓波形。同時，為了檢測電源的使用狀況，可以使用動態(tài)電壓恢復裝置進行監(jiān)控，這種裝置還可以控制電壓波動，使其可以正常運行。另外，要合理調(diào)整電壓曲線。

3.3 二次調(diào)整電網(wǎng)電壓

為了穩(wěn)定供電的電壓，需要二次調(diào)整供電的電網(wǎng)電壓。二次調(diào)整電網(wǎng)電壓可以科學合理地分配無功補償裝置的無功容量，從而實現(xiàn)維持電壓平衡的目的。

4 結(jié)語

我國對于電能質(zhì)量的重視程度在不斷提高，由此國家建立了關于電能的相關標準與法律規(guī)范，以此提高電源系統(tǒng)與設備的兼容程度，同時也可以提高設備的性能。另外，為了改善電能質(zhì)量，我國還應該嚴格限制設備及電力系統(tǒng)的電磁干擾，設立相關部門對電能質(zhì)量進行監(jiān)督與管理，進而保障電能可以正常運行，為用電用戶提供優(yōu)質(zhì)的供電服務。

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作者簡介：林笑玫（1978-），女，廣東惠陽人，供職于廣東電網(wǎng)有限責任公司惠州供電局試驗研究所電測班，研究方向：電測儀器儀表、SF6密度繼電器、電能質(zhì)量測試及研究等。

（責任編輯：秦遜玉）