電能質(zhì)量問題的研究與探索

摘 要：電能質(zhì)量是指電力系統(tǒng)中電力的質(zhì)量，影響到電力系統(tǒng)及其設(shè)備的安全性和效率性。本文主要研究了電能質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因和電能質(zhì)量的主要指標，及對電能質(zhì)量的治理進行了探索研究。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量;主要指標;研究

電能的質(zhì)量直接影響到電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的安全和效率，與節(jié)約能源也密不可分，也直接影響到人們的生活和社會經(jīng)濟的總體效益。電能質(zhì)量的標準是保障電能質(zhì)量的基本技術(shù)依據(jù)[1]。目前，國外對電能質(zhì)量的分析，主要是從電磁容學(xué)入手研究的。國內(nèi)外已經(jīng)有大量關(guān)于電能的質(zhì)量問題的探索和研究。本文主要從電能質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因，衡量電能質(zhì)量的主要指標以及電能質(zhì)量的治理三個方面進行闡述。

一、電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生原因

在電力系統(tǒng)中引起電能質(zhì)量問題的主要原因有：

（一）電力非線性負荷

目前，在生活和工業(yè)等電力系統(tǒng)用電中，存在著很多非線性負荷。如變壓器、發(fā)電機和輸電產(chǎn)生的諧波，還有非線性負載產(chǎn)生的諧波。另外，變頻和整流等裝置，產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)造成嚴重干擾使它的功率降低。現(xiàn)在許多新型的電力設(shè)備，由于包含沖擊性和非線性的負荷，會產(chǎn)生畸形電流，會對電壓造成嚴重的影響。因此由于這些電力非線性負荷的過度應(yīng)用，電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量的問題將更加嚴重。

（二）電力系統(tǒng)故障

電力系統(tǒng)中的很多故障，會直接或間接地造成各種嚴重的電能質(zhì)量問題。如電力系統(tǒng)短路故障（電壓的跌落或中斷而產(chǎn)生的）、自然災(zāi)害（如雷擊引起的絕緣子閃絡(luò)、季節(jié)氣候或各種線路對地放電等）、人為誤操作以及發(fā)電機系統(tǒng)工作狀態(tài)的更改等都有可能造成嚴重的電能質(zhì)量問題。

二、電能質(zhì)量的主要指標

雖然人們所關(guān)注電能質(zhì)量的角度不同，但是對其主要技術(shù)指標認識大體一致，下面就對電能質(zhì)量的主要指標進行研究。

（一）電壓偏差

電壓偏差是電力系統(tǒng)正常運行的時候的電壓偏移量。如果電壓偏差過大，對很多用電設(shè)備的安全性能會產(chǎn)生很大危害，也會很大程度上影響電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。例如：電壓過高，會使鐵芯設(shè)備的元件加速老化，更甚者會造成其絕緣損壞。電壓過高時，電動機的絕緣性能會受到影響，電動機的壽命會縮短。

（二）頻率偏差

如果電力系統(tǒng)是在正常運行的情況下，系統(tǒng)的頻率偏差就等于系統(tǒng)頻率的實際值減去標稱值。電力系統(tǒng)的頻率偏差，應(yīng)該在規(guī)定的范圍內(nèi)，如果偏差過大的話，首先影響他的設(shè)備運行，還會影響用戶設(shè)備的效率，發(fā)熱量增加，甚至燒毀設(shè)備。例如：電力系統(tǒng)頻率偏差過大，將會對電動機的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生影響，進而對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。系統(tǒng)頻率偏差過大還會對電動機的輸出功率產(chǎn)生影響。

（三）諧波和間諧波

諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量[2]。非線性的電力設(shè)備使電網(wǎng)中產(chǎn)生的諧波和間諧波，會直接引起電能質(zhì)量的降底。諧波會使系統(tǒng)容量降低，還會加速設(shè)備老化，縮短設(shè)備使用壽命，甚至損壞設(shè)備。

三、電能質(zhì)量治理

電能質(zhì)量治理是一項并不簡單的系統(tǒng)工程，可通過對電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量進行普查，然后通過制訂科學(xué)的管理方法，使投資效益進行提高。

（一）消除局部諧波

電力系統(tǒng)中在變電所或者負荷點裝有并聯(lián)的電容器，可以提高電壓水平和補償無功功率。如果系統(tǒng)中含有諧波分量，就很有可能產(chǎn)生并聯(lián)或串聯(lián)諧振，可以通過安裝交流濾波裝置吸收諧波電流。局部的諧振問題，可通過改動系統(tǒng)的頻率和等值電路中的頻率或者。為了減弱諧波的發(fā)生，也可通過改變部分系統(tǒng)運行或者接線方式來實現(xiàn)。

（二）濾波

通過只使用并聯(lián)濾波器，讓技術(shù)經(jīng)濟更為合理。無論在理論上還是在實踐上，都會通過并聯(lián)電路來濾波。因此，在系統(tǒng)中安裝諧波阻抗低的并聯(lián)濾波器，可以將系統(tǒng)里產(chǎn)生的局部諧波電流轉(zhuǎn)移出去，從而減小諧波電壓壓降 。從本文上面的分析可以知道，電壓偏差小對電能質(zhì)量影響小。還可以通過無功功率補償電容器的容量、系統(tǒng)的換流負載等對濾波器進行控制。

（三）正確布置和維護用電設(shè)備

隨著用戶對電能需求的增加，電力系統(tǒng)運行方式的變化以及設(shè)備的陳舊程度都會影響到電能質(zhì)量的效果。如果整體的用電設(shè)備布置和維護不好，使設(shè)備不斷的受到污染，會產(chǎn)生非線性的負荷狀態(tài)，對電能質(zhì)量造成嚴重影響。例如：用電設(shè)備過熱，在加上維護不好，絕緣老化，加速震動等等，都會對電能質(zhì)量產(chǎn)生影響進而對電力系統(tǒng)的安全產(chǎn)生威脅。尤其對很多高耗能的企業(yè)來說，對電能質(zhì)量的管理就要更加嚴格，對用電設(shè)備的布置要求更加合理，維護與治理要更加強。

綜上所述，本文對電能質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因及電能質(zhì)量的指標進行了詳細的闡述，并對電能質(zhì)量的治理進行了探索和研究，電能質(zhì)量的治理在當前是具有很重大的意義。

參考文獻

[1] 黃弋，周菁.基于FACTS技術(shù)的電能質(zhì)量行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].科技風，2012（15）：50-51.

[2] 戴文，魏淑艷，曹明革.小波變換在諧波檢測中的應(yīng)用研究[J].電子測量技術(shù)，2011，34（7）：37-39，49.

【作者簡介】 張偉（1986—），女，碩士，研究方向：無線通信技術(shù)。