浅谈影响电能质量的原因及治理办法

电力质量不合格主要是指电力用户设备故障或无法正常运行的电压、电流幅度或频率偏差，是电力系统运行状态的具体表现。电力质量是现代电力系统不可或缺的评价指标，关系到电网能否安全运行，是用户正常用电的重要保证。

　　电力质量不合格主要是指电力用户设备故障或无法正常运行的电压、电流幅度或频率偏差，是电力系统运行状态的具体表现。电力质量是现代电力系统不可或缺的评价指标，关系到电网能否安全运行，是用户正常用电的重要保证。

 

　　第一，影响电能质量的因素。

　　1.1谐波重量。

　　1.1.1谐波分量产生的原因

　　影响电能质量的主要因素是系统的高次谐波电流。高次谐波电流主要是由终端用户负荷引起的，大多数情况下，电气设备的非线性是高次谐波电流的主要原因。例如，电弧炉的负荷周期为2?8h，0.5-1h为熔融阶段，该阶段的特征是在电极和固体原料之间形成不稳定的电弧，呈不规则变动，三相电流不平衡，数值大，具有冲击性，一般包含的高次谐波为2、3、4、5等连续性低次谐波。

　　电力系统中的谐波源主要分为三类:

　　(1)系统中的电气设备。包括电弧炉、电石炉等非线性负荷，系统中的压力调节装置、可控硅整流装置、变频装置等。这种负荷在工作时会产生大量谐波。

　　(2)输变电设备。输变设备主要指电力变压器。大容量变压器的工作磁密度一般选择在磁化曲线的近饱和段。当变压器的铁芯接近饱和时，磁化曲线的非线性会使磁化电流呈尖顶波形，从而产生大量谐波。

　　(3)分布式发电设备。风力发电、光伏等新能源发电设备通过电力电子设备并网，产生谐波，造成污染。

　　1.1.2谐波成分的危害。

　　谐波成分的危害有很多，主要表现在以下几个方面:

　　(1)谐波分量使电网中的元件产生额外的谐波损耗，降低了发电、输电和电气设备的效率，增加了系统的损耗。

　　(2)谐波会引起电网中的局部并联谐振或串联谐振。谐振发生时，谐波重量瞬间增加几倍甚至几十倍。同时，大量三次谐波通过中性线会使线路过热甚至起火，严重影响电网的运行安全。

　　(3)高次谐波分量影响系统中各种电气设备的正常工作。例如，电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短或损坏的高次谐波会给电机带来机械振动、噪音和过电压，不仅会引起电机局部过热，还会增加电机的附加损失。

　　(4)谐波不仅会导致系统系统继电保护和自动装置的误动作，还会使二次测量仪表的计量不正确。(5)高次谐波分量对附近的通信系统产生信号干扰，轻则产生噪音，降低通信质量，重则通信数据丢失，系统无法正常工作。

　　(6)谐波会导致设备材料温度升高，温度升高会导致额外损失。实验证明，每升温1℃，电机就会建立一个自动化的环境，在科技的支持下，保证配网自动化的发展方向。实践表明，配电自动化和智能化可以大大提高配电网的安全运行水平，提高供电质量，降低损耗和节能，充分利用现有设备的能力降低人们的劳动强度。

　　辅助谐波和负序管理方案坚持国家电能质量标准，按照谁污染，谁管理原则，制定的方案与工程同时设计，同时施工，同时运输。

　　对于电力公司来说，其责任是在用户注入电网的谐波电流合格的前提下，控制电路的阻抗水平。

　　1.2谐波。

　　高次谐波是指对周期性交流分量进行傅立叶级数分解，得到的频率不等于基波频率整数倍的分量。高次谐波电压含量：频率<100Hz占0.16%?0.2%，频率在100-800Hz之间占0.4%?0.5%。它还严重影响电能质量。

　　1.2.1谐波产生的原因。

　　谐波的来源主要包括以下三个方面:

　　(1)变流器:由于负载三相不对称或触发角误差，变流器在运行过程中会产生非特征谐波频谱。

　　交流电弧炉：典型的间谐波发生源，其频谱属于连续频谱。事实上，一般的冲击负荷都会产生间歇波。

　　(3)开关控制的电气设备:需要开关控制或调节工作电压的设备在工作中会产生间谐波，如电烤箱、熔炉、电焊机、开关控制的调压器等。

　　1.2.2谐波的危害。

　　(1)闪烁，导致屏幕闪烁。

　　(2)造成通信干扰和过零检测误差，影响脉冲接收器的正常运行。

　　(3)引起感应线圈噪声，导致电机附加扭矩。

　　1.3电压失衡。

　　电压不平衡主要是指三相电压在幅度上可能不同，或者相位差不是标准的120°，或者两者都有。不平衡用电压、电流负序基波分量或零序基波分量和正序基波分量的方均根值百分比表示。这个百分比也叫不平衡。一般来说，系统中公共连接点的正常运行模式下不平衡允许值为2%，短时间内不得超过4%。

　　1.3.1三相电压不平衡的原因。

　　(1)事故引起的不平衡:包括单相接地、断线、母线电压互感器熔断等。

　　(2)正常三相电压不平衡:主要指单相大容量和冲击、非线性负荷(如电弧炉、工频感应炉、电机车、单相焊机)的应用。

　　1.3.2三相电压不平衡的危害

　　(1)在三相四线接线模式下，三相电压不平衡会增加线路损耗。

　　(2)三相不平衡会使变压器处于不对称运行状态，增加变压器的损耗，甚至烧毁。

　　(3)三相电压不平衡会导致电机逆转矩增加，从而提高电机温度、效率、能耗和振动。

　　1.4电压闪烁或波动。

　　灯的光通量不稳定，所引起的视觉感受称为闪变。闪烁不仅与电压波动的大小有关，还与波动的频率、波形、照明灯的性能以及人的视觉感受，甚至人脑对光通量变化的记忆效应等因素有关。电压波动是指电压方均根值(有效值)的一系列变化或连续变化。电压闪烁和波动的主要原因是电弧炉、轧机等大功率快速波动负荷的应用。其危害是电压波动会影响工业生产和居民生活，闪烁会引起视觉疲劳、偏头痛，甚至导致错觉。

　　1.5电压暂时下降或下降。

　　电压暂时下降或下降是指用户供电的电压有效值在短时间内突然下降，然后恢复的现象。这种现象在电网中的持续时间大多为0.5-1.5秒。电压下降或下降的主要原因通常是电网、变电设施故障或负荷突然变化。在某些情况下，电压会连续下降或中断两次以上。据统计，电压暂时下降和短时间中断造成的无序停电和恢复损失已经成为影响工业发达国家电能质量的问题。

 

　　第二，治理措施。

　　2.1加强电能质量监测。

　　网络化、标准化、信息化和智能化已成为电能质量监测的主要发展趋势，加快电能质量监测终端数据规约和通信协议的统一，构建电能质量监测网络。

　　2.2对非线性用户进行电能质量测试和评估。

　　对非线性用户进行电能质量测试和评估，通过控制新污染源的电能质量问题，为实验室相关研究提供重要的实践基础。

　　2.3积极开展电能质量管理。

　　电能质量的处理方法主要是滤波和无功补偿，包括无源滤波和有源滤波。

　　无源滤波器通过提供高次谐波的低阻抗支路进行滤波，其问题如下

　　(1)一个参数只能补偿特定次数的高次谐波，在一定条件下与某个高次谐波发生共振，高次谐波扩大，引起其他事故

　　(2)响应速度慢，不能跟踪动态谐波，进行动态补偿;

　　(3)只能补偿固定无效;

　　(4)当系统阻抗较小时，补偿效果难以满足要求;

　　(5)改变系统阻抗时，可引起系统谐振;(6)电容参数易改变，稳定性差，可引起不协调。

　　有源滤波器:发出相反的谐波，通过抵消实现滤波，是未来无效补偿的方向。

 

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