電能質(zhì)量的影響因素及措施

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高和自動(dòng)化進(jìn)程的不斷加快，對電網(wǎng)的質(zhì)量也提出了越來越高的要求，因此需要我們不斷改善電能質(zhì)量，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地工作。本文作者通過實(shí)例分析說明測量電能質(zhì)量在實(shí)際工作中的意義，并介紹幾種提高電能質(zhì)量的設(shè)備，進(jìn)而為提高電能質(zhì)量提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】電能質(zhì)量因素

一、電能質(zhì)量

當(dāng)前世界上還尚未對電能質(zhì)量的概念給出確切的定論。總體而言，電能質(zhì)量主要受到電壓、頻率以及供電三個(gè)主要方面因素的影響。

1.1電能質(zhì)量的衡量指標(biāo)

（1）電壓發(fā)生中斷。在供電過程中如果出現(xiàn)某一瞬間或者某一時(shí)段內(nèi)一相、多相沒有電壓的情況我們就稱之為斷電。（2）頻率出現(xiàn)偏差。不同國家對于電能質(zhì)量的頻率偏差均已做出了相關(guān)規(guī)定。頻率的偏差越大，電能質(zhì)量越低。（3）電壓發(fā)生下降或者上升（二者又合稱為電壓發(fā)生偏差）。其中，電壓下降的時(shí)間低于一分鐘并且下降幅值介于0.1到0.9之間，系統(tǒng)的頻率仍然處在標(biāo)稱值范圍內(nèi)的情況叫做電壓下降；電壓上升的時(shí)間也不超過一分鐘且上升幅值介于1.1到1.8之間，系統(tǒng)的頻率也是在標(biāo)稱值的范圍之內(nèi)的情況叫做電壓上升。（4）電壓發(fā)生波動(dòng)或者閃變。我們把包絡(luò)線當(dāng)中的電壓規(guī)律性變化并且變化其幅值一般介于0.9到1.1之間的情況稱為電壓的波動(dòng)。（5）出現(xiàn)瞬時(shí)脈沖。瞬時(shí)脈沖是指在瞬間出現(xiàn)在相鄰的穩(wěn)態(tài)之間的電壓或者電流發(fā)生變化的情況。瞬時(shí)脈沖的頻率越高點(diǎn)電能質(zhì)量越不穩(wěn)定。（6）電壓出現(xiàn)切痕，衡量是否出現(xiàn)這種情況的標(biāo)準(zhǔn)是電壓擾動(dòng)不超過半個(gè)周期。其發(fā)生原因是在電流進(jìn)行相位轉(zhuǎn)換的時(shí)候因?yàn)榇嬖谒矔r(shí)短路的情況而導(dǎo)致的。

二、影響電能質(zhì)量的多種因素

隨著用電單位的劇增，大量電器不斷增多且用電量逐步提高，供電單位面臨巨大的供電缺口，這也給電能質(zhì)量造成了不好的影響。此外，越來越多的非線性負(fù)荷出現(xiàn)在供用電的系統(tǒng)中。例如大量的節(jié)能裝置的出現(xiàn)和變頻設(shè)備的出現(xiàn)，還有煉鋼電弧爐、起重機(jī)等在電網(wǎng)中產(chǎn)生了非線性的負(fù)荷；其次，高速電梯、高速鐵路等會(huì)產(chǎn)生高速變化的沖擊性負(fù)荷，這都影響了電能質(zhì)量。諧波的產(chǎn)生是指因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)中存在的一些新型的用電設(shè)備會(huì)產(chǎn)生線性阻抗，產(chǎn)生非線性的和沖擊性的負(fù)荷電氣設(shè)備在工作時(shí)把諧波傳送到電網(wǎng)中，以此產(chǎn)生諧波電壓，使電力系統(tǒng)中的正弦波偏離正弦。

三、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.1供電電壓偏差標(biāo)準(zhǔn)

電壓偏差是在一段時(shí)間內(nèi)實(shí)際電壓偏離理想電壓的程度。電壓偏差越大則說明電能質(zhì)量越差。電壓偏差允許在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)，隨著實(shí)際電壓大小的變化，這個(gè)范圍也不斷變化。一般來說，偏差值范圍在額定電壓上下的7%范圍內(nèi)。根據(jù)供電電壓偏差標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12325—2003）規(guī)定，高于35 kV的供電電壓的電壓偏差值不超過10%；低于20 kV的三相供電電壓的電壓偏差不超過7%；220 V的單相供電電壓的電壓偏差在- 10%～+7%范圍內(nèi)波動(dòng)。

3.2電壓波動(dòng)和閃變標(biāo)準(zhǔn)

由于諧波的注入，電力系統(tǒng)的電壓受到影響，尤其是當(dāng)大量的沖擊性負(fù)荷設(shè)備運(yùn)用時(shí)，造成了電壓不穩(wěn)，電壓時(shí)高時(shí)低，給電子產(chǎn)品正常工作造成了巨大的危害。電氣設(shè)備在工作時(shí)，時(shí)而功率大于額定值，時(shí)而低于額定值，不僅電氣設(shè)備的工作效率降低，而且大大降低了電氣設(shè)備的使用壽命。電壓波動(dòng)和閃變標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12325—2003）對電壓波動(dòng)和閃變的允許值進(jìn)行了限定。例如對電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)閃變限值的限定值為：當(dāng)供電電壓小于或者等于110 kV時(shí)，閃變限值為1，當(dāng)供電電壓大于110 kV時(shí)，閃變限值為0.8。

3.3三相電壓不平衡標(biāo)準(zhǔn)

在電力系統(tǒng)中，經(jīng)常出現(xiàn)三相電壓不平衡的問題，這是因?yàn)槿嘭?fù)荷不均衡等因素造成的，消除三相電壓不平衡對減少設(shè)備故障有重要的作用。三相電壓不平衡標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 15543—2008）對三相電壓的不平衡度得限值做了限定，正常運(yùn)行時(shí)三相電壓的不平衡可以存在，但負(fù)序電壓不平衡度小于2%，短時(shí)小于4%。單個(gè)用電單位對電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)產(chǎn)生的負(fù)序電壓不平衡度小于1.3%，短時(shí)小于2.6%。

3.4電力系統(tǒng)頻率偏差標(biāo)準(zhǔn)

在我國，電力系統(tǒng)中電流的頻率為50 Hz，這樣大量的用電設(shè)備的額定頻率大部分按照50 Hz的標(biāo)準(zhǔn)制造，因此，限定電力系統(tǒng)中的頻率對提高用電設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高設(shè)備的使用壽命具有重要的作用。電力系統(tǒng)頻率偏差標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 15945—2008）對電力系統(tǒng)中頻率的偏差限值做了規(guī)定。例如電力系統(tǒng)的頻率偏差一般要限定在50±0.2 Hz的范圍內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，偏差值可以放寬到±0.5 Hz；用戶沖擊負(fù)荷引起的系統(tǒng)頻率變動(dòng)一般不超過±0.2 Hz。

四、電能質(zhì)量問題實(shí)例分析及提高電能質(zhì)量設(shè)備介紹

4.1汽車充電樁

它是一種非線性設(shè)備，在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生諧波，諧波注入供電系統(tǒng)后會(huì)造成電網(wǎng)電能質(zhì)量降低等負(fù)面影響。充電樁具體工作流程如圖1，電網(wǎng)10 kV的電壓輸入充電站，經(jīng)過匝數(shù)比為10 000/380的變壓器，得到380 V的電壓，該電壓經(jīng)過電度計(jì)量等充電樁內(nèi)部裝置后，對充電車進(jìn)行正常充電。

4.2提高電能質(zhì)量的設(shè)備

不間斷的電源，在電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，對電網(wǎng)起到穩(wěn)壓的作用，當(dāng)電力系統(tǒng)突然中斷時(shí)，作為新的電能來源，保證用電單位電能不中斷。配電系統(tǒng)靜止無功補(bǔ)償器，抑制配電系統(tǒng)中的電壓閃變，從而保證配電系統(tǒng)中電流與電壓的相互平衡；動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，顧名思義，調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)中的電壓，避免電壓過度不平衡，減小諧波的影響等。

4.3提高電能質(zhì)量的措施

1.基于電力電子技術(shù)，抑制諧波。安裝諧波補(bǔ)償裝置；采用新型整流電路；利用相數(shù)倍增法抑制諧波。2.利用配電網(wǎng)靈活交流輸電系統(tǒng)（D-FACTS）提高電能質(zhì)量。目前具有代表性的裝置有靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）、可控串聯(lián)補(bǔ)償電容器（TCSC）。3.加強(qiáng)電力管理，采用合理的政策。建立完善的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警體系；在生產(chǎn)和輸送電能過程中加強(qiáng)規(guī)范化做作業(yè)；統(tǒng)籌管理、安排其他國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)部門的用電情況，減少對電網(wǎng)的沖擊。

五、結(jié)語

筆者通過分析產(chǎn)生電能質(zhì)量問題的多種因素，總結(jié)了電能質(zhì)量的分析方法，對如何提高電能質(zhì)量，提供一些建議。我們要隨時(shí)檢測電能質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，用科學(xué)的方法解決問題，保證用電設(shè)備的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]肖湘寧.電能質(zhì)量分析與控制[M].北京：中國電力出版社，2004

[2] GB/T 12325—2003，電能質(zhì)量供電電壓允許偏差[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004