电能质量的影响因素及措施

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【摘要】随着我国经济发展水平不断提高和自动化进程的不断加快，对电网的质量也提出了越来越高的要求，因此需要我们不断改善电能质量，保证系统稳定、高效地工作。本文作者通过实例分析说明测量电能质量在实际工作中的意义，并介绍几种提高电能质量的设备，进而为提高电能质量提供借鉴。

【关键词】电能质量因素

一、电能质量

当前世界上还尚未对电能质量的概念给出确切的定论。总体而言，电能质量主要受到电压、频率以及供电三个主要方面因素的影响。

1.1电能质量的衡量指标

（1）电压发生中断。在供电过程中如果出现某一瞬间或者某一时段内一相、多相没有电压的情况我们就称之为断电。（2）频率出现偏差。不同国家对于电能质量的频率偏差均已做出了相关规定。频率的偏差越大，电能质量越低。（3）电压发生下降或者上升（二者又合称为电压发生偏差）。其中，电压下降的时间低于一分钟并且下降幅值介于0.1到0.9之间，系统的频率仍然处在标称值范围内的情况叫做电压下降；电压上升的时间也不超过一分钟且上升幅值介于1.1到1.8之间，系统的频率也是在标称值的范围之内的情况叫做电压上升。（4）电压发生波动或者闪变。我们把包络线当中的电压规律性变化并且变化其幅值一般介于0.9到1.1之间的情况称为电压的波动。（5）出现瞬时脉冲。瞬时脉冲是指在瞬间出现在相邻的稳态之间的电压或者电流发生变化的情况。瞬时脉冲的频率越高点电能质量越不稳定。（6）电压出现切痕，衡量是否出现这种情况的标准是电压扰动不超过半个周期。其发生原因是在电流进行相位转换的时候因为存在瞬时短路的情况而导致的。

二、影响电能质量的多种因素

随着用电单位的剧增，大量电器不断增多且用电量逐步提高，供电单位面临巨大的供电缺口，这也给电能质量造成了不好的影响。此外，越来越多的非线性负荷出现在供用电的系统中。例如大量的节能装置的出现和变频设备的出现，还有炼钢电弧炉、起重机等在电网中产生了非线性的负荷；其次，高速电梯、高速铁路等会产生高速变化的冲击性负荷，这都影响了电能质量。谐波的产生是指因为电力系统中存在的一些新型的用电设备会产生线性阻抗，产生非线性的和冲击性的负荷电气设备在工作时把谐波传送到电网中，以此产生谐波电压，使电力系统中的正弦波偏离正弦。

三、电能质量标准

3.1供电电压偏差标准

电压偏差是在一段时间内实际电压偏离理想电压的程度。电压偏差越大则说明电能质量越差。电压偏差允许在一定范围内浮动，随着实际电压大小的变化，这个范围也不断变化。一般来说，偏差值范围在额定电压上下的7%范围内。根据供电电压偏差标准（GB/T 12325―2003）规定，高于35 kV的供电电压的电压偏差值不超过10%；低于20 kV的三相供电电压的电压偏差不超过7%；220 V的单相供电电压的电压偏差在- 10%～+7%范围内波动。

3.2电压波动和闪变标准

由于谐波的注入，电力系统的电压受到影响，尤其是当大量的冲击性负荷设备运用时，造成了电压不稳，电压时高时低，给电子产品正常工作造成了巨大的危害。电气设备在工作时，时而功率大于额定值，时而低于额定值，不仅电气设备的工作效率降低，而且大大降低了电气设备的使用寿命。电压波动和闪变标准（GB/T 12325―2003）对电压波动和闪变的允许值进行了限定。例如对电力系统公共连接点闪变限值的限定值为：当供电电压小于或者等于110 kV时，闪变限值为1，当供电电压大于110 kV时，闪变限值为0.8。

3.3三相电压不平衡标准

在电力系统中，经常出现三相电压不平衡的问题，这是因为三相负荷不均衡等因素造成的，消除三相电压不平衡对减少设备故障有重要的作用。三相电压不平衡标准（GB/T 15543―2008）对三相电压的不平衡度得限值做了限定，正常运行时三相电压的不平衡可以存在，但负序电压不平衡度小于2%，短时小于4%。单个用电单位对电力系统公共连接点产生的负序电压不平衡度小于1.3%，短时小于2.6%。

3.4电力系统频率偏差标准

在我国，电力系统中电流的频率为50 Hz，这样大量的用电设备的额定频率大部分按照50 Hz的标准制造，因此，限定电力系统中的频率对提高用电设备的生产效率，提高设备的使用寿命具有重要的作用。电力系统频率偏差标准（GB/T 15945―2008）对电力系统中频率的偏差限值做了规定。例如电力系统的频率偏差一般要限定在50±0.2 Hz的范围内。当系统容量较小时，偏差值可以放宽到±0.5 Hz；用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不超过±0.2 Hz。

四、电能质量问题实例分析及提高电能质量设备介绍

4.1汽车充电桩

它是一种非线性设备，在运行过程中会产生谐波，谐波注入供电系统后会造成电网电能质量降低等负面影响。充电桩具体工作流程如图1，电网10 kV的电压输入充电站，经过匝数比为10 000/380的变压器，得到380 V的电压，该电压经过电度计量等充电桩内部装置后，对充电车进行正常充电。

4.2提高电能质量的设备

不间断的电源，在电力系统正常工作时，对电网起到稳压的作用，当电力系统突然中断时，作为新的电能来源，保证用电单位电能不中断。配电系统静止无功补偿器，抑制配电系统中的电压闪变，从而保证配电系统中电流与电压的相互平衡；动态电压调节器，顾名思义，调节电力系统中的电压，避免电压过度不平衡，减小谐波的影响等。

4.3提高电能质量的措施

1.基于电力电子技术，抑制谐波。安装谐波补偿装置；采用新型整流电路；利用相数倍增法抑制谐波。2.利用配电网灵活交流输电系统（D-FACTS）提高电能质量。目前具有代表性的装置有静止无功补偿装置（SVC）、可控串联补偿电容器（TCSC）。3.加强电力管理，采用合理的政策。建立完善的电能质量监测预警体系；在生产和输送电能过程中加强规范化做作业；统筹管理、安排其他国民经济生产部门的用电情况，减少对电网的冲击。

五、结语

笔者通过分析产生电能质量问题的多种因素，总结了电能质量的分析方法，对如何提高电能质量，提供一些建议。我们要随时检测电能质量，及时发现问题，用科学的方法解决问题，保证用电设备的正常运行。

参考文献

[1]肖湘宁.电能质量分析与控制[M].北京：中国电力出版社，2004

[2] GB/T 12325―2003，电能质量供电电压允许偏差[S].北京：中国标准出版社，2004