一文讀懂電能質量

電能作為一種商品，質量就是衡量它價值的尺度，不同的人對電能質量的認識不同。

本期小編就和大家一起扒一扒什么是電能質量。

什么是電能質量?

電能質量，從普遍意義上講是指優質供電，包括電壓質量、電流質量、供電質量和用電質量。

其可以定義為：導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、暫時或瞬態過電壓、波形畸變(諧波)、電壓暫降、中斷、暫升以及供電連續性等。

在現代電力系統中，電壓暫降和中斷已成為最重要的電能質量問題。 其中：

1、電壓質量。是以實際電壓與理想電壓的偏差，反映供電企業向用戶供應的電能是否合格的概念。這個定義能包括大多數電能質量問題，但不能包括頻率造成的電能質量問題，也不包括用電設備對電網電能質量的影響和污染。

2、電流質量。反映了與電壓質量有密切關系的電流的變化，是電力用戶除對交流電源有恒定頻率、正弦波形的要求外，還要求電流波形與供電電壓同相位以保證高功率因素運行。這個定義有助于電網電能質量的改善和降低線損，但不能概括大多數因電壓原因造成的電能質量問題。

3、供電質量。其技術含義是指電壓質量和供電可靠性，非技術含義是指服務質量。包括供電企業對用戶投訴的反映速度以及電價組成的合理性、透明度等。

4、用電質量。包括電流質量與反映供用電雙方相互作用和影響中的用電方的權利、責任和義務，也包括電力用戶是否按期、如數交納電費等。

衡量電能質量的主要指標

衡量電能質量的標注包括：電壓偏差、頻率偏差、電壓三相不平衡、諧波和間諧波、電壓的波動和電壓的閃變。

1、電壓偏差：電壓偏差指的是供電電壓不穩定，存在電壓上升或下跌情況。

2、頻率偏差：所有電網對電網頻率要求相同，不會因不同的電能用戶而改變，頻率偏差每個國家都有相應的規定。

3、電壓三相不平衡：三相電壓的值超過規定標準。

4、諧波和間諧波：頻率是基波整數倍表現為正弦的電流或電壓稱之為諧波。非整數倍的則統稱為間諧波。

5、電壓波動和閃變：電網內電壓有規則的變動稱為電壓波動，或是變化幅度倍數在0.9-1.1之間的隨機變化。閃變則是指電壓的不穩定對燈泡照明的視覺影響。

電能質量所涉及的小行業及主要產品

電能質量所涉及的小行業主要包括：

1、無功補償;

按電壓等級劃分：主要分為高壓無功補償和低壓無功補償;

按不同的產品和功能劃分，主要無功補償設備：TSC、LC型無源電力濾波器、SVC、STATCOM (SVG)。

2、諧波治理;

有源濾波器(APF)、無源濾波器。

3、電能質量檢測;

4、其他電能質量問題。

電能質量有哪些國家標準?

1、供電電壓偏差(GB/T 12325—2008)

2、電壓波動和閃變(GB/T 12326—2008)

3、公用電網諧波(GB/T 14549—1993)

4、三相電壓不平衡(GB/T 15543—2008)

電能質量的特點

電力生產企業并不能完全控制電能質量，有些電能質量的變化是有電力用戶引起的(比如，諧波、電壓波動和閃變等)，或是自然災害及非控制因素引起的。

在不同的時間內供用電的電能指標通常是不相同的，既是電能質量在空間和時間上是處在不停的變化之中的。

引起電能質量的原因

1、電力系統元件存在的非線性問題

電力供電系統中元件的非線性問題有：發電機正常工作中產生的諧波;電網中各變壓設備產生的諧波;直流輸電產生的諧波;經過高壓后的輸電線路對諧波的放大作用。另外，并聯電容器在變電站中的設置等因素也都會造成諧波的出現。這些因素中直流輸電因素是現在電力系統中產生諧波的主要因素。

2、非線性負荷

非線性負載在工業和生活用電中展的比例很大，這是電力系統中產生諧波的主要根源。非線性的主要負載是電弧爐，電弧爐起弧的時延及電弧的嚴重非線性產生了諧波。

居民的日常生活和生產的負荷中，使用的熒光燈的伏安特性也是非線性的，也會有嚴重的諧波電流產生，其中含量最高的是3次諧波。此外，使用大功率的整流和變頻裝置也會有嚴重的諧波電流產生，嚴重影響了電網的安全。

3、電力系統故障

電能質量也會受到電力系統運行時的內外故障影響，例如，各種自然災害、人為的非正常操作、各種線路短路、電網出現故障時發電機及勵磁系統工作狀態的改變等都會對電能的質量造成很大的影響。

諧波的危害

電力諧波的主要危害有：

1、引起串聯諧振及并聯諧振，放大諧波，造成危險的過電壓或過電流;

2、產生諧波損耗，使發、變電和用電設備效率降低;

3、加速電氣設備絕緣老化，使其容易擊穿，從而縮短它們的使用壽命;

4、使設備(如電機、繼電保護、自動裝置、測量儀表、電力電子器件、計算機系統、精密儀器等)運轉不正常或不能正確操作;

5、干擾通訊系統，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正確傳遞，甚至損壞通信設備。

治理電力諧波的方法

諧波治理措施主要有三種：一是主動治理，即從諧波源本身出發，通過改進用電設備，使其不產生或少產生諧波;二是受端治理，即從受到諧波影響的設備或系統出發，提高它們抗諧波干擾能力;三是被動治理，即通過安裝電力濾波器，阻止諧波源產生的諧波注入電網，或者阻止電力系統的諧波流人負載端。

由于諧波源的廣泛性和復雜性，主動治理方法受設備結構、效率、成本、可靠性等因素影響，只能解決部分問題，受端治理方法和被動治理方法仍是目前治理電力諧波問題的主要方法。例如通過串聯失諧電抗器抑制無功補償電容器導致的諧波共振放大，通過在系統中安裝無源電力濾波器和有源電力濾波器進行濾波等等。

改善電能質量的措施

一是，調整負荷，降低負荷的敏感程度，如果遇到要求負荷電能質量特別高的電力用戶僅依靠電力企業采取的措施不能在短期內滿足要求時，電力企業必須和電力用戶共同采取必要措施，使負荷減少敏感程度及降低電能質量不良程度。

二是，改進電網，電力企業安裝抑制或消除電力擾動的必要設備。

經常見到的電能質量調節裝置功能相對單一，例如，有源濾波器APF、動態電壓恢復器DVR等，全面實現電力用戶電能質量的設備是電能質量調節器，其組成主要是一個電容把一個并聯逆變器和串聯逆變器耦合在一起。

并聯逆變器進行非線性負載諧波電流及無功補償使用的是PWM電流控制技術，起到調節電容直流電壓的作用。而串聯逆變器使用的是PWM電壓控制技術，其主要是對輸出的電壓進行控制以達到抑制諧波、降低負荷的敏感程度。

電能質量調節器由于其是有一個串聯和并聯的逆變器組成的，因此其具有兩者的結構特征，對網絡中電流和電壓的波形可同時調節，電能質量調節器的應用極大的解決了電網中電能質量問題的出現。