電能質(zhì)量超標(biāo)的危害及電能質(zhì)量問(wèn)題的原因

1 電能質(zhì)量超標(biāo)的危害

1)供電電壓偏差

照明設(shè)備的發(fā)光和壽命;電動(dòng)機(jī)的力矩、轉(zhuǎn)速、發(fā)熱、工效以及產(chǎn)品質(zhì)量;變壓器的發(fā)熱、溫升、損耗;并聯(lián)電容器無(wú)功出力、壽命;家用電器如電視機(jī)的視感、壽命;電子計(jì)算機(jī)和控制設(shè)備不正常。

2)電力系統(tǒng)頻率偏差

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，影響紡織、造紙等產(chǎn)品質(zhì)量;傳動(dòng)機(jī)械出力變化，影響生產(chǎn)效率;對(duì)測(cè)量、控制和計(jì)時(shí)等電子設(shè)備精度和性能影響;使感應(yīng)式電能表計(jì)量誤差加大;影響發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)安全;沖擊負(fù)荷對(duì)近區(qū)電網(wǎng)的危害。

3)諧波

降低電力設(shè)備的利用率，使電氣設(shè)備(如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電容器、變壓器)以及導(dǎo)線(如低壓中性線、電纜、母排等)過(guò)載運(yùn)行(發(fā)熱、振動(dòng)、異常聲響等)，縮短使用壽命、增加線損;降低斷路器遮斷容量。例如，饋供給整流負(fù)荷的普通電力變壓器，其出力應(yīng)相應(yīng)的降低。降低值和變壓器的雜損比(即附加損耗與基本損耗之比)有關(guān)，干擾繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)系統(tǒng);使電子設(shè)備工作不正常;使測(cè)量和計(jì)量?jī)x器(感應(yīng)式電度表)、儀表誤差加大;降低信號(hào)傳輸質(zhì)量，干擾通信系統(tǒng);增加電力網(wǎng)中諧振可能性，誘發(fā)過(guò)電壓或過(guò)電流的危害;減少白熾燈使用壽命。

4)電壓波動(dòng)和閃變

照明燈光閃爍，引起人的視覺疲勞;電視機(jī)屏幕圖像失真、擺動(dòng)翻滾和亮度變化;電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻、振動(dòng)、異響，影響產(chǎn)品質(zhì)量;電子計(jì)算機(jī)、監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備等工作不正常。

5)三相電壓不平衡

電機(jī)附加發(fā)熱，并引起二倍頻的附加振動(dòng)力矩使電機(jī)負(fù)載能力降低，引起以負(fù)序分量為啟動(dòng)元件的多種保護(hù)誤動(dòng)作;換流設(shè)備產(chǎn)生附加的諧波電流(非特征諧波);變壓器負(fù)載能力下降;在低壓配電線路中，引起照明燈的壽命縮短或燒損、電視機(jī)損壞、中性線過(guò)負(fù)荷等;引起線損及線路電壓損失增大;影響正常通信質(zhì)量。

6)電壓暫降(包括短時(shí)中斷)

引起變速驅(qū)動(dòng)裝置(ASD)跳閘、程序邏輯控制器(PLC)損壞、各種數(shù)字式自動(dòng)控制裝置誤動(dòng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)失常，數(shù)據(jù)丟失;導(dǎo)致相關(guān)加工生產(chǎn)線(例如塑料、玻璃、石化、紡織、造紙、半導(dǎo)體以及橡膠等)停頓，大型場(chǎng)所照明失電(例如鏑燈，燈滅后需冷卻好幾分鐘后才能啟動(dòng))等等。

7)電壓波形缺口

由變流裝置換相過(guò)程造成的電壓波形缺口可能影響交流裝置的同步或以電壓過(guò)零進(jìn)行控制的電子裝置正常工作。注意，電壓缺口雖然屬于波形畸變，但不能用諧波分析來(lái)說(shuō)明它的影響。一般用缺口的深度和面積描述。

2 電能質(zhì)量問(wèn)題的原因

2.1 電力系統(tǒng)元件存在的非線性問(wèn)題

電力系統(tǒng)元件的非線性問(wèn)題主要包括：發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波;變壓器產(chǎn)生的諧波;直流輸電產(chǎn)生的諧波。此外，還有變電站并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置等因素對(duì)諧波的影響。其中，直流輸電是目前電力系統(tǒng)最大的諧波源。

2.2 非線性負(fù)荷

在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，非線性負(fù)載占很大比例，這是電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題的主要來(lái)源。電弧爐(包括交流電弧爐和直流電弧爐)是主要的非線性負(fù)載，它的諧波主要是由起弧的時(shí)延和電弧的嚴(yán)重非線性引起的。居民生活負(fù)荷中，熒光燈的伏安特性是嚴(yán)重非線性的，會(huì)引起較為嚴(yán)重的諧波電流，其中3次諧波的含量最高。大功率整流或變頻裝置也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波電流，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，同時(shí)也使功率因數(shù)降低。

2.3 電力系統(tǒng)故障

電力系統(tǒng)運(yùn)行的各種故障也會(huì)造成電能質(zhì)量問(wèn)題，如各種短路故障、自然災(zāi)害、人為誤操作、電網(wǎng)故障時(shí)發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)的改變、故障保護(hù)裝置中的電力電子設(shè)備的啟動(dòng)等都將造成各種電能質(zhì)量問(wèn)題。

電能質(zhì)量問(wèn)題不僅僅關(guān)系到用電設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，而且還關(guān)系到供用電市場(chǎng)的規(guī)范化。它的產(chǎn)生可能來(lái)源于供電方的輸配電系統(tǒng)，也可能來(lái)源于用戶端的不合理用電，還可能來(lái)源于雷電等自然現(xiàn)象。只有對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)才會(huì)對(duì)問(wèn)題的產(chǎn)生和影響有清楚的認(rèn)識(shí)，這樣才能為電能質(zhì)量的改善p供用電雙方的協(xié)調(diào)和供用電市場(chǎng)的規(guī)范提供真實(shí)依據(jù)，以便采取有效的解決措施。在這樣的環(huán)境下，探討電能質(zhì)量領(lǐng)域的相關(guān)理論及其控制技術(shù)，分析我國(guó)電能質(zhì)量管理和控制的發(fā)展趨勢(shì)，具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.4 電網(wǎng)系統(tǒng)干擾

雷電、外力破壞、樹枝影響、配電設(shè)備故障、電容器投切、線路切換等都可能干擾系統(tǒng)，造成斷電或電壓變動(dòng)，甚至影響到相鄰線路，導(dǎo)致有害影響蔓延?，F(xiàn)在采取的措施，一是減少故障發(fā)生的次數(shù)和改變排除故障的方式，目前配電系統(tǒng)中的線路主保護(hù)是電流保護(hù)，該保護(hù)最大的缺陷是線路中相當(dāng)大部分區(qū)域上的故障不能無(wú)時(shí)延地予以切除，此外即使無(wú)時(shí)延保護(hù)，從檢測(cè)出故障到斷路器開斷故障，最快也需要3~6 個(gè)周波 。若是永久性故障，多次重合閘則導(dǎo)致電壓的不斷波動(dòng)。二是降低裝置對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題的敏感性，主要是用戶側(cè)在敏感負(fù)荷或關(guān)鍵負(fù)荷處安裝補(bǔ)償裝置，這種方法對(duì)單個(gè)負(fù)荷可有直接和明顯的效果，但是受限于補(bǔ)償裝置的容量，應(yīng)用范圍也受到限制。