電能質(zhì)量超標(biāo)的危害及電能質(zhì)量問題的原因

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)過電壓或過電流的危害;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說明它的影響。一般用缺口的深度和面積描述。

2 電能質(zhì)量問題的原因

2.1 電力系統(tǒng)元件存在的非線性問題

電力系統(tǒng)元件的非線性問題主要包括：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)諧波問題的主要來源。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)量問題。

電能質(zhì)量問題不僅僅關(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)生可能來源于供電方的輸配電系統(tǒng)，也可能來源于用戶端的不合理用電，還可能來源于雷電等自然現(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)域上的故障不能無時(shí)延地予以切除，此外即使無時(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。