什么是電能質量?

摘要：電能作為一種產品在目前已經得到廣泛運用，電能質量的好壞直接關乎到人們的生活與安全。那么什么是電能質量？電能質量都包括什么？引起電能質量的原因以及改善措施有哪些？下面小編將一一為你解答。

電能質量是指電力系統(tǒng)中電能的質量。理想的電能應該是完美對稱的正弦波。一些因素會使波形偏離對稱正弦，由此便產生了電能質量問題。一方面我們研究存在哪些影響因素會導致電能質量問題，一方面我們研究這些因素會導致哪些方面的問題，最后，我們要研究如何消除這些因素，從而最大程度上使電能接近正弦波。

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(wěn)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(guī)定。

3、電壓三相不平衡：三相電壓的值超過規(guī)定標準。

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

我國電力系統(tǒng)的標稱頻率為50Hz，GB/T15945-2008《電能質量電力系統(tǒng)頻率偏差》中規(guī)定：電力系統(tǒng)正常運行條件下頻率偏差限值為±0.2Hz，當系統(tǒng)容量較小時，偏差限值可放寬到±0.5Hz，標準中沒有說明系統(tǒng)容量大小的界限。在《全國供用電規(guī)則》中規(guī)定“供電局供電頻率的允許偏差：電網容量在300萬千瓦及以上者為±0.2HZ；電網容量在300萬千瓦以下者，為±0.5HZ。實際運行中，從全國各大電力系統(tǒng)運行看都保持在不大于±0.1HZ范圍內。

GB/T12325-2008《電能質量供電電壓偏差》中規(guī)定：35kV及以上供電電壓正、負偏差的絕對值之和不超過標稱電壓的10%；20kV及以下三相供電電壓偏差為標稱電壓的土7%；220V單相供電電壓偏差為標稱電壓的+7%，-10%。

GB/T15543-2008《電能質量三相電壓不平衡》中規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點電壓不平衡度限值為：電網正常運行時，負序電壓不平衡度不超過2%，短時不得超過4%；低壓系統(tǒng)零序電壓限值暫不做規(guī)定，但各相電壓必須滿足GB/T12325的要求。接于公共連接點的每個用戶引起該點負序電壓不平衡度允許值一般為1.3%，短時不超過2.6%。

GB/T14549--93《電能質量公用電網諧波》中規(guī)定：6～220kV各級公用電網電壓（相電壓）總諧波畸變率是0.38kV為5.0%，6～10kV為4.0%，35～66kV為3.0%，110kV為2.0%；用戶注入電網的諧波電流允許值應保證各級電網諧波電壓在限值范圍內，所以國標規(guī)定各級電網諧波源產生的電壓總諧波畸變率是：0.38kV為2.6%，6～10kV為2.2%，35~66kV為1.9%，110kV為1.5%。對220kV電網及其供電的電力用戶參照本標準110kV執(zhí)行。

GB/T24337-2009《電能質量公用電網間諧波》中規(guī)定：間諧波電壓含有率是1000V及以下《100Hz為0.2%，100~800Hz為0.5%，1000V以上《100Hz為0.16%，100~800Hz為0.4%，800Hz以上處于研究中。單一用戶間諧波含有率是1000V及以下《100Hz為0.16%，100~800Hz為0.4%，1000V以上《100Hz為0.13%，100~800Hz為0.32%。

GB/T12326-2008《電能質量電壓波動和閃變》規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點，在系統(tǒng)運行的較小方式下，以一周（168h）為測量周期，所有長時間閃變值Plt滿足：≤110kV，Plt=1；》110kV，Plt=0.8。以及單個用戶的相關規(guī)定。

GB/T30137-2013《電能質量電壓暫降與短時中斷》定義：電壓暫降是指電力系統(tǒng)中某點工頻電壓方均根值突然降低至0.1p.u.~0.9p.u.，并在短暫持續(xù)10ms~1min后恢復正常的現(xiàn)象；短時中斷是指電力系統(tǒng)中某點工頻電壓方均根值突然降低至0.1p.u.以下，并在短暫持續(xù)10ms~1min后恢復正常的現(xiàn)象。

電能質量從不同角度理解通常包括：

（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(yè)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(shù)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(shù)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(yè)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(shù)交納電費等。

電力供電系統(tǒng)中元件的非線性問題有：發(fā)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(lián)電容器在變電站中的設置等因素也都會造成諧波的出現(xiàn)。這些因素中直流輸電因素是現(xiàn)在電力系統(tǒng)中產生諧波的主要因素。

非線性負載在工業(yè)和生活用電中展的比例很大，這是電力系統(tǒng)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。

電能質量也會受到電力系統(tǒng)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(xiàn)故障時發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)工作狀態(tài)的改變等都會對電能的質量造成很大的影響。

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(yè)采取的措施不能在短期內滿足要求時，電力企業(yè)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(yè)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(jié)裝置功能相對單一，例如，有源濾波器APF、動態(tài)電壓恢復器DVR等，全面實現(xiàn)電力用戶電能質量的設備是電能質量調節(jié)器，其組成主要是一個電容把一個并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器耦合在一起。

并聯(lián)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(jié)電容直流電壓的作用。而串聯(lián)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(jié)器由于其是有一個串聯(lián)和并聯(lián)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(jié)，電能質量調節(jié)器的應用極大的解決了電網中電能質量問題的出現(xiàn)。