电能质量分析及改善措施研究

电能质量分析及改善措施研究

孙猛

（国网吉林省电力有限公司延边供电公司吉林延边133000）

摘要：电能是一切行业中的基本能源，用电企业从供电企业所获得的电能的质量直接决定着企业的生存发展，只有深入了解电能质量的影响因素，并提供解决措施，才能保证电力行业的健康发展。

关键词：电能质量；改善；措施

1电能质量的概念

第一，电流质量：该指标反映了与电压质量有密切关系的电流的变化，实际运行中对电流波形与供电电压相位有非常严格的限制条件，以确保高功率因素运行，提高电能质量，降低线损；第二，电压质量：实际电压和理想电压的偏差。通过电压质量可以衡量电力企业向电能客户输送的电能合格与否；第三，供电质量。该指标反映电压质量和供电可靠性，供电企业从客户投诉的反映速度来侧面衡量供电质量。

2电能质量的影响因素及危害

2.1谐波

谐波问题是当前影响电能质量的主要因素之一，不仅会降低电力设备的利用效率，同样还会由于用电设备、输电设备过热而增强其损耗水平。同时对于继电保护装置、计算机系统等都会造成明显的干扰，导致其无法正常工作。

2.2电力系统频率偏差

电力系统频率偏差将会导致电动机转速出现明显波动，同样也会对传动机械的出力情况产生一定的干扰，部分情况下对感应式电表的误差加大也有一定的解释意义。上述问题然对社会生产产生严重的干扰，尤其是针对一些精密加工企业来说，电力系统频率偏差所带来的经济损失无疑是非常巨大的。除此之外，电力系统频率偏差对于发电机组以及输电系统的安全在客观上有一定的负面影响，值得关注。

2.3供电电压偏差

电压偏差对于生产和人们的日常生活所具有的影响如下：照明设备使用寿命受到影响；影响电动机工效，增加产品质量波动；变压器损耗增加，使用寿命降低；电子设备控制不正常等等。

2.4三相电压不平衡

三相电压不平衡客观上将会导致电机附近发热，同时引起二倍频的附加振动力矩使电机负载能力降低引起以负序分量为启动元件的多种保护误动作；换流设备产生附加的谐波电流；严重降低抵押配电线路中的变压器负载能力，从而导致照明设备使用寿命的快速降低以及线损水平的快速提升。

2.5电压暂降

电压暂降通常情况下将会有较大概率导致变速驱动装置（ASD）跳闸、程序逻辑控制器（PLC）损坏等严重情况，而这些问题将会导致生产停顿、经营场所应急设备重新启动等。

3改善配电网电能质量的措施

3.1提高电压合格率的措施

严格按照电力规划安排变电站位置，缩小供电半径，调整配电网的接线结构，使供电范围更加合理；通过改造配电网，加大配电网导线型号；对110kV及以下电压等级的变电站至少采用一级有载调压，加强无功补偿工作的管理力度，做好配电网无功平衡、电压质量的监测，开展无功电压问题的分析研究，使电网结构、无功潮流分布、有载调压装置和无功补偿设备、就地自动调压和无功就地自动投切装备符合无功电压质量管理的有关要求。

3.2解决三相不平衡问题的措施

由于电网不合理的负荷配置，用户受单相或两相负荷的影响，这些都会导致三相电压不平衡。而对于单相负荷，供电部门可以通过适当改变负荷，来解决电网的三相电压的平衡问题；又如铁路部门的使用两相负荷电力机车，因为其负荷比较大，产生的负序电压以及负序电流会引起公用电网的三相电压严重不平衡。可以通过加装消谐装置与单相动态补偿器以及动态无功补偿，来解决三相电压不平衡问题。

3.3抑制谐波的措施

（1）静止无功补偿。有的谐波源负荷除产生谐波电流外，还使供电系统的母线电压波动，并带来闪变。如大型轧机、电弧炉等负荷，使得电能质量的几个指标都出现问题。为了统一解决这些问题，提出了静止无功补偿器（SVC）的解决方案，在冶金部门也常称为动态无功补偿器，这是相对固定的并联补偿器而言。就SVC本身的功能而言，只起快速调节无功功率的作用，并不能滤除谐波，有些SVC自身还产生低次谐波。因此SVC通常要与无源滤波器（FC）一起使用。为了能吸收和供出无功功率，常采用TCR+TSC+FC的使用方式，其中TSC适合于容性无功功率调节。饱和电抗器SR则利用电抗器铁芯的饱和磁化特性调节感性无功功率的大小，其自身也产生谐波电流，故在SR的铁芯结构和接线方式上应采取措施以消除谐波。

（2）无源LC滤波器。无源LC滤波器是传统的谐波补偿装置。在结构上它是由电力电容器、电抗器和电阻经适当组合而成，运行中与谐波源并联，除了起滤波外还兼顾无功补偿的需要。无源滤波器结构简单，造价低，运行费用低，在吸收高次谐波方面效果明显，但由于结构原理上的原因，存在着对偏离调谐点的谐波无明显效果、滤波效果变差等一些难以克服的缺点。

（3）有源电力滤波器。图1给出了并联（电压）型APF的原理示意图。APF提供基波无功电流及全部谐波电流；而供电系统只提供基波有功电流。因此它抑制了谐波电流注入系统，同时提高了功率因数。

图2混合型有源滤波器原理图

（4）混合滤波器。有源滤波器的响应快，补偿效果好，且不受电网谐波阻抗的影响，不足之处是价格昂贵。若将APF的优良性能与FC的低成本结合，即可构成混合型滤波器。将图1中的APF的输出变压器改成无滤波器FC，则得到混合型滤波器，如图2。按滤波器输出同等的无功功率比较，混合型滤波器开关逆变器的容量只有上述APF容量的27%左右，逆变器容量明显减小，则成本大幅度降低。ABB公司将这种滤波器应用于高压HVDC换流阀直流侧的滤波，取得较好效果。

4结语

电能质量对人们的生产、生活及经济和社会的影响越来越大，因此日后还需要加大对其的研究力度。

参考文献：

[1]王辉华．配电网电能质量提升研究[D]．浙江：浙江大学，2012．

[2]姚岳，史新华，周茜．配电网电能质量及改善措施[J]．大众用电，2016.

作者简介：孙猛（1987.7.6），男；汉；研究生、硕士；河南省方城县；工程师；电气试验技术员；研究方向：地方电力系统及其自动化。