電能質(zhì)量超標的危害及電能質(zhì)量問(wèn)題的原因

1 電能質(zhì)量超標的危害

1)供電電壓偏差

照明設備的發(fā)光和壽命;電動(dòng)機的力矩、轉速、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;家用電器如電視機的視感、壽命;電子計算機和控制設備不正常。

2)電力系統頻率偏差

電動(dòng)機轉速變化，影響紡織、造紙等產(chǎn)品質(zhì)量;傳動(dòng)機械出力變化，影響生產(chǎn)效率;對測量、控制和計時(shí)等電子設備精度和性能影響;使感應式電能表計量誤差加大;影響發(fā)電機和電力系統安全;沖擊負荷對近區電網(wǎng)的危害。

3)諧波

降低電力設備的利用率，使電氣設備(如旋轉電機、電容器、變壓器)以及導線(xiàn)(如低壓中性線(xiàn)、電纜、母排等)過(guò)載運行(發(fā)熱、振動(dòng)、異常聲響等)，縮短使用壽命、增加線(xiàn)損;降低斷路器遮斷容量。例如，饋供給整流負荷的普通電力變壓器，其出力應相應的降低。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、自動(dòng)裝置和計算機系統;使電子設備工作不正常;使測量和計量?jì)x器(感應式電度表)、儀表誤差加大;降低信號傳輸質(zhì)量，干擾通信系統;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(jué)疲勞;電視機屏幕圖像失真、擺動(dòng)翻滾和亮度變化;電動(dòng)機轉速不均勻、振動(dòng)、異響，影響產(chǎn)品質(zhì)量;電子計算機、監測和控制設備等工作不正常。

5)三相電壓不平衡

電機附加發(fā)熱，并引起二倍頻的附加振動(dòng)力矩使電機負載能力降低，引起以負序分量為啟動(dòng)元件的多種保護誤動(dòng)作;換流設備產(chǎn)生附加的諧波電流(非特征諧波);變壓器負載能力下降;在低壓配電線(xiàn)路中，引起照明燈的壽命縮短或燒損、電視機損壞、中性線(xiàn)過(guò)負荷等;引起線(xiàn)損及線(xiàn)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)

引起變速驅動(dòng)裝置(ASD)跳閘、程序邏輯控制器(PLC)損壞、各種數字式自動(dòng)控制裝置誤動(dòng)、計算機系統失常，數據丟失;導致相關(guān)加工生產(chǎn)線(xiàn)(例如塑料、玻璃、石化、紡織、造紙、半導體以及橡膠等)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 電力系統元件存在的非線(xiàn)性問(wèn)題

電力系統元件的非線(xiàn)性問(wèn)題主要包括：發(fā)電機產(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)電容器補償裝置等因素對諧波的影響。其中，直流輸電是目前電力系統最大的諧波源。

2.2 非線(xiàn)性負荷

在工業(yè)和生活用電負載中，非線(xiàn)性負載占很大比例，這是電力系統諧波問(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(xiàn)性負載，它的諧波主要是由起弧的時(shí)延和電弧的嚴重非線(xiàn)性引起的。居民生活負荷中，熒光燈的伏安特性是嚴重非線(xiàn)性的，會(huì )引起較為嚴重的諧波電流，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)生嚴重的諧波電流，對電網(wǎng)造成嚴重污染，同時(shí)也使功率因數降低。

2.3 電力系統故障

電力系統運行的各種故障也會(huì )造成電能質(zhì)量問(wèn)題，如各種短路故障、自然災害、人為誤操作、電網(wǎng)故障時(shí)發(fā)電機及勵磁系統的工作狀態(tài)的改變、故障保護裝置中的電力電子設備的啟動(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)系到用電設備運行的可靠性和安全性，而且還關(guān)系到供用電市場(chǎng)的規范化。它的產(chǎn)生可能來(lái)源于供電方的輸配電系統，也可能來(lái)源于用戶(hù)端的不合理用電，還可能來(lái)源于雷電等自然現象。只有對電能質(zhì)量進(jìn)行有效地監測才會(huì )對問(wèn)題的產(chǎn)生和影響有清楚的認識，這樣才能為電能質(zhì)量的改善p供用電雙方的協(xié)調和供用電市場(chǎng)的規范提供真實(shí)依據，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)，分析我國電能質(zhì)量管理和控制的發(fā)展趨勢，具有現實(shí)意義。

2.4 電網(wǎng)系統干擾

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