工业电能质量关心的主要问题

工业电能质量关心的主要问题

电能质量关心：电压质量、电流质量、供电质量、用电质量

一、工业电能质量主要问题

有四类:

1）谐波电压和谐波电流

谐波电压和电流表现为电压、电流波形不再是标准的正弦波，而是发生了畸变。谐波电压是导致工业自动化设备误动作的主要原因之一，谐波电流是导致变压器过热、电缆过热，无功补偿柜故障、跳闸等故障现象的主要原因。

2）浪涌电压

浪涌电压(又称为瞬态电压)是一种随机出现，持续时间很短(数十μs)，幅度很高的电压。浪涌电压的危害是损坏设备硬件，缩短设备寿命，造成数据丢失，导致自动控制设备误动作。

3）电压骤降

电压骤降指电压有效值的幅度短时间(60个周期以下)的降低，降低的幅度会达到90%。电压骤降是导致自动控制设备误动作的主要原因之一。

4）射频干扰

射频干扰是指频率在100kHZ以上的电压和电流，或者电磁场。射频干扰是导致仪表精度下降、视频信号质量下降、自动控制设备误动作的主要原因之一。

而从技术上看，影响电能质量的因素主要有三方面

1）自然现象

包括雷击线路等；

2）电力设备及装置的正常使用和自动保护

包括电容器正常投运、系统接线等；

3）用户终端的非线性负荷，冲击负荷的大量使用

包括民用设备、工业负荷等

4）电力系统中的电气设备和用电设备是按照在额定电压下运行的条件设计和制造

的．因此当电压高于额定值时，电气设备和用电设备的绝缘受到威胁，影响使用寿命；当电压低于额定值时，电气设备和用电设备的性能必然受到影响：

A、对照明设备产生影响。

常用的白炽灯、荧光灯等照明设备的发光效率、光通量都与电压有关；

B、对交流电动机的影响。

电网中的交流电动机90 ％以上是异步电动机，异步电动机的运行特性对电压的变化非常敏感。当电压变化时，影响异步电动机的转矩、定子电流、温升、效率等。

C、对电力变压器的影响。

低电压运行，在同样传输功率条件下，使变压器电流增大，增大绕组损耗。

D、对电力电容器的影响。

低电压运行降低电容器向电网提供的无功功率。

E、对家用电器的影响。

影响电热装置的温度；影响动力装置的启动、转速、电流等；影响电视机显象管的正常工作等。

F、对电网经济运行的影响。

低电压运行增大电网有功功率损耗和无功功率损耗，增大供电成本。

对于工业企业来说，80%的电能质量由企业内部产生，比如过长或尺寸过小的电线、电机或变压器过热、电费账单偏高、灯光忽明忽暗、生产中断损坏半成品。时间损失等于收益的损失，良好的电能质量，需要频繁监测：

电力波动：数量、持续时间

电压瞬降：灯光忽明忽暗、

电压突升：

谐波：断路器、继电器异常操作

电压不平衡：超过2%会导致三相电机过热，甚至损坏

闪变：荧光灯能够察觉的敏感变化影响人情绪

瞬态：立即摧毁设备雷击等

二、暂态电能质量对高新技术产业的影响

举例1：通过实际调查，浦东新区上海索广映像有限公司（生产等离子电视机）显像管生产线中PLC的工作电压要求不低于85%额定电压、持续时间不得超过0.01s；

举例2：英特尔中国有限公司（芯片封装厂）对电源提出零停电的电压要求，工作电压不低于90%额定电压持续时间不得超过0.01s。

非线性负荷：产生电压波动和谐波；从电网吸收非正弦电流，引起电网电压畸变，称为谐波源。电弧和接触焊设备、矿热炉、硅铁炉、中频炉等

电气化铁路、电力机车：单相负载

交流电弧炉：三相非对称负载

冶金、化工、矿山：大量使用晶闸管整流电源

工业中大量使用变频调速装置

电气化铁路：采用交流单相整流供电

直流输电：高压大容量直流输电中的换流站

家用电器：电视机、空调、冰箱、电子节能灯等

造成电能质量问题的主要原因：

大功率冲击性负载：电压波动与闪变、电压暂降

大功率或大量的非线性负载：谐波、间谐波、电压缺口

大功率的不对称负载：三相电压不平衡、负序分量

电压波动动态监测系统：

据统计，1990年亚运会和2001年大运会期间均出现过因供电质量问题引起的事故。如亚运会期间，主会场工人体育馆在开幕式前几分钟由于建国门地区10kV配电网故障，致使工人体育馆失去的备用电源；

网球中心举行项目开幕式在会场起立奏国歌时，由于东郊某站10kV馈出电缆故障，电压波动致使网球中心电压跌落，造成照明失电十余分钟（照明灯一般为摘灯，需冷启动），使厂内照明减少一办。2001年大运会期间，光彩体育馆、清华大学游泳馆、清华大学综合体育

馆等场馆均发生过因系统电压波动致使场馆瞬时断电而影响正常比赛的情况。

三、电能质量现象的产生、危害及改善

1）电压偏差（GB/T 12325-2008）

1、 含义

供电系统在正常运行条件下，某一节点的实测电压与系统标称电压之差对系统标称电压的百分数。 U=%100*-re N

N U U U U 为电压偏差

U re 为实测电压

U N 为标称电压

2、 产生

电压偏差属于基波无功功率范畴，主要与电能传输的导线线径、供电距离、潮流分布、调压手段、无功补偿方式及其容量、负荷用电特性等因素有关。

不合理的无功功率潮流：某个负荷区域无功功率不平衡意味着将有大量的无功功率流经供电线路和变压器给该区域的负荷提供无功功率，由于线路和变压器中存在阻抗，造成线路和变压器首末端电压出现差值。

供配电网络结构的不合理：供配电线路输送距离过长，输送容量过大，导线截面过小等因素都会加大线路的电压损失，从而增加电压偏差的幅度。

3、 危害

电压偏差过大对广大用电设备以及电网的安全稳定和经济运行都会产生极大的危害。

1． 对用电设备的危害

所有的用电设备都是按照额定电压进行设计和制造的。当电压偏离额定电压较大时，用电设备的运行性能恶化，很可能会由于过电压或过电流而损坏。

例如：

白炽灯：当电压为额定电压的95%时，白炽灯的光通量减少18%；当电压为额定电压的90%时，白炽灯的光通量减少30%。发光不足会影响人们的视力，降低工作效率。当电压为额定电压的105%时，白炽灯的寿命减少30%；当电压为额定电压的110%时，白炽灯的