电力系统电能质量的提高方法

电力系统电能质量的提高方法

摘要：电能是国民经济和人民生活中非常重要的能源。电能质量作为电力部门

向用户提供的一种特殊商品，越来越受到人们的重视。电能质量的技术治理与控

制是提高电能质量的有效手段，也是实现高质量供电和用电的必要条件。然而，

电能质量具有动态性、相关性、扩散性和复杂性等特点，不易控制和改善电能质量。为了保证电能质量的有效控制，本文从电能质量全面管理的技术角度，对提

高电能质量的方法进行了分析和探讨，力求达到电能质量的设计要求和目标，并

与同行分享。

关键词：电力系统；电能质量；提高方法

1电能质量控制分析概述

1.1电能质量的衡量指标

围绕电能质量的含义,电能质量的衡量指标通常包括如下几个方面:

(1)电压质量

实际电压与理想电压的偏差，反映供电企业向用户供电是否合格。偏差应该

是广义的，包括振幅、波形和相位。这一定义包含了大部分电能质量问题，但不

包括频率引起的电能质量问题，也不包括电力设备对电网电能质量的影响和污染。

(2)电流质量

它反映了与电压质量密切相关的电流变化。电力用户除了要求交流电源具有

恒频、正弦波形外，还要求电流波形与电压同相，以保证高功率因数运行。这一

定义有助于提高电网电能质量，降低线损，但不能概括大多数由电压引起的质量

问题。

其他指标包括供电质量、用电质量等，这些指标反映了电力系统生产和输送

的电能质量，可根据这些指标对电能进行管理。

1.2电能质量的影响因

(1)电力负荷构成的变化

目前，电力系统中存在着大量的非线性负荷：大型电力电子应用装置（节能

装置、变频装置等）、大功率电力传动装置、直流输出装置、电化学工业设备

（化工、冶金企业的整流装置）、电气化铁路等，电弧炉（交直流）、轧机、提

升机、电石机、感应加热炉等非线性负载。

(2)大量谐波注入电网

具有非线性和冲击性负载的新型电力设备在实现功率控制和处理时，不可避

免地会产生非正弦波形电流，给电网注入谐波电流，严重扭曲了PCC的电压波形，负荷波动和冲击会导致电压波动、瞬时脉冲等电能质量扰动。

(3)电力设备及装置的自动保护和正常运行

大型电力设备的启停、自动开关跳闸、重合闸等对电能质量的影响，会造成

额定电压暂时降低，电压波动和闪变，也会影响电能质量。

2电力系统电能质量的提高方法

2.1质量监测法

对电力系统实施电能质量监测与控制是提高电能质量的有效手段，包括连续

监测、不定期监测和专项监测。一种是连续监测法，通常通过统计电压表和在线

监测装置，实时监测电力系统的供电电压偏差和非线性负荷接入点及电网中心变

电站的电能质量指标。另一种是不定期监测，适用于需要掌握供电电能质量指标

但无连续监测条件的情况。第三，专项监测是非线性设备接入电网或改扩建前后，

了解特殊负荷，查找电能质量污染源，影响用户电能质量指标的一种适用方法。

电能质量分析仪通常通过监测来确定电能质量指标的状态、实际污染程度和验证

效果。

2.2电压控制法

2.2.1控制电压偏差

调整电力系统电压，采用多种方法保证不同电力系统运行方式下用户电压偏

差符合国家标准。一是调整电力系统中心点的电压。由于电力系统的结构比较复杂，对各电力设备的电压进行调整是不现实和不必要的。因此，中心点的电压是

可以调整的，即能够反映电力系统整体电压水平的主变电所和发电厂的电压可以

调整。另一种方法是在电力系统的发电机端调整电压，因为发电机属于无功电源，所以可以通过这种方法来控制电压偏差。三是通过调压器调节电压，可通过变压

器分接头、有载分接开关和有压分接开关进行调压。四是改变电力系统无功分配，调整和控制电压偏差。

2.2.2控制电压跌落

控制电力系统电压暂降的根本方法是引入动态补偿技术。根据电能质量动态

调节装置的接线方式和补偿信号类型的不同，可将动态补偿技术分为两种，以提

高电能质量。一种是串联电压补偿。当电源电压下降时，将频率、相角、幅值可

变的三相电压与电源电压串联注入电力系统，以抵消电压暂降。另一种是并联电

流补偿。当电源电压下降时，向电力系统注入与畸变电流分量同极性的补偿电流，以抵消负载电流畸变的影响。

2.2.3控制波动闪变

为了提高电能质量，我们可以找到控制系统电压波动和闪变的方法。主要方

法有：（1）科学选择变压器分接头，确保电力系统设备电压水平达标；（2）设

置电容器，实施手动补偿，分为串联补偿和并联补偿。串联电容补偿是改变线路

参数，降低线路电压损失，从而提高线路终端电压，降低功率损耗；并联电容补

偿是改变电力系统（3）在电力系统出口安装限流电抗器，如在电厂V型电缆出

口10K处和大容量变电站线路出口处安装限流电抗器，可增加线路短路阻抗，限

制线路故障时的短路电流，缩小电压波动范围，并对35K变电站进行改造，架空

线路电抗一般为0.4Ω/km，电缆线路电抗一般为0.08Ω/km，说明在相同长度的架

空线路和电缆线路中，负荷波动引起的电压波动是存在的，条件允许的情况下，

有必要对电缆线路进行优化（5）对大型异步电动机实行单独补偿，即电容补偿，由于线路结构中电动机和电容器同时投入运行，电容器的超前冲击电流较大，电

动机的滞后起动电流较大，二者之间有抵消作用，在启动初期能形成良好的功率

因数，为全负，也能在负荷范围内保持良好的功率因数，有效地稳定电力系统的

电压波动；（6）通过功率调节器维持电力系统电压的稳定，由于电力电子技术

的不断发展和进步，国内各种电力调压器具有可靠的质量比，当供电电压波动或

负荷变化时，可将其引入低压供配电系统中，电力系统电压稳定可以保持稳定的

输出电压，可以保证电力系统设备的正常有序运行，提高电能质量。

2.2电力系统电网传输的电能质量提升方法

2.2.1针对电网电压的闪变和波动情况进行有针对性的抑制

根据具体情况，应更科学、合理地选择相应的变压器分接头。通过这种方法，可以充分保证电气设备保持在正常的低压水平。根据具体情况在线路出口处安装

相应的限流电抗器。配电变压器并联运行。采用变压器并联运行方式，可进一步

降低变压器阻抗。采用电抗最小的高低压配电线路方案。条件允许时，应尽量采