摘要：介紹了電能質(zhì)量的相關(guān)概念和術(shù)語，并對其指標(biāo)進行了分類，指出不同的指標(biāo)有不同的定義和應(yīng)用領(lǐng)域；重點就國家已頒布的六個電能質(zhì)量標(biāo)準的主要內(nèi)容作了分析；并結(jié)合實際闡述電能質(zhì)量的幾種改善方法與措施；無源濾波器、有源濾波器、靜止型無功補償裝置，介紹了它們的基本組成和原理，這些方法可以有效地解決穩(wěn)態(tài)時的電壓質(zhì)量問題；文章還就電能質(zhì)量技術(shù)的改進與提高，提出系統(tǒng)化綜合補償技術(shù)是解決電能質(zhì)量問題的“治本”途徑，以解決動態(tài)電能質(zhì)量問題。得出結(jié)論：運用FACTS和電力新技術(shù)對電能質(zhì)量進行系統(tǒng)地綜合補償，將是電能質(zhì)量問題研究與開發(fā)的方向和有效解決途徑。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量 SVC 動態(tài)電能質(zhì)量 綜合補償

1 電能質(zhì)量概念

電能質(zhì)量包括四個方面的相關(guān)術(shù)語和概念：電壓質(zhì)量(Voltagequality)即用實際電壓與額定電壓間的偏差(偏差含電壓幅值，波形和相位的偏差)，反映供電企業(yè)向用戶供給的電力是否合格；電流質(zhì)量(Current quality)即對用戶取用電流提出恒定頻率、正弦波形要求，并使電流波形與供電電壓同相位，以保證系統(tǒng)以高功率因數(shù)運行，這個定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善，并降低網(wǎng)損；供電質(zhì)量 (qualityofsupply)包含技術(shù)含義和非技術(shù)含義兩個方面：技術(shù)含義有電壓質(zhì)量和供電可靠性；非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量(qualityofservice)包括供電企業(yè)對用戶投訴的反應(yīng)速度和電力價格等；用電質(zhì)量(qualityofconsumption)包括電流質(zhì)量和非技術(shù)含義，如用戶是否按時、如數(shù)繳納電費等，它反映供用雙方相互作用與影響用電方的責(zé)任和義務(wù)。

2 電能質(zhì)量指標(biāo)

電能質(zhì)量指標(biāo)是電能質(zhì)量各個方面的具體描述，不同的指標(biāo)有不同的定義，參考IEC標(biāo)準、從電磁現(xiàn)象及相互作用和影響角度考慮給出的引起干擾的基本現(xiàn)象分類如下：

2.1 低頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：諧波、間諧波、電壓波動、電壓與電流不平衡，電壓暫降與短時斷電，電網(wǎng)頻率變化，低頻感應(yīng)電壓，交流網(wǎng)絡(luò)中的直流；

2.2 低頻輻射現(xiàn)象：磁場、電場；

2.3 高頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：感應(yīng)連續(xù)波電壓與電流，單向瞬態(tài)、振蕩瞬態(tài)；

2.4 高頻輻射現(xiàn)象：磁場、電場、電磁場(連續(xù)波、瞬態(tài))；

2.5 靜電放電現(xiàn)象。

對于以上電力系統(tǒng)中的電磁現(xiàn)象，穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象可以利用幅值、頻率、頻譜、調(diào)制、缺口深度和面積來描述，非穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象可利用上升率、幅值、相位移、持續(xù)時間、頻譜、頻率、發(fā)生率、能量強度等描述。

3 電能質(zhì)量標(biāo)準

綜合新頒布的電磁兼容國家標(biāo)準和發(fā)達國家的相關(guān)標(biāo)準，中低壓電能質(zhì)量標(biāo)準分5大類13個指標(biāo)。

3.1 頻率偏差：包括在互聯(lián)電網(wǎng)和孤立電網(wǎng)中的兩種；

3.2 電壓幅值：慢速電壓變化(即電壓偏差)；快速電壓變化(電壓波動和閃變)；電壓暫降(是由于系統(tǒng)故障或干擾造成用戶電壓短時間(10ms～lmin)內(nèi)下降到90％的額定值以下，然后又恢復(fù)到正常水平，會使用戶的次品率增大或生產(chǎn)停頓)；短時斷電(又稱電壓中斷，是由于系統(tǒng)故障跳閘后造成用戶電壓完全喪失(3min，電壓中斷使用戶生產(chǎn)停頓，甚至混亂)；長時斷電；暫時工頻過電壓；瞬態(tài)過電壓；

3.3 電壓不平衡；

3.4 電壓波形：諧波電壓；間諧波電壓；(由較大的波動或沖擊性非線性負荷引起，如大功率的交一交變頻，間諧波的頻率不是工頻的整數(shù)倍，但其危害等同于整數(shù)次諧波)；

3.5 信號電壓(在電力傳輸線上的高頻信號，用于通信和控制)。

4 電能質(zhì)量污染的治理

4.1 治理的基礎(chǔ)性工作 首先要掌握供電網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)，對電能質(zhì)量開展實時監(jiān)測，以掌握其動態(tài)；第二是分析診斷其變化，即在詳細分析電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用仿真軟件對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的固有諧振特性進行計算與分析，排除虛假的諧波干擾；第三是開展系統(tǒng)的合理設(shè)計和改造，變電站的設(shè)計和投運以及新的電力用戶投運之前都要進行諧波源負荷及電能質(zhì)量要求等方面的技術(shù)咨詢，線路網(wǎng)絡(luò)改造和建設(shè)也要結(jié)合運行負荷的特點和措施，以降低線損，降低設(shè)備損失事故，最后才是開展濾波裝置或無功補償裝置的研制、調(diào)試和現(xiàn)場測試，以了解治理后的效果，并總結(jié)經(jīng)驗。

4.2 SVC裝置 近些年來發(fā)展起來的SVC裝置是一種快速調(diào)節(jié)無功功率的裝置，已成功地用于電力、冶金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負荷的補償，它可使所需無功功率作隨機調(diào)整，從而保持在非線性、沖擊性負荷連接點的系統(tǒng)電壓水平的恒定。

Qi＝QD+QL-Qc

其中Qi、QD、QL、Qc分別為：系統(tǒng)公共連接點的無功功率、負荷所需的無功功率、可調(diào)(可控)電抗器吸收的無功功率、電容器補償裝置發(fā)出的無功功率，單位均為kvar。

當(dāng)負荷產(chǎn)生沖擊無功△QD時，將引起

△Qi＝△QD+△QL+△Qc

其中△Qc=0，欲保持△QC不變，即△Qi＝0，則△QD＝-△QL，即SVC裝置中感性無功功率隨沖擊負荷無功功率作隨機調(diào)整，此時電壓水平能保持恒定不變。

4.3 無源濾波裝置 該裝置由電容器、電抗器，有時還包括電阻器等無源元件組成，以對某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路，以達到抑制高次諧波的作用；由于SVC的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)擴大到容性區(qū)，所以濾波器與動態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián)，這樣既滿足無功補償、改善功率因數(shù)，又能消除高次諧波的影響。

國際上廣泛使用的濾波器種類有：各階次單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、二階寬頗帶與三階寬頻帶高通濾波器等。

4.3.1 單調(diào)諧濾波器：一階單調(diào)諧濾波器的優(yōu)點是濾波效果好，結(jié)構(gòu)簡單；缺點是電能損耗比較大，但隨著品質(zhì)因數(shù)的提高而減少，同時又隨諧波次數(shù)的減少而增加，而電爐正好是低次諧波，主要是2～7次，因此，基波損耗較大。二階單調(diào)諧濾波器當(dāng)品質(zhì)因數(shù)在50以下時，基波損耗可減少20～50％，屬節(jié)能型，濾波效果等效。三階單調(diào)諧濾波器是損耗最小的濾波器，但組成復(fù)雜些，投資也高些，用于電弧爐系統(tǒng)中，2次濾波器選用三階濾波器為好，其它次選用二階單調(diào)諧濾波器。

4.3.2 高通(寬頻帶)濾波器，一般用于某次及以上次的諧波抑制。當(dāng)在電弧爐等非線性負荷系統(tǒng)中采用時，對5次以上起濾波作用時，通過參數(shù)調(diào)整，可形成該濾波器回路對5次及以上次諧波的低阻抗通路。

5 結(jié)束語

隨著電力電子與信息技術(shù)在社會各個領(lǐng)域的滲透應(yīng)用，一些新型電力負荷對電能質(zhì)量的要求不斷提高，電能質(zhì)量已成為電力企業(yè)和用戶共同關(guān)心的課題。當(dāng)今威脅信息電力質(zhì)量的主要干擾除了諧波、電壓波動外，更多為人們所關(guān)注的將是電壓暫降和短時斷電、電壓閃變等動態(tài)電能質(zhì)量問題；我們應(yīng)因地制宜，對癥下藥，在深入調(diào)研、現(xiàn)場實測、試驗研究的基礎(chǔ)上，運用FACTS和電力新技術(shù)對電能質(zhì)量進行系統(tǒng)化地綜合補償，這將是今后解決電能質(zhì)量問題的最根本途徑。

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