摘 要：在電力系統(tǒng)中低壓用戶占了較大的比例，而低壓用戶對電能的質(zhì)量比較敏感，但是在電網(wǎng)中存在非對稱性、非線性和波動性的一些列的問題，降低了電能的質(zhì)量，這部分對低壓用戶和電網(wǎng)電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損害。針對這方面的問題，作者對低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量做了研究，分析了存在諧波的危害，并分析了濱海地區(qū)的無功補(bǔ)償措施和方案。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量 配電網(wǎng) 諧波

0. 背景

在當(dāng)代，電能是一種清潔的、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的二次能源，具有方便轉(zhuǎn)化和容易控制的優(yōu)點(diǎn)，在人民生活中起到了基礎(chǔ)的作用，對世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有重大的作用。隨著社會對環(huán)境保護(hù)意識的提高，增加了節(jié)能減排的要求，對用戶電能質(zhì)量控制的可以有效的提高電能的利用率，減少因?yàn)橥ｋ娫斐傻氖鹿屎椭卮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。

1. 電能質(zhì)量的含義

在電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量是指的是在經(jīng)過電網(wǎng)的輸送后，傳遞到用戶端的交流電的質(zhì)量，在理想的狀態(tài)下電能應(yīng)該是具有恒定不變的正弦波形、頻率、標(biāo)準(zhǔn)電壓，但是實(shí)際上由于各種各樣的原因，很難實(shí)現(xiàn)這樣的理想狀態(tài)，因此通常對電能質(zhì)量的理解分為以下幾個方面：

1.1電流質(zhì)量

電流的質(zhì)量間接的反映了與電壓質(zhì)量密切相關(guān)的電流質(zhì)量的變化量，當(dāng)交流電源一恒定的正弦波形、頻率的運(yùn)行條件滿足用戶的要求時，可以保證用戶電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，也能有效的降低電力線路的損耗提高供電質(zhì)量，但是這樣的改善不包括由電壓引起的電能質(zhì)量的問題。

1.2電壓質(zhì)量

電壓的質(zhì)量反映的是理想電壓與實(shí)際電壓的差值，也是一個可以作為供電企業(yè)對用電客戶供電質(zhì)量合格的判斷方法之一，能夠?qū)Υ蟛糠值碾娔苜|(zhì)量的進(jìn)行評判，但是這個同樣不能包括由于用電設(shè)備對電網(wǎng)造成的波動和影響的判斷。

1.3用電質(zhì)量

用電質(zhì)量這個與用戶緊密相聯(lián)，包括了用戶與供電企業(yè)的雙方的相互的責(zé)任權(quán)利和義務(wù)，包括電力企業(yè)是否能提供合格穩(wěn)定的電能也包括用戶是否能在規(guī)定的時間內(nèi)繳納電費(fèi)，保護(hù)電力設(shè)備客戶端的完好。

1.4供電質(zhì)量

供電質(zhì)量這個較多的偏重于供電企業(yè)，通常指的是供電企業(yè)依靠自己的技術(shù)和力量為用戶提供可靠穩(wěn)定的合格的電能，也包括對用戶附加的服務(wù)，而現(xiàn)代隨著用戶對電能質(zhì)量要求越來越高，對電能質(zhì)量有了新的要求不光是像以前那樣要求保證額定的頻率、電壓、正弦波形的穩(wěn)定，還需要對電壓的瞬變現(xiàn)象進(jìn)行控制，控制電壓瞬時間斷、電壓下跌、沖擊脈沖等一系列的電壓電流問題，從而保證對用戶供電的可靠性。

電能質(zhì)量現(xiàn)象及起因簡介

電能質(zhì)量現(xiàn)象起因

連續(xù)型公用電網(wǎng)諧波非線性電氣元件和非線性負(fù)荷

電壓波動和閃變間歇性負(fù)荷或沖突性

三相電壓不平衡電力系統(tǒng)元件參數(shù)不對稱或負(fù)荷不平衡

電壓偏差調(diào)壓手段、無功功率不平衡

頻率偏差有功功率不平衡

事件型電壓暫降系統(tǒng)故障、重負(fù)荷或大型電機(jī)啟動

短時間電壓中斷備用電源自動投切裝置自動重合閘動作

長時間電壓中斷線路或設(shè)備永久性故障、系統(tǒng)檢修、供需不平衡

過電壓系統(tǒng)參數(shù)不合適、電力系統(tǒng)投切操作或雷擊

2. 低壓用戶用電存在的電能質(zhì)量問題

針對低壓用戶來說，電能質(zhì)量中最嚴(yán)重的問題是諧波污染，當(dāng)用戶的用電負(fù)荷里含有一些非線性用電設(shè)備的時候，如各種各種辦公設(shè)備、視頻顯示設(shè)備，家用電器等，通過對這些設(shè)備的電能質(zhì)量特性的分析以后就會發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備接入電網(wǎng)后會對電網(wǎng)產(chǎn)生以下電能質(zhì)量問題：

（1）產(chǎn)生大量的零序三次諧波電流，使低壓供電母線三次諧波電壓嚴(yán)重超過國標(biāo)允許范圍，影響低壓設(shè)備的安全正常運(yùn)行；

（2）中性線上的三次諧波電流過高，使中性線發(fā)熱，增大線損；

（3）各種低壓用電設(shè)備的三次諧波電流含有率往往高達(dá)50%以上，致使電流有效值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基波電流有效值，其視在功率遠(yuǎn)大于基波視在功率，功率因數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于基波功率因數(shù)，導(dǎo)致低壓電網(wǎng)諧波電壓超標(biāo)和線損增加。

3. 低壓用戶諧波分析

諧波對于電能質(zhì)量的影響通常我們使用諧波畸變率來分析在電力系統(tǒng)中含有諧波的數(shù)量，一個單次的諧波的含量通常采用以下的公式來分析，下面的式子表示在一次諧波的幅值除以基波幅值的百分?jǐn)?shù)，即：第次諧波電壓含有率的公式為：

這時，我們考慮電壓諧波畸變率來表示其對電壓波形的畸變程度，采用下面的式子：

其中為第次諧波的電壓幅值；這時的為第次諧波的電壓含有率，當(dāng)產(chǎn)生次諧波電壓的時候的幅值與基波電壓幅值的百分比。

而對電流的畸變率可以來分析電流波形的畸變程度，采用下面的式子：

在上面的式子中，為第次諧波的電流幅值；為第次諧波電流含有率，為這個次諧波電流幅值與基波電流幅值的百分比。

當(dāng)電網(wǎng)中的電網(wǎng)諧波的增加以后，會對電器設(shè)備產(chǎn)生影響造成發(fā)熱量大大的加，降低壽命，同時伴隨著電能損耗量的加大，主要有以下幾個方面：

（1）電能質(zhì)量對電力變壓器的影響。

當(dāng)產(chǎn)生的諧波電流在變壓器繞組會產(chǎn)生一定的附加損耗，這種損耗比較大，會引起汽輪發(fā)電機(jī)的外殼、外層的硅鋼片和安裝在其上的緊固件發(fā)熱，同時對電網(wǎng)中的一些重要設(shè)備，造成局部過熱，加速變壓器等設(shè)備的老化，造成使用壽命過短。

（2）電能質(zhì)量對輸電線路的影響。

當(dāng)電網(wǎng)中的諧波較大的時候，會使系統(tǒng)中的功率損耗變大，如果在系統(tǒng)中發(fā)生系統(tǒng)諧振或諧波大的情況下，諧波造成的網(wǎng)損占有較大比例?；娏髦泻械闹C波電流不多。導(dǎo)線的集膚效使得諧波電阻的增多，這樣額外的產(chǎn)生較多附加損耗。

（3）電能質(zhì)量對繼電保護(hù)和自動裝置的影響。

諧波會在負(fù)序量上造成擾動，在電力系統(tǒng)中的采用負(fù)序?yàn)V波器作為啟動元件的保護(hù)裝置和保護(hù)設(shè)備和裝置。

4. 濱海地區(qū)無功補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整方案

濱海地區(qū)供電公司的無功補(bǔ)償根據(jù)就地平衡和便于調(diào)整電壓的原則進(jìn)行配置。分層無功平衡的主要針對220千伏及以上電壓等級的線路，而分區(qū)就地平衡的主要針對110千伏及以下線路的配電系統(tǒng)。通過采用分散就地補(bǔ)償與變電所集中補(bǔ)償相結(jié)合，電網(wǎng)補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合，高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，可以達(dá)到調(diào)壓的需求。無功補(bǔ)償裝置安裝以后可以有效的解決電網(wǎng)中諧波過大的問題，減少無功電能流過變壓器。對于電纜線路的配置則需要參考進(jìn)出線的長度，在110千伏及以上電壓等級的變電所配置感性無功補(bǔ)償裝置。

5. 結(jié)論

隨著人民生活水平的提高，和社會發(fā)展的需要，對電能質(zhì)量的要求越來越高，通過對電能質(zhì)量的控制，不僅可以降低網(wǎng)損也可以有效的提高接入電網(wǎng)中的各種電氣設(shè)備的使用壽命，對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，和國家節(jié)能減排政策的實(shí)施有重要的意義和實(shí)際的價值。