浅谈电能质量对电网安全的影响及应对措施

　　摘要：电能质量是电力产品的重要指标。随着电力系统规模的不断增大，用户对电能质量也越来越关注。本文介绍了电能质量的概念及指标，电能质量的特点，影响电能质量的因素，电能质量对电网安全的影响，然后提出了改善电能质量的措施。
　　关键字：电能质量；影响；措施
　　一、电能的概念及主要指标
　　（一）电能质量的概念
　　 对于电能的定义国际电气电子工程师协会定义为：合格的电能能给敏感用电器供给的电力和设置的接地系统均适合该设备正常工作。
　　 国际电工委员会则提出了电磁兼容（EMC）术语，明确说明了设备之间的相互作用及影响，且制定了电磁兼容标准，电能质量在电磁标准的定位是：合格的电能质量在正常工作情况下不影响或干扰用户使用电力情况的物理特性。
　　（二）衡量电能质量的主要指标
　　 衡量电能质量的标注包括：电压偏差、频率偏差、电压三相不平衡、谐波和间谐波、电压的波动和电压的闪变。
　　1.电压偏差（voltagedeviation）：电压偏差指的是供电电压不稳定，存在电压上升或下跌情况。
　　2.频率偏差（friquencydeviation）：所有电网对电网频率要求相同，不会因不同的电能用户而改变，频率偏差每个国家都有相应的规定。
　　3.电压三相不平衡（unbalance）：三相电压的值超过规定标准。
　　4.谐波和间谐波（harmonics&inter-ha-monics）：频率是基波整数倍表现为正弦的电流或电压称之为谐波。非整数倍的则统称为间谐波。
　　5.电压波动和闪变（fluctuation&flicker）：
　　 电网内电压有规则的变动称为电压波动，或是变化幅度倍数在0.9-1.1之间的随机变化。闪变则是指电压的不稳定对灯泡照明的视觉影响。
　　二、电能质量的特点
　　电力生产企业并不能完全控制电能质量，有些电能质量的变化是有电力用户引起的（比如，谐波、电压波动和闪变等），或是自然灾害及非控制因素引起的。
　　在不同的时间内供用电的电能指标通常是不相同的，既是电能质量在空间和时间上是处在不停的变化之中的。
　　三、引起电能质量的原因
　　（一）电力系统元件存在的非线性问题
　　 电力供电系统中元件的非线性问题有：发电机正常工作中产生的谐波；电网中各变压设备产生的谐波；直流输电产生的谐波；经过高压后的输电线路对谐波的放大作用。另外，并联电容器在变电站中的设置等因素也都会造成谐波的出现。这些因素中直流输电因素是现在电力系统中产生谐波的主要因素。
　　 （二）非线性负荷
　　 非线性负载在工业和生活用电中展的比例很大，这是电力系统中产生谐波的主要根源。非线性的主要负载是电弧炉，电弧炉起弧的时延及电弧的严重非线性产生了谐波。居民的日常生活和生产的负荷中，使用的荧光灯的伏安特性也是非线性的，也会有严重的谐波电流产生，其中含量最高的是3次谐波。此外，使用大功率的整流和变频装置也会有严重的谐波电流产生，严重影响了电网的安全。
　　 （三）电力系统故障
　　 电能质量也会受到电力系统运行时的内外故障影响，例如，各种自然灾害、人为的非正常操作、各种线路短路、电网出现故障时发电机及励磁系统工作状态的改变等都会对电能的质量造成很大的影响。
　　四、电能质量对电网安全的影响
　　 电能质量问题对电力系统安全的影响可以从一次和二次系统分别加以分析。对于一次系统，电能质量问题会恶化系统设备的运行工况，直接威胁系统的安全运行；譬如，谐波可能引起谐振，谐振高电压加在电容器两端，因为高次谐波对电容器的阻抗很小，所以电容器容易因过负荷而击穿。负序和谐波对发电机不仅有热效应，产生局部发热，而且会使发电机组产生振动，并伴有噪音，严重威胁机组的安全稳定运行。对于二次系统，当电能质量问题威胁到系统设备的安全运行时，二次系统的保护部分会自动使系统设备退出运行，从而会引发一些不可预料的结果；另一方面，电能质量问题可能会使保护装置发生误动、拒动等问题，从而对电力系统的安全稳定运行造成严重的后果。
　　五、改善电能质量的措施
　　 改善电能质量的措施有：一是，调整负荷，降低负荷的敏感程度，如果遇到要求负荷电能质量特别高的电力用户仅依靠电力企业采取的措施不能在短期内满足要求时，电力企业必须和电力用户共同采取必要措施，使负荷减少敏感程度及降低电能质量不良程度。二是，改进电网，电力企业安装抑制或消除电力扰动的必要设备。
　　 经常见到的电能质量调节装置功能相对单一，例如，有源滤波器APF、动态电压恢复器DVR等，全面实现电力用户电能质量的设备是电能质量调节器，其组成主要是一个电容把一个并联逆变器和串联逆变器耦合在一起。并联逆变器进行非线性负载谐波电流及无功补偿使用的是PWM电流控制技术，起到调节电容直流电压的作用。而串联逆变器使用的是PWM电压控制技术，其主要是对输出的电压进行控制以达到抑制谐波、降低负荷的敏感程度。
　　电能质量调节器由于其是有一个串联和并联的逆变器组成的，因此其具有两者的结构特征，对网络中电流和电压的波形可同时调节，电能质量调节器的应用极大的解决了电网中电能质量问题的出现。
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