供电企业电能质量的治理研究

李建华

（1.湖北工业大学电子与电气工程学院，湖北武汉430068；2.国网重庆合川区供电有限责任公司，重庆合川401520）



供电企业电能质量的治理研究

李建华1，2

（1.湖北工业大学电子与电气工程学院，湖北武汉430068；2.国网重庆合川区供电有限责任公司，重庆合川401520）

首先介绍了电能质量的基本概念及电能质量的基本指标，随后分析了电能质量不高将会造成的负面影响，最后提出了电能质量治理的措施，为供电企业进一步提高电能质量水平提供参考。

电压波形；电压频率；电能治理

1　电能质量的基本概念

对于电力部门来讲，电能质量指的是电压、频率的合格率以及连续供电的年小时数，并且用统计数字来说明电力系统是否安全可靠运行。广义来说电能质量指的是优质供电，在正常情况下，可以让电力设备和其他系统在额定的条件下运行，表现为实际电力系统以恒定频率的三相电压，其具有相同的幅值相序互为120°。正是由于电能自身的属性，为保证电能安全经济地输送、分配和使用，理想情况下的供电系统应具有的基本特征包括：1）以单一恒定的电网额定频率、规定的若干电压等级和以正弦波形变化的交流电向用户输送电能，并且能够保证上述特性在不同用电负荷条件下的恒定。2）保持三相交流电压和电流的平衡，同时能够让电能传输效率最大，各用电负荷之间互不干扰。3）保证向用户持续供电，保证用电设备的正常运作，并且在任意时刻系统中能量的供需都是平衡的。上述理想供电系统的基本特征构成了正常供电运行对电能质量的基本要求。

2　电能质量的基本指标

电能质量标准就是针对电网安全经济运行、用户正常使用电能所要求达到的电能质量指标做出的规定，是电能质量监督管理，推广电能质量控制技术和维护供电、用户多方权益的法律基础。目前世界各大工业化国家均根据本国国情制定了相应的电能质量相关标准。在国际上通行的电能质量相关标准则主要是由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）所制定。中国自20世纪80年代以来，先后制定了GB 12325—1990供电电压允许偏差、GB/T 14549—1993公用电网谐波、GB/T 15543—1995三相电压允许不平衡度、GB/T 15945—1995电力系统频率允许偏差、GB 12326—2000电压波动于闪变、GB/T 18481—2001暂时过电压和瞬态过电压等六项标准。电能质量的指标可以由以下方面加以考虑：电压幅值、电压频率、电压波形、三相平衡度。

3　电能质量不高的负面影响

1）谐波的负面影响。电网的功率损耗增加，其结果是，过热设备的使用寿命较短，接地保护功能障碍，远程控制功能障碍。对电容器的影响，无功功率容量的电容配置，所有用户电容器电容的2/3自用的比例最大。对器件的影响，不必要的继电器故障，有不同程度的休克，甚至可能会导致意外伤害形成。对通信的影响，电磁感应静电感应主要谐波是一个重要因素的干扰，在网络通信的通信线路，会产生一些音频干扰。对控制装置的影响，造成不可逆的损伤，硬件设备，如精密电机这样的开关电源。干扰负载保护电路，并引起故障。对变压器的影响。造成的高次谐波电流的变压器的铜耗增加，局部过热，振动，噪音增大，绕组产生的热量增加。对同步发电机的影响，由于加入的输出电压波形有谐波分量，负载扭转导致同步发电机转子发生振动，导致工作寿命较短。对短路器的影响，谐波导致其不能正常工作。

2）电压暂降的负面影响。短路故障是非常危险的，可能会引起供电电压更严重的跌落，影响工业生产过程中对电压敏感的电气设备的正常工作，甚至造成严重的经济损失。据统计数据，多数的电力故障为单相接地故障，这也是电压短时间大幅度降低的主要原因。

3）电压波动的负面影响。现在科技越来越先进，出现了很多高科技的电子厂商，它们的生产要依赖先进的控制理论和精密的仪器设备，比如说机器人和PLC控制等等，它们都是一些高端仪器，所以对电压的变化比较敏感，电压的波动可能会导致事故的发生。

4　电能质量的治理

1）谐波治理。一是采用传统方法，使用加装无源滤波器。滤波器在电容器上串联电抗器组成，好处是结构简单，运行可靠，维修方便。无功补偿功能都被设计容量比较大的有源滤波器，一个低成本广泛使用的过滤器。二是采用现代方法，使用有源滤波器，不同于被动的传统滤波器，APF是一个主动的波形发生器，从本质上讲，高输出的采样谐波源谐波，然后180°相移，来完成复制，传输，等于往电网的接入点谐波源注入谐波幅度相反的谐波。

2）电压暂降的治理。减少公用电网的故障。供电部门可以从检查事故的一般起因着手，在雷达多发区域采用架空线入地（改为电缆）是十分有效的办法。

缩短故障清除时间。在配电网中应用有限流作用的熔断器或快速故障限流器、快速熔断器等可以有效缩短电压暂降时间，从而减小其影响；在输电系统中可用缩小分级区域的方法缩短故障清除时间，或用快速电流断路器、采用速动后备保护等方法，达到同样的效果。降低设备对电压暂降的敏感度。加装补偿装置。当供电电源波动过大时，在约四分之一内即可实现电源转换。改变供电方式。可以在系统中的关键位置安装限流线圈，增加与故障点间的电气距离，采用母线分段或多设配电站的方法来限制同一回供电母线上的馈线数，对高敏感负荷可能考虑双电源供电，并配以SSTS，实现快速切换等。

3）电压波动的治理。减少配电网的故障。供电方可以从检查事故的一般起因着手，例如动物接触带电体、污闪、架空线碰触树木及遭雷击等，采取相应措施，比如增加线路清扫、安装线路避雷器等减少或杜绝这类事故的发生。降低设备对电压波动的敏感度。为了解决在特定区域的问题，通过调整参数的内部的移动设备可以为特定的电压波动服务，在这方面与设备用户签订订单的时候要明确技术要求。加装补偿装置。普通用户可以减少电压变化，在切断事故之前，及时调整设备变压器。用户需要承担很多的电压的大范围的变动，在这种情况下，同时，也就存在着断电事故。对于一些敏感用户来说，这便是必须解决的问题。

（编辑：王璐）

Management of Power Supp ly Enterprise Power Quality

Li Jianhua1，2
（1.School of Electronic and Electrical Engineering，Wuhan Hubei430068；2.State Grid Chongqing Hechuan Power Co.，Ltd.，Hechuan Chongqing 401520）

This paper introduces the basic concepts of basic indicators of power quality and power quality，and subsequent analysis of the negative effects of power quality is not high drop will cause，and concludes with a measure of power quality management for enterprises to further improve power supply quality level provided reference.

voltage waveform；voltage frequency；energy management

TM933.4

A

2095-0748（2015）23-0040-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.23.17

2015-10-28

李建华（1976—），男，重庆合川人，本科，助理工程师，研究方向：电气工程自动化管理。