关于电能质量问题的系统阐述

摘要：随着我国经济的发展，我国电力行业也处于不断发展、进步的态势中，但随之而来的是电力企业与用户之间的矛盾不断加大，主要矛盾就是电能质量问题。因此，全面而准确地分析我国的电能质量问题，并提出相应的解决措施是提高电能质量的关键。文章阐述了电能质量相关概念及影响电能质量的因素，由此提出了改善电能质量的措施。

关键词：电力行业；电能质量；电力企业；电力用户 文献标识码：A

中图分类号：TM60 文章编号：1009-2374（2015）34-0105-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.054

电能已经发展成为各个行业中最基本的能源，而使用电能的企业所获取的电能质量直接影响着使用电能企业的发展与进步。当今，随着科学技术及电子技术的发展，各个行业对于电能质量都有了更高的要求。电能质量一方面影响着供电企业的经济运行状况；另一方面也影响着使用电能的用户的安全用电情况。电能质量问题有一部分是由于大规模分布式能源接入而导致的，所谓大规模分布式能源主要指新型能源，如太阳能、风能等，因此相关企业需要提高对电能质量的重视程度。

1 电能质量相关概念概述

1.1 定义

所谓电能质量就是指电力系统通过公用电网供给用户端的交流电能的质量高低。质量较高的电能应该满足行业规定的单一恒定频率及电压。但是在实际的电力系统中，由于存在不平衡性、冲击性的负荷，导致电力系统会经常出现各种故障，进而产生了电能质量问题。

到现在为止，仍没有一个完整而准确的语句定义电能质量。目前，现有的较为权威的电能质量的定义有两种：第一种是美国IEEE提出的，第二种是IEC提出的，具体内容如下所示：（1）美国电子电气工程师协会定义了电能质量（Power Quality）：“合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是均适合于该设备正常工作的”；（2）国际电工委员会定义了与电能质量相关的电磁兼容的术语：强调电源与设备之间、设备与设备之间有着相互作用与影响。同时国际电工委员会在电磁兼容定义的基础上，提出了电磁兼容的相关标准。

在IEEE与IEC提出的两种定义中，电能质量术语的实用性相对较强。

通过上述对于电能质量的讨论，可以发现电能质量问题在一定程度上是由于用户需求导致的。目前，有专家认为定义电能质量可以理解为电力系统频率偏差、供电电压偏差、电压波动和闪变造成的设备故障所导致的电力问题。

1.2 电能质量标准

1.2.1 电力系统频率偏差标准。我国电力系统通常利用的都是50赫兹的电流频率，因此，在采购、定做用电设备时设置的频率一般也都是50赫兹。关于电力系统中的频率偏差，在电力系统频率偏差标准中有着明确的限制规定：即其偏差一定要严格控制在50±0.2赫兹范围内，用户冲击负荷组成的系统频率变动也不能超过±0.2赫兹。同时如果电力系统的容量相对较小，可以适当扩大偏差范围。

1.2.2 供电电压偏差标准。所谓电压偏差即指在测量时间内理想电压与实际测量电压的偏差程度。如果偏差程度较高，就意味着电能质量是较差的，反之亦然。通常情况下，只要理想电压与实际测量电压的偏差值控制在额定电压的7%以内是可以接受的。另外，对于高于35千伏的供电电压的偏差，供电电压偏差标准有着明确的规定，即其偏差值低于10%；而在20千伏以下的三相供电电压的偏差值是不能高于7%的。

1.2.3 电压波动和闪变标准。电压波动和闪变现象的出现是由于注入的谐波影响了供电电压，导致供电电压不稳，从而导致电压出现上下波动和闪变。这种情况严重威胁了电子产品的性能。对于电压波动与电压闪变，电压波动和闪变标准有明确的限值规定。

1.3 电能质量问题分类

为了合理有效地分析电能质量问题，需要系统地对电能质量问题进行分类。通过对电能质量问题进行分类可以有效地找出导致质量问题的因素，进而针对其影响因素提出解决措施。美国电子电气工程师协会和国际电工委员会根据不同的划分标准对电能质量问题进行分类：

1.3.1 根据电磁现象特性对电能质量问题进行分类，划分为非稳态扰动及稳态扰动两类。所谓非稳态扰动指的是暂态震荡、电压凹陷、电压突然中断及电压凸起；稳态扰动指的是电压不平衡、出现电业缺口、间谐波及噪声谐波等。

1.3.2 根据电磁扰动情况将电能质量问题分为静电放电、辐射型高频、辐射型低频、传导型低频、传导型高频及核电磁脉冲六种。

2 影响电能质量的因素

2.1 电网架构较为不完善

虽然近些年来我国经济实现了快速发展，但是很多地区的经济发展却是不平衡的，尤其是刚刚兴起的工业区。这些工业区由于是新兴的，因此难免会由于用电量剧增而导致线路负载过重，进而破坏电力系统。而在农村或者是城市郊区地区，其线路系统较为陈旧，线路线径较小会导致用电质量差。

2.2 系统干扰性负荷

一些干扰性负荷，例如大功率电动机、整流器等是电力系统本身就具有的干扰。这些干扰会加大电力系统的负荷，从而冲击电网结构，进而影响到用户用电终端。因此，为了解决系统干扰性负荷，电力系统中必须要安装抗干扰的装置，以提高电能质量。

2.3 设备问题

当前，在我国很多电力线路配置的都是10千伏、380/220千伏的线路或者是配电设备数量较大、线路运行时间长的设备，这些大规模的电力设备的改造需要较长时间，因此严重损害了电能质量。

3 改善电能质量的措施

3.1 加强对农网的改造

由于农村电网的高压低压线路与负荷相对较重，导致大部分农村电网电压不符合行业规范。因此，供电企业应该通过增加农村电网无功补偿容量的方式降低线路损耗，提高电网低压的质量。

3.2 降低电压闪变与波动的技术措施

3.2.1 在电源侧解决的技术措施。在用户业务扩充过程中，要科学合理地选择大容量设备的电压等级和与之有关的电力启动方案，举例来说，在供电线路中配置大容量的电抗器可以有效地减少冲击负荷与电压波动符合。

3.2.2 在用户侧解决的技术措施。在用户终端降低电压闪变与波动的主要方式是：严格控制电压水平，不能让其超过行业标准范围，要求其在敏感负荷点安装可控硅控制补偿器（TSC）与不间断供电电源（UPS）来平滑电压波形。同时，为了检测电源的使用状况，可以使用动态电压恢复装置进行监控，这种装置还可以控制电压波动，使其可以正常运行。另外，要合理调整电压曲线。

3.3 二次调整电网电压

为了稳定供电的电压，需要二次调整供电的电网电压。二次调整电网电压可以科学合理地分配无功补偿装置的无功容量，从而实现维持电压平衡的目的。

4 结语

我国对于电能质量的重视程度在不断提高，由此国家建立了关于电能的相关标准与法律规范，以此提高电源系统与设备的兼容程度，同时也可以提高设备的性能。另外，为了改善电能质量，我国还应该严格限制设备及电力系统的电磁干扰，设立相关部门对电能质量进行监督与管理，进而保障电能可以正常运行，为用电用户提供优质的供电服务。

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作者简介：林笑玫（1978-），女，广东惠阳人，供职于广东电网有限责任公司惠州供电局试验研究所电测班，研究方向：电测仪器仪表、SF6密度继电器、电能质量测试及研究等。

（责任编辑：秦逊玉）