解析电能质量超标的危害及电能质量问题的原因
解析电能质量超标的危害及电能质量问题的原因
1 电能质量超标的危害
1)供电电压偏差
照明设备的发光和寿命;电动机的力矩、转速、发热、工效以及产品质量;变压器的发热、温升、损耗;并联电容器无功出力、寿命;家用电器如电视机的视感、寿命;电子计算机和控制设备不正常。
2)电力系统频率偏差
电动机转速变化，影响纺织、造纸等产品质量;传动机械出力变化，影响生产效率;对测量、控制和计时等电子设备精度和性能影响;使感应式电能表计量误差加大;影响发电机和电力系统安全;冲击负荷对近区电网的危害。
3)谐波
降低电力设备的利用率，使电气设备(如旋转电机、电容器、变压器)以及导线(如低压中性线、电缆、母排等)过载运行(发热、振动、异常声响等)，缩短使用寿命、增加线损;降低断路器遮断容量。例如，馈供给整流负荷的普通电力变压器，其出力应相应的降低。降低值和变压器的杂损比(即附加损耗与基本损耗之比)有关，干扰继电保护、自动装置和计算机系统;使电子设备工作不正常;使测量和计量仪器(感应式电度表)、仪表误差加大;降低信号传输质量，干扰通信系统;增加电力网中谐振可能性，诱发过电压或过电流的危害;减少白炽灯使用寿命。
4)电压波动和闪变
照明灯光闪烁，引起人的视觉疲劳;电视机屏幕图像失真、摆动翻滚和亮度变化;电动机转速不均匀、振动、异响，影响产品质量;电子计算机、监测和控制设备等工作不正常。
5)三相电压不平衡
电机附加发热，并引起二倍频的附加振动力矩使电机负载能力降低，引起以负序分量为启动元件的多种保护误动作;换流设备产生附加的谐波电流(非特征谐波);变压器负载能力下降;在低压配电线路中，引起照明灯的寿命缩短或烧损、电视机损坏、中性线过负荷等;引起线损及线路电压损失增大;影响正常通信质量。
6)电压暂降(包括短时中断)
引起变速驱动装置(ASD)跳闸、程序逻辑控制器(PLC)损坏、各种数字式自动控制装置误动、计算机系统失常，数据丢失;导致相关加工生产线(例如塑料、玻璃、石化、纺织、造纸、半导体以及橡胶等)停顿，大型场所照明失电(例如镝灯，灯灭后需冷却好几分钟后才能启动)等等。
7)电压波形缺口
由变流装置换相过程造成的电压波形缺口可能影响交流装置的同步或以电压过零进行控制的电子装置正常工作。注意，电压缺口虽然属于波形畸变，但不能用谐波分析来说明它的影响。一般用缺口的深度和面积描述。
2 电能质量问题的原因
2.1 电力系统元件存在的非线性问
题
电力系统元件的非线性问题主要包括：发电机产生的谐波;变压器产生的谐波;直流输电产生的谐波。此外，还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。其中，直流输电是目前电力系统最大的谐波源。
2.2 非线性负荷
在工业和生活用电负载中，非线性负载占很大比例，这是电力系统谐波问题的主要来源。电弧炉(包括交流电弧炉和直流电弧炉)是主要的非线性负载，它的谐波主要是由起弧的时延和电弧的严重非线性引起的。居民生活负荷中，荧光灯的伏安特性是严重非线性的，会引起较为严重的谐波电流，其中3次谐波的含量最高。大功率整流或变频装置也会产生严重的谐波电流，对电网造成严重污染，同时也使功率因数降低。
2.3 电力系统故障
电力系统运行的各种故障也会造成电能质量问题，如各种短路故障、自然灾害、人为误操作、电网故障时发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。
电能质量问题不仅仅关系到用电设备运行的可靠性和安全性，而且还关系到供用电市场的规范化。它的产生可能来源于供电方的输配电系统，也可能来源于用户端的不合理用电，还可能来源于雷电等自然现象。只有对电能质量进行有效地监测才会对问题的产生和影响有清楚的认识，这样才能为电能质量的改善﹑供用电双方的协调和供用电市场的规范提供真实依据，以便采取有效的解决措施。在这样的环境下，探讨电能质量领域的相关理论及其控制技术，分析我国电能质量管理和控制的发展趋势，具有现实意义。
2.4 电网系统干扰
雷电、外力破坏、树枝影响、配电设备故障、电容器投切、线路切换等都可能干扰系统，造成断电或电压变动，甚至影响到相邻线路，导致有害影响蔓延。现在采取的措施，一是减少故障发生的次数和改变排除故障的方式，目前配电系统中的线路主保护是电流保护，该保护最大的缺陷是线路中相当大部分区域上的故障不能无时延地予以切除，此外即使无时延保护，从检测出故障到断路器开断故障，最快也需要3~6 个周波 。若是永久性故障，多次重合闸则导致电压的不断波动。二是降低装置对电能质量问题的敏感性，主要是用户侧在敏感负荷或关键负荷处安装补偿装置，这种方法对单个负荷可有直接和明显的效果，但是受限于补偿装置的容量，应用范围也受到限制。