電能質量超標的危害及電能質量問題的原因

1 電能質量超標的危害

1)供電電壓偏差

照明設備的發光和壽命;電動機的力矩、轉速、發熱、工效以及產品質量;變壓器的發熱、溫升、損耗;并聯電容器無功出力、壽命;家用電器如電視機的視感、壽命;電子計算機和控制設備不正常。

2)電力系統頻率偏差

電動機轉速變化，影響紡織、造紙等產品質量;傳動機械出力變化，影響生產效率;對測量、控制和計時等電子設備精度和性能影響;使感應式電能表計量誤差加大;影響發電機和電力系統安全;沖擊負荷對近區電網的危害。

3)諧波

降低電力設備的利用率，使電氣設備(如旋轉電機、電容器、變壓器)以及導線(如低壓中性線、電纜、母排等)過載運行(發熱、振動、異常聲響等)，縮短使用壽命、增加線損;降低斷路器遮斷容量。例如，饋供給整流負荷的普通電力變壓器，其出力應相應的降低。降低值和變壓器的雜損比(即附加損耗與基本損耗之比)有關，干擾繼電保護、自動裝置和計算機系統;使電子設備工作不正常;使測量和計量儀器(感應式電度表)、儀表誤差加大;降低信號傳輸質量，干擾通信系統;增加電力網中諧振可能性，誘發過電壓或過電流的危害;減少白熾燈使用壽命。

4)電壓波動和閃變

照明燈光閃爍，引起人的視覺疲勞;電視機屏幕圖像失真、擺動翻滾和亮度變化;電動機轉速不均勻、振動、異響，影響產品質量;電子計算機、監測和控制設備等工作不正常。

5)三相電壓不平衡

電機附加發熱，并引起二倍頻的附加振動力矩使電機負載能力降低，引起以負序分量為啟動元件的多種保護誤動作;換流設備產生附加的諧波電流(非特征諧波);變壓器負載能力下降;在低壓配電線路中，引起照明燈的壽命縮短或燒損、電視機損壞、中性線過負荷等;引起線損及線路電壓損失增大;影響正常通信質量。

6)電壓暫降(包括短時中斷)

引起變速驅動裝置(ASD)跳閘、程序邏輯控制器(PLC)損壞、各種數字式自動控制裝置誤動、計算機系統失常，數據丟失;導致相關加工生產線(例如塑料、玻璃、石化、紡織、造紙、半導體以及橡膠等)停頓，大型場所照明失電(例如鏑燈，燈滅后需冷卻好幾分鐘后才能啟動)等等。

7)電壓波形缺口

由變流裝置換相過程造成的電壓波形缺口可能影響交流裝置的同步或以電壓過零進行控制的電子裝置正常工作。注意，電壓缺口雖然屬于波形畸變，但不能用諧波分析來說明它的影響。一般用缺口的深度和面積描述。

2 電能質量問題的原因

2.1 電力系統元件存在的非線性問題

電力系統元件的非線性問題主要包括：發電機產生的諧波;變壓器產生的諧波;直流輸電產生的諧波。此外，還有變電站并聯電容器補償裝置等因素對諧波的影響。其中，直流輸電是目前電力系統最大的諧波源。

2.2 非線性負荷

在工業和生活用電負載中，非線性負載占很大比例，這是電力系統諧波問題的主要來源。電弧爐(包括交流電弧爐和直流電弧爐)是主要的非線性負載，它的諧波主要是由起弧的時延和電弧的嚴重非線性引起的。居民生活負荷中，熒光燈的伏安特性是嚴重非線性的，會引起較為嚴重的諧波電流，其中3次諧波的含量最高。大功率整流或變頻裝置也會產生嚴重的諧波電流，對電網造成嚴重污染，同時也使功率因數降低。

2.3 電力系統故障

電力系統運行的各種故障也會造成電能質量問題，如各種短路故障、自然災害、人為誤操作、電網故障時發電機及勵磁系統的工作狀態的改變、故障保護裝置中的電力電子設備的啟動等都將造成各種電能質量問題。

電能質量問題不僅僅關系到用電設備運行的可靠性和安全性，而且還關系到供用電市場的規范化。它的產生可能來源于供電方的輸配電系統，也可能來源于用戶端的不合理用電，還可能來源于雷電等自然現象。只有對電能質量進行有效地監測才會對問題的產生和影響有清楚的認識，這樣才能為電能質量的改善p供用電雙方的協調和供用電市場的規范提供真實依據，以便采取有效的解決措施。在這樣的環境下，探討電能質量領域的相關理論及其控制技術，分析我國電能質量管理和控制的發展趨勢，具有現實意義。

2.4 電網系統干擾

雷電、外力破壞、樹枝影響、配電設備故障、電容器投切、線路切換等都可能干擾系統，造成斷電或電壓變動，甚至影響到相鄰線路，導致有害影響蔓延。現在采取的措施，一是減少故障發生的次數和改變排除故障的方式，目前配電系統中的線路主保護是電流保護，該保護最大的缺陷是線路中相當大部分區域上的故障不能無時延地予以切除，此外即使無時延保護，從檢測出故障到斷路器開斷故障，最快也需要3~6 個周波 。若是永久性故障，多次重合閘則導致電壓的不斷波動。二是降低裝置對電能質量問題的敏感性，主要是用戶側在敏感負荷或關鍵負荷處安裝補償裝置，這種方法對單個負荷可有直接和明顯的效果，但是受限于補償裝置的容量，應用范圍也受到限制。