浅谈电能质量的影响因素及控制方法

摘要：电能是一切行业中必需的能源，用电企业从供电企业所获得的电能的质量直接决定着企业的生存发展。而电能质量是衡量电能从供电企业传输用电企业时有效性的指标。基于此，本文对电能质量的影响因素及控制方法进行了研究。 关键词：电能质量；影响因素；控制方法 1 电能质量的影响因素

电能质量随着系统中非线性负荷的不断增加，电力系统受到的谐波污染也越来越严重，加上电力系统可能出现的各种故障，均会影响系统的电能质量。（1）非线性负载。在工业和生活用电负载中非线性负载占很大比例，也是电力系统谐波的主要来源。荧光灯和电弧炉是主要的非线性负载。电弧炉的谐波主要由起弧的延时和电弧的严重非线性引起。电弧长度的不稳定性和随机性，使电流谐波频谱复杂，而且随时间会有明显的变化。大功率整流或变频装置等也属非线性负载，会产生严重的谐波电流，对电网造成严重污染，使功率因数降低。（2）电力系统的非线性。在电力电子装置大量使用前，电力系统中主要谐波源是发电机和电力变压器。发电机是公用电网的电源，在实际运行中，由于多种原因使发电机的感应电动势不是理想的正弦波（其输出电压中含有一定的谐波）。变压器谐波电流是由励磁回路的非线性引起。产生谐波电流的大小与变压器的铁心结构、铁心饱和程度及变压器的连接方式有关。（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。雷击、误操作、电网故障、短路故障时发电机及励磁系统工作状态的改变、保护装置中电力电子设备的启动等均会造成各种电能质量问题。

2 衡量电能质量的主要指标

2.1 电压偏差。电压偏差是指电力系统在正常运行条件下，供电电压对额定电压的偏离程度：

（3）式中U2（1）表示三相基波负序电压有效值；Ue表示额定电压有效值。三相电压不平衡标准对三相电压的不平衡度得限值做了限定，正常运行时三相电压的不平衡可以存在，但负序电压不平衡度小于2%，短时小于4%。单个用电单位对电力系统公共连接点产生的负序电压不平衡度小于1.3%，短时小于2.6%。

2.4电压波动。由于谐波的注入，电力系统的电压受到影响，尤其是当大量的冲击性负荷设备运用时，造成了电压不稳，电压时高时低，给电子产品正常工作造成了巨大的危害。电压波动是指工频电压包络线的一系列变动或周期变化：

（4）式中U1表示电压波动；Umax、Umin表示工频电压调幅波的相邻2个极值电压（均方根值）。根据相关规定对电压波动与电压偏差的限值:电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz。当系统容量较小时，偏差值可放宽到±0.5Hz。用户冲击负荷引起的系统频率变动不得超过±0.1Hz。

3 电能质量的控制方法及提高电能质量的设备介绍

3.1 电能质量的控制方法。（1）时域仿真法。时域仿真法分析电能质量问题，可以计及各种非线性因素的作用，得到各量随时间变化的详细数值结果和直观的图形结果，缺点是无法鉴别系统的扭振模式和阻尼特性；Prony算法不但可以分析仿真数据，还可以分析实测数据，能够对SSO进行模态辨识，从而得到有关SSO的模式信息和阻尼特性。两种方法结合后，既可以相互验证，又互为补充，使SSO的时频信息更加完整。仿真分析表明了该方法的正确性与有效性，并可以取得令人满意的分析结果，这种方法可用于实际电力系统的SSO分析。（2）频谱分析法。将非正弦周期性电压（电流）分解为一系列不同频率的正弦量之和，按

照正弦交流电路计算方法对不同频率的正弦量分别求解，再根据线性电路叠加定理进行叠加即为所求的解，这是分析非正弦周期性电路的基本方法，这种方法叫频域分析法。频域分析方法主要包括频率扫描、谐波潮流计算等，该方法多用于电能质量中谐波问题的分析。频率扫描和谐波潮流计算在反映非线性负载动态特性方面有一定局限性。

3.2 提高电能质量的设备。不间断的电源，在电力系统正常工作时，对电网起到稳压的作用，当电力系统突然中断时，作为新的电能来源，保证用电单位电能不中断。配电系统静止无功补偿器，抑制配电系统中的电压闪变，从而保证配电系统中电流与电压的相互平衡；动态电压调节器，顾名思义，调节电力系统中的电压，避免电压过度不平衡，减小谐波的影响等。有源电力滤波器，用来处理谐波的仪器，可以减小谐波的影响。统一电能质量补偿装置可以动态地调节电压，当电压高时降低电压，当电压过低时补偿电压。固态切换并关在电力系统出现故障时，迅速地切换供电电源。既保证电器的安全又保证不间断地供电。这些设备都是保证电能质量的有效设备。 4 结束语

用电设备不断增多，新型的用电设备也对电能质量提出了新的要求，同时这些设备又对电力系统的稳定产生一些消极影响，如何保证电能质量对供电单位和用电单位提出了新的挑战。以上通过分析产生电能质量问题的多种因素，总结了电能质量的分析方法，并对提高电能质量的设备进行了介绍。我们要随时检测电能质量，及时发现问题，用科学的方法解决问题，保证用电设备的正常运行。 参考文献

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