摘 要：在現(xiàn)代供配電系統(tǒng)中，用戶關心的不再是連續(xù)供電問題，更多的是關心電能質量問題。在工業(yè)領域最常見的電能質量問題是電壓暫降和電壓諧波問題。造成電壓暫降的原因有很多，有自然因素，也有人為因素。電壓諧波也會惡化電能質量指標，降低電網(wǎng)可靠性，增加電網(wǎng)損失，縮短電氣設備的壽命等。電能質量問題我們應該因地制宜，對癥下藥，在深入調(diào)研、現(xiàn)場實測、試驗研究的基礎上，運用電力新技術對電能質量進行系統(tǒng)化地綜合補償。

關鍵詞：電能質量；電壓暫降；電壓諧波；對策

1 電能質量問題

在現(xiàn)代供配電系統(tǒng)中，用戶關心的不再是連續(xù)供電問題，更多的是關心電能質量問題。常見的問題主要是電壓問題、電流問題、功率問題、能耗和效率問題。這些問題給用戶造成的困擾有系統(tǒng)配置繁雜，用電可靠性差，能耗信息不明，后期維護復雜，還容易造成電源故障，設備損壞，計算機復位、數(shù)據(jù)丟失，設備效能降低、壽命縮短、過熱、燒毀，功能故障和壽命縮短，電子通訊設備和控制系統(tǒng)收到干擾，系統(tǒng)電能損耗變大，產(chǎn)品廢品率上升，付出更多電費等等。

什么是電能質量問題呢？電能質量（Power Quality），從嚴格意思上講，衡量電能質量的主要指標有電壓、頻率和波形。從普遍意義上講是指優(yōu)質供電，包括電壓質量、電流質量、供電質量和用電質量。其可以定義為：導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、瞬時或暫態(tài)過電壓、波形畸變（諧波）、電壓暫降、中斷、暫升以及供電連續(xù)性等。這些指標可能聽起來有些復雜，對應到生活中，則意味著電燈是不是穩(wěn)定照明，精密儀器能不能正常使用，電氣設備能不能穩(wěn)定運行等?，F(xiàn)在工業(yè)領域最常見的電能質量問題是電壓暫降和電壓諧波問題。

2 電壓暫降的原因及對策

電壓暫降（Voltage Sag）國內(nèi)也稱電壓跌落、電壓驟降、電壓凹陷和晃電等，是指電壓有效值突然下降，然后又迅速恢復正常的現(xiàn)象。典型持續(xù)時間為0.5～30周波，通常不會超過1秒鐘。電壓暫降，在工程中通常用三個變量暫降幅值、持續(xù)時間、暫降頻次來標稱電壓暫降嚴重度。一般的，電壓暫降幅度深，持續(xù)時間較短；而幅度淺，持續(xù)時間較長。

造成電壓暫降的原因有很多，有自然因素，也有人為因素，有供電部門系統(tǒng)保護的因素，也有企業(yè)內(nèi)部的設備原因和誤操作等的因素。一是自然因素：閃電擊打在輸電線或絕緣子上；暴雨、下雪、大風導致輸電線舞動；雜物搭在輸電線上引起短路，從而造成保護設置動作。二是偶然事件：車禍造成輸電線桿倒塌，建筑施工如起重機、挖掘機造成埋地線路破壞、人員誤操作短路可能會引起系統(tǒng)遠端供電電壓較為嚴重的跌落；還有動物觸電。三是電力設備及裝置的自動保護及正常運行，如大型電力設備的啟動和停運、自動開關的跳閘及重合等。大電機啟動需要從電源汲取的電流最大可達到滿負載的500%～600%，這么大的電流經(jīng)過阻抗時，引起電壓突然下降。四是電力用戶的非線性負荷、沖擊性負荷等大量投運，如煉鋼電弧爐、電氣化機車運行、電容組或變壓器投切、開關操作、配電裝置故障等，會使公用電網(wǎng)產(chǎn)生大量的諧波干擾，產(chǎn)生電壓擾動、電壓波動與閃變都會引起電壓暫降。

電壓暫降不是新問題，但它的危害隨著工廠自動化程度的提高和各種新型敏感負荷的大量應用，電壓暫降帶來的危害和影響越來越突出。電壓暫降會引起敏感控制器不必要的動作（引起跳閘），造成包括計算機系統(tǒng)失靈、自動化裝置停頓或誤動、變頻調(diào)速器停頓等；引起接觸器脫扣或低壓保護啟動，造成電動機、電梯等停頓；引起高溫光源（碘鎢燈）熄滅，造成公共場所失去照明。例如半導體行業(yè)，對生產(chǎn)工藝、環(huán)境（如溫度、空氣清潔度等）等要求很高，而且半導體工廠是一個相互關聯(lián)的系統(tǒng)，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，整條工藝生產(chǎn)線都要停下來。如冷卻機因電壓暫降停下來，溫度達不到生產(chǎn)要求，其他工藝也會因連鎖故障停下來。正在加工的產(chǎn)品（如晶圓等）損壞，原料報廢，而重新啟動滿足生產(chǎn)的要求要較長的時間（至少半個小時）。當然對于汽車、制藥、化纖、鋼鐵等大量使用PLC、變頻器、總線、接觸器、繼電器、控制器等電子電力設備的行業(yè)，由于這些元器件對電壓暫降的敏感不盡相同，但是一旦這些元器件因電壓暫降停止工作，整套設備或流水線都會受到影響。單次的電壓暫降造成經(jīng)濟損失從數(shù)萬到數(shù)千萬不等。據(jù)統(tǒng)計，一次電壓暫降，可造成汽車裝配企業(yè)損失25輛汽車、半導體行業(yè)損失10萬～15萬美元。某顯像管廠，月產(chǎn)值8500萬元，采用了大量的PLC控制器，每次電壓波動，不僅導致當時生產(chǎn)線的大量產(chǎn)品出現(xiàn)質量問題而報廢，而且還可能引起控制程序紊亂、模具損壞，重新啟動整條生產(chǎn)線至少需要半個小時，估計每次停電造成的損失接近百萬元。然而電壓暫降發(fā)生的頻次高，事故原因不宜察覺，影響范圍廣，所以克服電壓暫降刻不容緩。

3 壓諧波問題及對策

另外，電壓諧波會降低電能質量指標，降低電網(wǎng)可靠性，增加電網(wǎng)損失，縮短電氣設備的壽命等。

諧波從何而來，所有的非線性負載工作時都會產(chǎn)生諧波。專家解釋，非線性負荷從電網(wǎng)吸收非正弦電流，引起電網(wǎng)電壓畸變，通稱為諧波源。工業(yè)負載（主要三相三線系統(tǒng)）：ACandDCdrives，UPS系統(tǒng)…。商業(yè)負載（主要三相四線系統(tǒng)）：所有的辦公大樓都使用電腦設備，節(jié)能燈具，復印設備，傳真機…。家庭負載：電視機、洗衣機等已相當普及的家電。這些都有可能就是諧波源之一。非線性負載在電力系統(tǒng)中無處不在而且呈快速增長勢頭。

諧波引起電壓波動和閃變產(chǎn)生脈沖磁場，使用電設備受到高能量沖擊，最直觀的感覺就是引起如上述照明燈光閃爍等問題。日益增長的電網(wǎng)諧波帶來了電流波形畸變，如改變了電流波形的峰值、增加了電流均方根值。

所有的電力負載和電網(wǎng)設備都是設計在正常的正弦電流和電壓波形下工作的，畸變的電流電壓波形將導致：電網(wǎng)中諧波電壓增加，供電質量下降；增加有功電流，用戶用電量增加；備壽命縮短；變壓器過載和電纜過載；設備功能故障；變壓器損耗增加，噪音增大，發(fā)熱增加，壽命降低；斷路器誤動作，過載保護提前啟動；發(fā)熱增加，熔絲提前熔斷；諧波造成電容器因諧振損壞，導致功率因數(shù)低；直接影響馬達的轉矩的大小和規(guī)律性，降低馬達性能，增加廢品率；嚴重干擾發(fā)電機的運行，導致發(fā)電出力不足。

如何解決諧波問題呢？現(xiàn)在比較通用的方法就是改變電網(wǎng)的供電結構：把對諧波敏感的設備和產(chǎn)生諧波的設備進行隔離供電；盡量使用高脈沖整流的變頻設備；采用特殊繞組的變壓器以減小其阻抗；盡量通過大的電網(wǎng)系統(tǒng)供電。其次，采用靜態(tài)濾波器，但是濾波效率受電網(wǎng)參數(shù)的影響；容易因過載而損毀；難于擴展使用能量；容易造成諧振，帶來嚴重后果；需要為每一種諧波單獨配置一套靜態(tài)濾波器；需要很多安裝空間；總是伴隨產(chǎn)生無功補償。最佳解決諧波的方案是采用動態(tài)有源濾波器，其濾波原理：動態(tài)有源濾波器產(chǎn)生和系統(tǒng)諧波大小相等，相位相反的諧波注入到電網(wǎng)中，從而有效消除諧波。

隨著電力電子與信息技術在社會各個領域的滲透應用，一些新型電力負荷對電能質量要求不斷提高，電能質量已成為電力企業(yè)和用戶共同關心的課題。針對電能質量問題我們應該因地制宜，對癥下藥，在深入調(diào)研、現(xiàn)場實測、試驗研究的基礎上，運用電力新技術對電能質量進行系統(tǒng)化地綜合補償，這將是今后解決電能質量問題的最根本途徑。

參考文獻

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作者簡介：余萍（1970-），女，漢，江蘇常州人，常州劉國鈞高等職業(yè)技術學校，高級教師（江蘇常州213025）。