開展電能質(zhì)量的意義

電能是電力部門向電力用戶提供的一種特殊產(chǎn)品，它同樣具有產(chǎn)品的若干特征，如可被測量、預(yù)估等。電能也有質(zhì)量的高低，從嚴(yán)格意義上講，衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有電壓、頻率和波形。從普遍意義上講是指優(yōu)質(zhì)供電，包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量。

 

電能質(zhì)量問題可以定義為：導(dǎo)致用電設(shè)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。

 

開展電能質(zhì)量治理的意義

電能質(zhì)量需要發(fā)電、供電和用電端共同保證。電能質(zhì)量貫穿發(fā)電、輸電、變電、配電、用電整個過程，其中發(fā)、輸、變等過程由于電網(wǎng)已經(jīng)采取大量保證和治理措施，電能質(zhì)量相對可靠。據(jù)數(shù)據(jù)顯示80%的電網(wǎng)損耗與電能質(zhì)量相關(guān)，其中80%的電能質(zhì)量問題集中在配電和用戶側(cè)。

 

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)環(huán)境越來越復(fù)雜，在用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)，新設(shè)備和新技術(shù)的投入使用正在嚴(yán)重影響電能質(zhì)量。從用戶側(cè)來看，越來越多的電力電子裝置使電力系統(tǒng)的非線性負荷明顯增加，諧波污染加重，電弧爐、大型軋鋼機、電力機車等沖擊性、波動性負荷的運行，不僅會產(chǎn)生大量的高次諧波，還會產(chǎn)生電壓波動、閃變、三相不平衡等電能質(zhì)量問題。在電網(wǎng)側(cè)，為了解決電力系統(tǒng)自身發(fā)展存在的問題，直流輸電和新技術(shù)不斷投入實際工程應(yīng)用，調(diào)速電機以及無功功率補償電容器也大量投入運營，這些設(shè)備的運行使得電網(wǎng)中電壓和電流波形畸變越來越嚴(yán)重，諧波水平不斷上升。

 

另外，微網(wǎng)接入也會對配電主網(wǎng)帶來電能質(zhì)量問題，配電主網(wǎng)的電能質(zhì)量問題也會影響微網(wǎng)的供電質(zhì)量，因為微網(wǎng)與主網(wǎng)聯(lián)接不僅是物理上的相連，而是存在功率、電壓和頻率的交互影響。

 

無功與電能質(zhì)量的關(guān)系

（1）無功對變壓器損耗的影響

有功負荷一定時，如果無功功率缺額，那么功率因數(shù)就會相應(yīng)下降，變壓器損耗率也必然增大。

（2）無功對線路損耗的影響

線路的負載中存在大量感性負載，在輸送同樣的有功功率下，負載電流會提高，而線路損耗與電流的平方成正比增加，無功補償可使補償點以前的線路中通過的無功電流減小，從而使線路中功率損耗大大下降，提高線路供電能力。

（3）無功對異步電動機損耗的影響

異步電機所耗用的無功功率包括一定負載下無功功率增加值和空載時的無功功率和兩部分。所以要減少異步電動機的功率損耗，就要進行無功補償。

由上所述，在電網(wǎng)運行中，做好無功補償工作、提升功率因數(shù)，能夠降低中低壓電網(wǎng)的供電損耗，充分發(fā)揮發(fā)電設(shè)備和供電設(shè)備的生產(chǎn)能力，提高設(shè)備工作效率，減少用戶的電能損耗，為用戶本身節(jié)約電能。

 

諧波與電能質(zhì)量的關(guān)系

（1）諧波對電力變壓器損耗的影響

諧波電流會使變壓器銅耗增加，從而引起局部過熱，振動，噪聲增大，繞組附加發(fā)熱等不良現(xiàn)象，產(chǎn)生安全隱患。

（2）諧波對電力電容器損耗的影響

如果配電系統(tǒng)中含有較多的非線性用電負荷，當(dāng)系統(tǒng)中的無功補償電容器組投入時，注入電容器組的諧波電流大會使電容器發(fā)熱異常，損耗增加，加速老化。嚴(yán)重影響其使用壽命。

（3）諧波對輸電線路損耗的影響

輸電線路中的諧波電流加上集膚效應(yīng)的影響，將產(chǎn)生附加損耗，使得輸電線路損耗增加。

（4）諧波對電力電纜損耗的影響

諧波會使電纜的局部放電增加，使電纜的介質(zhì)損耗、輸電損耗增大。

（5）諧波對設(shè)備損耗的影響

高頻諧波電流流過導(dǎo)體時，由于集膚效應(yīng)，會使導(dǎo)體對諧波電流的有效電阻增加，導(dǎo)體發(fā)熱嚴(yán)重，從而增加了設(shè)備的功率損耗、電能損耗。

 

然而，與之相對的是，近年來，隨著個人計算機、可編程邏輯器件、可調(diào)速驅(qū)動裝置、交流接觸器等用電設(shè)備大量的投入使用，電網(wǎng)中的敏感性負荷卻與日俱增，其特點是對電壓暫降十分敏感，往往幾個周波的電壓暫降或供電中斷都會導(dǎo)致設(shè)備跳閘，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。如金融行業(yè)、芯片制造行業(yè)、精密儀器制造行業(yè)、醫(yī)院、半導(dǎo)體、電力電子、光學(xué)等，它們對電能質(zhì)量的要求越來越高。

 

無論是哪種類型的電能質(zhì)量問題，最主要的影響都在于造成了生產(chǎn)過程中斷，從而引起經(jīng)濟損失。當(dāng)然，造成生產(chǎn)中斷的原因可能不同，但直接后果是相似的——經(jīng)濟損失取決于生產(chǎn)中斷的持續(xù)時間和受影響的范圍。成本構(gòu)成可以標(biāo)準(zhǔn)化為以下內(nèi)容：

?生產(chǎn)損失：原材料和勞動力的浪費

?停工期間閑置人員的人力成本

?重啟動成本

?設(shè)備損壞

?其他間接成本，如處罰或賠償?shù)?/span>

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此外，可能也會出現(xiàn)非生產(chǎn)過程中斷的相關(guān)成本：

?能量損耗 (由于諧波，電壓降低引起的電流增大或不平衡)

?由設(shè)備過熱或不正常運行造成的提前老化

?無法實現(xiàn)全產(chǎn)能生產(chǎn)的效率降低成本

因此，改善電能質(zhì)量對于維護電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行，保障工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、保證科學(xué)實驗等具有十分重要的意義。對用戶側(cè)來說，開展電能質(zhì)量治理，既可以避免電力用戶因功率因素不達標(biāo)而產(chǎn)生的罰款，也可以有效節(jié)約電費，還可以保證設(shè)備安全穩(wěn)定高效運行。

 

具體而言，在用戶側(cè)開展電能質(zhì)量治理主要收益如下：

1、用戶側(cè)開展電能質(zhì)量治理與配電網(wǎng)電能質(zhì)量管理結(jié)合，不僅對電網(wǎng)穩(wěn)定運行提供保障，而且對供用雙方責(zé)任劃分提供數(shù)據(jù)支撐。

2、提高用戶電能質(zhì)量管理水平，減少因電能質(zhì)量問題帶來的經(jīng)濟損失。

3、為敏感企業(yè)提供治理決策支撐，如暫降治理、諧波治理等。

4、為政府招商部門提供企業(yè)入駐選址電能質(zhì)量評估報告。

5、為敏感企業(yè)提供電能質(zhì)量耐受力評估和預(yù)防決策，減少因外界電能質(zhì)量影響造成的經(jīng)濟損失。

6、為園區(qū)能源用戶提供定制的電力服務(wù)，進一步提升園區(qū)綜合能源服務(wù)能力。

 

最后，世界范圍內(nèi)的不同調(diào)查顯示，劣質(zhì)電能的成本巨大，甚至可以和電費收入相當(dāng)。在敏感行業(yè)中，電能質(zhì)量問題的成本會大大影響企業(yè)的產(chǎn)能。電能質(zhì)量治理設(shè)備的容量與已治理電能質(zhì)量問題成本存在較大的相關(guān)性。同時，電能質(zhì)量治理設(shè)備的投資費用與未治理電能質(zhì)量問題成本存在較大的差異，所占比重約為10%。雖然統(tǒng)計值和各種指示對該問題的分析是有幫助的，但即使在同一行業(yè)，也沒任何兩家企業(yè)的電能質(zhì)量問題成本相同，因此電能質(zhì)量問題成本需要單獨進行校核。