开展电能质量的意义

电能是电力部门向电力用户提供的一种特殊产品，它同样具有产品的若干特征，如可被测量、预估等。电能也有质量的高低，从严格意义上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。

 

电能质量问题可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、瞬时或暂态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。

 

开展电能质量治理的意义

电能质量需要发电、供电和用电端共同保证。电能质量贯穿发电、输电、变电、配电、用电整个过程，其中发、输、变等过程由于电网已经采取大量保证和治理措施，电能质量相对可靠。据数据显示80%的电网损耗与电能质量相关，其中80%的电能质量问题集中在配电和用户侧。

 

随着社会经济的发展，电网环境越来越复杂，在用户侧和电网侧，新设备和新技术的投入使用正在严重影响电能质量。从用户侧来看，越来越多的电力电子装置使电力系统的非线性负荷明显增加，谐波污染加重，电弧炉、大型轧钢机、电力机车等冲击性、波动性负荷的运行，不仅会产生大量的高次谐波，还会产生电压波动、闪变、三相不平衡等电能质量问题。在电网侧，为了解决电力系统自身发展存在的问题，直流输电和新技术不断投入实际工程应用，调速电机以及无功功率补偿电容器也大量投入运营，这些设备的运行使得电网中电压和电流波形畸变越来越严重，谐波水平不断上升。

 

另外，微网接入也会对配电主网带来电能质量问题，配电主网的电能质量问题也会影响微网的供电质量，因为微网与主网联接不仅是物理上的相连，而是存在功率、电压和频率的交互影响。

 

无功与电能质量的关系

（1）无功对变压器损耗的影响

有功负荷一定时，如果无功功率缺额，那么功率因数就会相应下降，变压器损耗率也必然增大。

（2）无功对线路损耗的影响

线路的负载中存在大量感性负载，在输送同样的有功功率下，负载电流会提高，而线路损耗与电流的平方成正比增加，无功补偿可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小，从而使线路中功率损耗大大下降，提高线路供电能力。

（3）无功对异步电动机损耗的影响

异步电机所耗用的无功功率包括一定负载下无功功率增加值和空载时的无功功率和两部分。所以要减少异步电动机的功率损耗，就要进行无功补偿。

由上所述，在电网运行中，做好无功补偿工作、提升功率因数，能够降低中低压电网的供电损耗，充分发挥发电设备和供电设备的生产能力，提高设备工作效率，减少用户的电能损耗，为用户本身节约电能。

 

谐波与电能质量的关系

（1）谐波对电力变压器损耗的影响

谐波电流会使变压器铜耗增加，从而引起局部过热，振动，噪声增大，绕组附加发热等不良现象，产生安全隐患。

（2）谐波对电力电容器损耗的影响

如果配电系统中含有较多的非线性用电负荷，当系统中的无功补偿电容器组投入时，注入电容器组的谐波电流大会使电容器发热异常，损耗增加，加速老化。严重影响其使用寿命。

（3）谐波对输电线路损耗的影响

输电线路中的谐波电流加上集肤效应的影响，将产生附加损耗，使得输电线路损耗增加。

（4）谐波对电力电缆损耗的影响

谐波会使电缆的局部放电增加，使电缆的介质损耗、输电损耗增大。

（5）谐波对设备损耗的影响

高频谐波电流流过导体时，由于集肤效应，会使导体对谐波电流的有效电阻增加，导体发热严重，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗。

 

然而，与之相对的是，近年来，随着个人计算机、可编程逻辑器件、可调速驱动装置、交流接触器等用电设备大量的投入使用，电网中的敏感性负荷却与日俱增，其特点是对电压暂降十分敏感，往往几个周波的电压暂降或供电中断都会导致设备跳闸，造成严重的经济损失。如金融行业、芯片制造行业、精密仪器制造行业、医院、半导体、电力电子、光学等，它们对电能质量的要求越来越高。

 

无论是哪种类型的电能质量问题，最主要的影响都在于造成了生产过程中断，从而引起经济损失。当然，造成生产中断的原因可能不同，但直接后果是相似的——经济损失取决于生产中断的持续时间和受影响的范围。成本构成可以标准化为以下内容：

•生产损失：原材料和劳动力的浪费

•停工期间闲置人员的人力成本

•重启动成本

•设备损坏

•其他间接成本，如处罚或赔偿等

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此外，可能也会出现非生产过程中断的相关成本：

•能量损耗 (由于谐波，电压降低引起的电流增大或不平衡)

•由设备过热或不正常运行造成的提前老化

•无法实现全产能生产的效率降低成本

因此，改善电能质量对于维护电网安全经济运行，保障工业产品质量、保证科学实验等具有十分重要的意义。对用户侧来说，开展电能质量治理，既可以避免电力用户因功率因素不达标而产生的罚款，也可以有效节约电费，还可以保证设备安全稳定高效运行。

 

具体而言，在用户侧开展电能质量治理主要收益如下：

1、用户侧开展电能质量治理与配电网电能质量管理结合，不仅对电网稳定运行提供保障，而且对供用双方责任划分提供数据支撑。

2、提高用户电能质量管理水平，减少因电能质量问题带来的经济损失。

3、为敏感企业提供治理决策支撑，如暂降治理、谐波治理等。

4、为政府招商部门提供企业入驻选址电能质量评估报告。

5、为敏感企业提供电能质量耐受力评估和预防决策，减少因外界电能质量影响造成的经济损失。

6、为园区能源用户提供定制的电力服务，进一步提升园区综合能源服务能力。

 

最后，世界范围内的不同调查显示，劣质电能的成本巨大，甚至可以和电费收入相当。在敏感行业中，电能质量问题的成本会大大影响企业的产能。电能质量治理设备的容量与已治理电能质量问题成本存在较大的相关性。同时，电能质量治理设备的投资费用与未治理电能质量问题成本存在较大的差异，所占比重约为10%。虽然统计值和各种指示对该问题的分析是有帮助的，但即使在同一行业，也没任何两家企业的电能质量问题成本相同，因此电能质量问题成本需要单独进行校核。