電能質(zhì)量問題
配電系統(tǒng)是電力供應(yīng)的中樞，電能質(zhì)量的好壞和可靠性及穩(wěn)定性直接影響用戶的用電設(shè)備運行。配電系統(tǒng)作為用戶的電源，其理想的運行狀態(tài)是電壓、電流以固定頻率的正弦波傳輸。這些由于電壓、電流或頻率偏差(電壓波動、閃變、頻率波動、諧波、功率因數(shù)低、三相不平衡等)引起的設(shè)備工作異常或損壞的任何電力問題，都屬于電能質(zhì)量問題。
常見的電能質(zhì)量問題
電壓質(zhì)量問題
電壓質(zhì)量主要以頻率質(zhì)量指標(biāo)和電壓質(zhì)量指標(biāo)來衡量。包括電壓允許偏差、電壓液動和閃變、三相電壓不平衡度、瞬時過電壓與暫態(tài)過電壓等。
諧波問題
電網(wǎng)中的諧波主要指頻率為基波頻率整數(shù)倍成分的電量。諧波是造成電網(wǎng)電能質(zhì)量污染的重要原因。
功率因數(shù)低問題
功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個系數(shù)。功率因數(shù)越低，有功功率就越小，同時無功功率越大，使供電設(shè)備的容量不能得到充分利用。
電能質(zhì)量的危害
電壓波動的危害
IT設(shè)備:當(dāng)代按壓波動超過40%，持續(xù)時間超過12個周波(0.24S)時，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。數(shù)控設(shè)備:當(dāng)電壓低于10%額定電壓時、持續(xù)時間超過2~3個周波時，可能導(dǎo)致保護性停機。
閃變的危害
連接在系統(tǒng)中的精密設(shè)備無法正常工作。
諧波超標(biāo)的危害
●設(shè)備過熱、中性線電流過大、斷路器誤動作。
● 功率因數(shù)下降，損耗增加，電費增加。
●供電波形產(chǎn)生畸變，精密設(shè)備工作異常。
●可能導(dǎo)致并聯(lián)補償電容器鼓肚、爆裂。
●測試計量器具.顯示不準(zhǔn)。
●干擾通信系統(tǒng)。
功率因素低的危害
低的功率因素意味著負(fù)荷電流要遠(yuǎn)大于系統(tǒng)緊緊提供的有功功率時的值，用戶不僅要承擔(dān)增加輸電線路、配
電變壓器的電纜容量的費用，而且還要支付由此增加的損耗費用。
三相不平衡的危害
不平衡引起的系統(tǒng)故障日益嚴(yán)重。特別是對電流電弧爐、單向供電的電氣化鐵道牽引機車等大容量的不平衡負(fù)荷，其負(fù)序問題更為突出。
電網(wǎng)的諧波污染
理想的供電應(yīng)是單一恒定頻率與規(guī)定幅值的穩(wěn)定電壓。當(dāng)正弦波電壓施加在非線性負(fù)載上，電流就變成了非正弦波，非正弦波電流在電網(wǎng)陽抗上產(chǎn)生壓降，會使電壓波形也變?yōu)榉钦也āΨ钦也ㄗ鞲盗⑷~級數(shù)分解，其中頻率與工頻相同的分量稱為基波，頻率大于工頻的分量稱為諧波。
隨著各種新型、高效、多功能用電設(shè)備的不斷出現(xiàn)，這些非線性電氣設(shè)備使電網(wǎng)電壓、電流波形實際上是不同程度畸變的非正弦波。
如今廣泛使用的負(fù)載大部分為非線性負(fù)載，如UPS.電梯，空調(diào)、節(jié)能燈、復(fù)印機、計算機、家用電器等。這些非線性負(fù)載會產(chǎn)生大量諧波電流并注入電網(wǎng)中，使電壓波形產(chǎn)生畸變。這種電壓諧波污染會對電網(wǎng)和用電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。尤其是非線性負(fù)載中的沖擊性1波動性負(fù)載，比如:電弧爐、焊接設(shè)備等，在運行中不僅會產(chǎn)生大量的諧波，而且造成電壓波動、閃變和三相不平衡等電能質(zhì)量問題，危害電網(wǎng)的安全運行。
諧波限值標(biāo)準(zhǔn)
公用的諧波標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》(GB/T 14549- 1993)，公用電網(wǎng)(380V系統(tǒng))諧波電壓(相電壓)限值見下表(部分) ;
|
電網(wǎng)標(biāo)稱電壓KV |
0.38 |
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電壓總諧波畸變率% |
5.0 |
| 各種諧波電壓含有率：% |
奇數(shù)2.0 偶數(shù)2.0 |
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標(biāo)稱電壓（kv） |
基準(zhǔn)短路容量（Kvar） |
諧波次數(shù)及諧波電流允許值（A） |
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0.28 |
10 |
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
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0.38 |
10 |
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諧波危害的現(xiàn)象
變壓器的不良表現(xiàn)
諧波可以引起變壓器的芯損和銅損。變壓去通常按50Hz的相電流負(fù)載設(shè)計。由于渦流和磁滯現(xiàn)象，高頻率的諧波電流使芯損增加，與同樣的基波電流相比產(chǎn)生更多的發(fā)熱。
斷路器的誤動作
由于諧波的存在，可能引起斷路器的誤動作或拒動。
母線和接線板的過熱
中線母線和尺寸是按照電流的額定值設(shè)計的，并不包括諧波引起的附加負(fù)載。如果存在三次奇數(shù)倍諧波，會引起中線導(dǎo)體過載，過熱，甚至存在重大的火災(zāi)隱患。
電氣柜的震動
按50Hz設(shè)計的配電柜在高頻諧波電流產(chǎn)生的磁場下會發(fā)生機械諧振。諧波頻率下的諧振會造成配電柜震動并發(fā)出嗡嗡的聲音。
計算機控制設(shè)計死機
由于諧波的拼了吧與計算機、PLC等設(shè)備的工作頻率非常接近，從而嚴(yán)重干擾齊正常工作，經(jīng)常會出現(xiàn)死機、數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)重啟等現(xiàn)象。
精密設(shè)備的干擾
由于高次諧波的干擾會照成高精密設(shè)備(如CT機，大型計算機，EIB.控制機房等設(shè)備)的運行故障。
通訊系統(tǒng)中的音頻干擾
通信系統(tǒng)經(jīng)常提供諧波問題的首要線索。通訊電纜通常與中線導(dǎo)體并排敷設(shè)。中線導(dǎo)體中三次奇數(shù)陪諧波對通訊電纜產(chǎn)生的感應(yīng)干擾，可以在電話線中聽到。
樓宇建筑中的諧波
諧波的前兆在整個配電系統(tǒng)都可以顯示，二不一-定非要在諧波源。例如:熒光燈照明系統(tǒng)的諧波可以回流到配電變壓器中甚至到達它的一.次繞組中。這個變壓器可能處于良好的工作狀態(tài)，但還是會對其他負(fù)載產(chǎn)生諧波的損壞。
關(guān)于無功補償正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運行。
但是從發(fā)電機和高壓輸電線供給的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以用戶內(nèi)部要設(shè)置一些無功補償裝置來補充無功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。
無功功率不足的后果
無功功率不足，導(dǎo)致功率因數(shù)低，增加了供電線路和變壓器的有功功率損耗，而為了減少損失則必須增大供電線路的導(dǎo)線截面，增加投資。
功率因數(shù)低，影響了電網(wǎng)里的發(fā)電和輸、變電設(shè)備的能力，降低了發(fā)供電設(shè)備的有效利用率。
功率因數(shù)低，增加了電網(wǎng)的電壓損失，影響供電電壓的質(zhì)量。
增加部分企業(yè)的電費支出，加大生產(chǎn)成本。
COS中與PF
功率因數(shù)常用COS中表示COS體現(xiàn)的是基波功率因數(shù)，用功率因數(shù)表可以測算得到。PF值體現(xiàn)的是計入諧波分量的綜合功率因數(shù)。有諧波存在時，PF<COS中， 因此，僅用COS中控制無功補償設(shè)備的投入是不夠的。未來趨勢是改用PF表測算功率因數(shù)。當(dāng)供電部分用PF表考核時，不運行諧波治理，功率因數(shù)很難達標(biāo)。用戶要解決電能質(zhì)量問題，需要諧波治理、無功補償雙向。
諧波的危害電力側(cè)諧波
電力側(cè)諧波主要是指由于大型電力設(shè)備，如電弧爐，整流器，變頻器等產(chǎn)生的諧波。主要損害作用于電力傳輸網(wǎng)，配電系統(tǒng)，變壓器，電容器，斷路器等電力設(shè)施。
危害特點:諧波能量大，對設(shè)備有明顯物理損害，對控制設(shè)備干擾不大。
用戶側(cè)諧波
用戶測諧波主要是指由于工業(yè)，商業(yè)用戶的計算機，家用電器，變頻空調(diào)，計算機等產(chǎn)生的諧波。主要作用于控制設(shè)備，如PLC,計算機，精密檢測儀器等。
危害特點:諧波能量小，對設(shè)備無明顯物理損害，嚴(yán)重干擾控制設(shè)備的正常工作。
主要諧波源
變頻器
由于工業(yè)場合大量變頻器的應(yīng)用，在節(jié)能的同時產(chǎn)生的大量諧波，而且變頻器的數(shù)量眾多，諧波疊加后對工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生相當(dāng)大的危害。
類似的諧波源有調(diào)光柜，中頻爐等。
UPS類設(shè)備
UPS的工作原理不可避免地產(chǎn)生大量諧波，這一點在UPS機房，通訊機房等經(jīng)常遇到。類似的諧波源有EPS,太陽能逆變器，風(fēng)能逆變器。
節(jié)能燈等
在帶有電箱非線性負(fù)載(如;節(jié)能燈)的三相四線制系統(tǒng)中，三次奇數(shù)倍譜波無法抵消，而是在中線導(dǎo)體相加。如果一個系統(tǒng)存在許多這樣的負(fù)載，那么中線電流就會太大超過任何一相的電流，因為中線沒有斷路器保護，這將非常危險。
計算機等設(shè)備
計算機，PLC等精密設(shè)備的開關(guān)電源主要產(chǎn)生的是高次的用戶側(cè)諧波，但是由于計算機的數(shù)量龐大，疊加后對精密控制設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
