諧波無功補償及電能質量問題

問：諧波電壓可能引起的事故？

答：在供電網絡阻抗下諧波電流產生疊加在正弦曲線50赫茲供電網絡電壓上的諧波電壓。從而，供電網絡電壓畸形。如果這些諧波分量的其中一個分量接近於一個載波控製頻率，可能使載波控製器接收到錯誤的信號。電壓諧波更進一步的影響可能是供電網電壓過零點偏離。某些在電壓過零點觸發的電子設備（包括功率變換器）的運行可能被嚴重地乾擾。

問：我國對電網的電能質量製定了哪些國家標準？

答：（1）GB12325－1990《供電電壓允許偏差》。

（2）GB／T14549－1993《公用電網諧波》。

（3）GT／T15543－1995《三相電壓允許不平衡度》。

（4）GB／T15945－1995《電力係統頻率允許偏差》。

（5）GB12326－2000《電壓允許波動和閃變》。該標準是在GB12326－1990《電冶允許波動和閃變》的基礎上，參考了國際電工委員會IEC電磁兼容IEC6100－3－7等文件和標準修訂後重新頒布實施的。

（6）GB／T18481－2001《電能質量暫時過電壓和瞬態過電壓》。

問：什麼是SVC？

答：SVC，靜止型動態無功補償裝置（STATICVARCOMPENSATOR）是一種可以控製的無功功率補償裝置。

問：什麼是電能質量？

答：電能質量是指通過公用電網供給用戶端的交流電能的品質。理想狀態的公用電網應以恒定的頻率、正弦波形和標準電壓對用戶供電。同時，在三相交流係統中，各相電壓和電流的幅值應大小相等、相位對稱且互差120°。但由於係統中的發電機、變壓器和線路等設備非線性或不對稱，負荷性質多變，加之調控手段不完善及運行操作、外來乾擾和各種故障等原因，這種理想的狀態並不存在，因此產生了電網運行、電力設備和供用電環節中的各種問題，也就產生了電能質量的概念。圍繞電能質量含義，從不同角度理解通常包括：

（1）電壓質量：是以實際電壓與理想電壓的偏差，反映供電企業向用戶供應的電能是否合格的概念。這個定義能包括大多數電能質量問題，但不能包括頻率造成的電能質量問題，也不包括用電設備對電網電能質量的影響和汙染。

（2）電流質量：反映了與電壓質量有密切關係的電流的變化，是電力用戶除對交流電源有恒定頻率、正弦波形的要求外，還要求電流波形與供電電壓同相位以保證高功率因素運行。這個定義有助於電網電能質量的改善和降低線損，但不能概括大多數因電壓原因造成的電能質量問題。

（3）供電質量：其技術含義是指電壓質量和供電可靠性，非技術含義是指服務質量。包括供電企業對用戶投訴的反映速度以及電價組成的合理性、透明度等。

（4）用電質量：包括電流質量與反映供用電雙方相互作用和影響中的用電方的權利、責任和義務，也包括電力用戶是否按期、如數交納電費等。

問：什麼是諧振？

答：在配電係統裡的設備，與它們存在的電容（電纜，補償電容器等）和電感（變壓器，電抗線圈等）形成共振電路。後者能夠被係統諧波激勵而成為諧振。配電係統諧波的一個原因是變壓器鐵芯非線性磁化的特性。在這種情況下主要的諧波是3次的；它在全部導體內與單相分量具有相同的長度，因而在星形點上不能消除。

問：什麼是無功功率補償？

答：供電部門規定一個*小功率因數以避免電能浪費。如果一個工廠的功率因數小於這個*小值，它要為無功功率的部分付費。否則它就應該用電容器提高功率因數，這就必須在用電設備上並聯安裝電容器。

問：什麼是諧波電壓？

答：諧波電壓是由諧波電流和配電係統上產生的阻抗導致的電壓降。

問：什麼是諧波電流？

答：諧波電流是由設備或係統引入的非正弦特性電流。諧波電流疊加在主電源上。

問：什麼是組合濾波器？

答：兩個不同電抗係數回路並聯以檢出雜波信號，用於低成本地清潔電網質量。

問：什麼是電抗係數？

答：扼流線圈的電感XL相對於電容電感XC的百分比。標準的電抗係數是：例如5.5％、7％和14％。

問：什麼是電抗？

答：在電容器回路串聯扼流線圈。

問：什麼是載波（AF）檢出電路？

答：由一個初級扼流線圈和一個並聯諧振電路（次級扼流線圈和電容）並聯組成的元件。AF鎖相電路用於檢出供電部門加載的AF信號。

問：圍繞現代電能質量的管理要做哪些工作？

答：（1）提高電能質量要掌握電網狀況。要通過對電網的調查、分析、監測和評估，摸清係統的狀況、汙染的嚴重程度、汙染源的位置及汙染的特性。同時，要逐步建立和健全電能質量在線監測網絡，實施定期檢測和長期監測相結合的方式，並根據實際監測的結構繪製出電能質量汙染分布圖。以對電網的電能質量狀況有一個清晰的了解。

（2）提高電能質量要積極加強管理。積極加強電能質量的管理工作，製定針對性的管理製度和相關條例。根據電網電能質量遭受汙染的情況，區分汙染類型、強弱程度，根據輕重緩急和預防為主的原則製定整治計劃。同時，采取必要的措施和手段，力求做到新的汙染不再生產，對已存在的電能質量汙染分布情況及汙染源做到心中有底，並積極組織力量，做到有計劃、有步驟地重點突破和綜合治理。

（3）提高電能質量需要供用雙方共同努力。供電部門有責任向用戶宣傳維護電網電能質量地重要性，宣傳電能質量受到用電設備汙染後對公用電網和用戶自身用電造成地影響和危害，宣傳貫徹“誰汙染，誰治理”的原則和引導、協助電力用戶製定和落實電能質量汙染的治理方案、技術措施等。在確保電能質量提高的前提下，加強非線性負荷對公用電網汙染的預防措施和治理，關注並積極配合敏感負荷與嚴格負荷的電力用戶提出的電能質量指標的需求，並積極采取措施滿足電力用戶電能質量的需要。

問：為什麼諧波分量對無功補償是一個威脅？

答：電容（電容器）在帶有功率轉換設備的配電網絡中導致振蕩並引起電壓的畸變。振蕩的頻率取決於配電係統的參數。在某些環境下，因此，配電係統中電容器可能削弱電壓波形的質量。這樣的情況強化了配電係統中已經存的諧波（有時諧波分量被加倍）。同時，電容器承擔自己所產生諧波的額外負載。這個現象在作為無功電流補償的電容器上尤其嚴重。在電容器上增加負荷反映為對電流的更高的消耗。更高的電流消耗意味著熱過載，因此縮短使用壽命。

問：什麼是電力係統頻率？

答：電力係統頻率是指電力係統統一的一種允許參數，國家標準GB／T15945－1995《電力係統頻率允許偏差》規定以50HZ正弦波作為我國電力係統的標準頻率（工頻），並規定電力係統正常的頻率標準為50HZ±0.2HZ。當係統容量較小時，可放寬到50HZ±0.5HZ。但GB／T15945－1995《電力係統頻率允許偏差》中並冇有說明係統容量大小的界限，國內供用電規則中規定了供電局供電頻率的允許偏差：電網容量在3000MW及以上者為0.2HZ；電網容量在3000MW以下者為0.5HZ。實際運行中，我國各跨省電力係統頻率的允許偏差都保持在＋0.1～－0.1HZ。因此，電壓頻率目前在電能質量中*有保障。

問：諧波電流可能引起的事故？

答：非線性功率用電設備產生諧波電流—這是事實甚至連隔離變壓器和整流電抗都不能改變。一方麵諧波電流導致電壓諧波，另一方麵，這些諧波電流本身就是網絡上一個附加的負荷並且能顯著地導致電容器組的過載。在這種情況下發生諧振且諧波電流振蕩放大並導致一個更高的負荷是尤其危險的。

問：由諧波引發什麼故障？

答：電流諧波：電容器超載，尤其在諧振條件下電壓諧波：波紋控製係統的故障其它需要正弦曲線供電電壓設備係統的故障照明控製係統計算機和機床的掉電。

問：諧波分量在哪裡發生的？

答：隻要哪裡有諧波源（參看介紹）那裡就有諧波產生。也有可能，諧波分量通過供電網絡到達用戶網絡。例如，供電網絡中一個用戶工廠的運轉可能被相鄰的另一個用戶設備產生的諧波所乾擾。

問：諧波分量是如何產生的？

答：由於半導體晶閘管的開關操作和二極管、半導體晶閘管的非線性特性，電力係統的某些設備如功率轉換器比較大的背離正弦曲線波形。諧波電流的產生是與功率轉換器的脈衝數相關的。6脈衝設備僅有5、7、11、13、17、19…。N倍於電網頻率。功率變換器的脈衝數越高，*低次的諧波分量的頻率的次數就越高。其他功率消耗裝置，例如熒光燈的電子控製調節器產生大強度的3次諧波（150赫茲）。在供電網絡阻抗（電阻）下這樣的非正弦曲線電流導致一個非正弦曲線的電壓降。在供電網絡阻抗下產生諧波電壓的振幅等於相應諧波電流和對應於該電流頻率的供電網絡阻抗Z的乘積。次數越高，諧波分量的振幅越低。

問：電源櫃的構成及作用？

答：電源櫃由隔離變壓器、交流穩壓電源、UPS以及AC／DC組成給係統和交直流接觸器提供穩定、可靠的交、直流電源。