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(cè)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(dòng)與閃變、三相不平衡、瞬時(shí)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(gè)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(duì)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(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)環(huán)境越來(lái)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(lái)看，越來(lái)越多的電力電子裝置使電力系統(tǒng)的非線性負(fù)荷明顯增加，諧波污染加重，電弧爐、大型軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等沖擊性、波動(dòng)性負(fù)荷的運(yùn)行，不僅會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，還會(huì)產(chǎn)生電壓波動(dòng)、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(shí)際工程應(yīng)用，調(diào)速電機(jī)以及無(wú)功功率補(bǔ)償電容器也大量投入運(yùn)營(yíng)，這些設(shè)備的運(yùn)行使得電網(wǎng)中電壓和電流波形畸變?cè)絹?lái)越嚴(yán)重，諧波水平不斷上升。

 

另外，微網(wǎng)接入也會(huì)對(duì)配電主網(wǎng)帶來(lái)電能質(zhì)量問題，配電主網(wǎng)的電能質(zhì)量問題也會(huì)影響微網(wǎng)的供電質(zhì)量，因?yàn)槲⒕W(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(wú)功與電能質(zhì)量的關(guān)系

（1）無(wú)功對(duì)變壓器損耗的影響

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

（2）無(wú)功對(duì)線路損耗的影響

線路的負(fù)載中存在大量感性負(fù)載，在輸送同樣的有功功率下，負(fù)載電流會(huì)提高，而線路損耗與電流的平方成正比增加，無(wú)功補(bǔ)償可使補(bǔ)償點(diǎn)以前的線路中通過的無(wú)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(wú)功對(duì)異步電動(dòng)機(jī)損耗的影響

異步電機(jī)所耗用的無(wú)功功率包括一定負(fù)載下無(wú)功功率增加值和空載時(shí)的無(wú)功功率和兩部分。所以要減少異步電動(dòng)機(jī)的功率損耗，就要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。

由上所述，在電網(wǎng)運(yùn)行中，做好無(wú)功補(bǔ)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(duì)電力變壓器損耗的影響

諧波電流會(huì)使變壓器銅耗增加，從而引起局部過熱，振動(dòng)，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(duì)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(fù)荷，當(dāng)系統(tǒng)中的無(wú)功補(bǔ)償電容器組投入時(shí)，注入電容器組的諧波電流大會(huì)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(duì)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(duì)電力電纜損耗的影響

諧波會(huì)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(duì)設(shè)備損耗的影響

高頻諧波電流流過導(dǎo)體時(shí)，由于集膚效應(yīng)，會(huì)使導(dǎo)體對(duì)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(duì)的是，近年來(lái)，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)、可編程邏輯器件、可調(diào)速驅(qū)動(dòng)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(fù)荷卻與日俱增，其特點(diǎn)是對(duì)電壓暫降十分敏感，往往幾個(gè)周波的電壓暫降或供電中斷都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備跳閘，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)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(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。

 

無(wú)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(jì)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(jì)損失取決于生產(chǎn)中斷的持續(xù)時(shí)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(dòng)力的浪費(fèi)

?停工期間閑置人員的人力成本

?重啟動(dòng)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(huì)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(yùn)行造成的提前老化

?無(wú)法實(shí)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(duì)于維護(hù)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保障工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、保證科學(xué)實(shí)驗(yàn)等具有十分重要的意義。對(duì)用戶側(cè)來(lái)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(dá)標(biāo)而產(chǎn)生的罰款，也可以有效節(jié)約電費(fèi)，還可以保證設(shè)備安全穩(wěn)定高效運(yùn)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(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，而且對(duì)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(lái)的經(jīng)濟(jì)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(píng)估報(bào)告。

5、為敏感企業(yè)提供電能質(zhì)量耐受力評(píng)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(jì)損失。

6、為園區(qū)能源用戶提供定制的電力服務(wù)，進(jìn)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(fèi)收入相當(dāng)。在敏感行業(yè)中，電能質(zhì)量問題的成本會(huì)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(shí)，電能質(zhì)量治理設(shè)備的投資費(fèi)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(jì)值和各種指示對(duì)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(dú)進(jìn)行校核。