电能质量与节能技术综述

[摘 要]电能质量与节能技术问题越来越受到国内外的关泛关注。本文从电能质量的基本概念、电能质量及其对节能的影响、电能质量治理控制与节能效果等方面进行了综述；分析电能质量与节能技术的相关影响，探讨电能质量治理控制技术与节能效果，提出加强电能质量与节能技术研究、完善电能质量与节能技术相关标准的建议。

[关键词]电能质量；节能技术；标准

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.14.082

[中图分类号]TM711 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）14-0-01

1 电能质量的基本概念

从普遍意义上来讲，电能质量是指优质供电。但迄今为止，对电能质量的技术含义还存在着不同的认识，电力企业可能把电能质量简单地看成是电压（偏差）与频率（偏差）的合格率，并用统计数字说明电力系统的电能99%是符合质量要求的；电力用户则可能把电能质量笼统地看成是否向负荷正常供电；而设备制造厂家则认为合格的电能质量就是指电源特性完全满足电气设备正常设计工作的需要。相关文献中对电能质量的定义为：“导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差”。这个定义简明地概括了电能质量问题的成因和后果。

2 电能质量与节能的关系

电能质量与节能的关系，可以从两个方面来论述，一是控制电网电能质量会带来节能效益，二是节能技术对电网电能质量也有影响。

2.1 电能质量控制的节能效益

在各种控制电能质量的措施中，能带来节能效益的有两种：谐波抑制技术和无功补偿技术。

谐波治理带来的节能效益：谐波会在电网和各种电气设备（旋转电机、变压器等）上造成大量谐波功率损耗，高次谐波分量比低次谐波分量更容易引起损耗（但电网中高次谐波含量一般远低于低次谐波，谐波损耗主要还是由低次谐波引起）。因此，采用各种谐波治理措施消除公用电网谐波，可有效降低谐波功率损耗，带来重大节能效益。

无功补偿措施带来的节能效益：功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗有功功率的同时，所需的无功功率。对于农村用电负荷来说，主要是一些小型加工业及照明负荷，其中大部分设备为感性负载，其功率因数都很低，影响了线路及配电变压器的经济运行。通过合理配置无功功率补偿设备来提高系统的功率因数，从而达到节约电能、降低损耗的目的。

2.2 节能技术对电能质量的影响

节能技术对电能质量的影响主要体现在两个方面，一是各种节能设备的使用有可能恶化电网电能质量，二是各种扩展节能技术的使用也会导致电能质量变差，如并联电容补偿装置参数配置不合理引起的电网谐振、分布式发电技术引起的电网电压和电流的畸变。

目前得到广泛使用的节能设备有节能灯具、高效率空调和热泵、高效率电动机以及高效率烘干机等，它们都使用了电子开关技术。

3 电能质量治理控制与节能效果

下面简要介绍谐波抑制、无功补偿、电压调整以及频率调节等几种治理控制技术，并对电能质量控制的节能效果进行简单分析。

3.1 常规谐波抑制与无功补偿技术

常规谐波抑制与无功补偿技术，主要是无源型的LC滤波补偿技术，是最为广泛采用的电能质量治理控制手段，也是实施节能降损的主要途径。与该技术相关的研究内容有无功补偿量的确定、无源滤波器组的参数设计等。

3.2 自动电压控制技术

电压质量的控制是运行关注的重点。近年来，随着经济的持续稳步发展，系统负荷增长较快，电网结构日趋复杂，跨区域远距离输电的交流输电通道或交直流并联输电通道越来越多，在某些受端负荷中心动态无功备用不足和输电通道过于集中，增加了电压调控的难度，降低了系统运行电压的电压质量和合格率；在发生系统故障时，增加了全网电压失稳和崩溃的可能性。同时，电网运行损耗也将增大，降低系统运行的经济性。

3.3 串联补偿技术

串联补偿技术主要分两类。第一，固定串补（Fixde Series Compensator，FSC）。它是补偿度（补偿电容器组的容抗与补偿线路的感抗之比）固定的串联补偿装置。第二，可控串补（Thyristor Controlled Series Compensater，TCSC）。它是利用电力电子手段调节补偿度的串联补偿装置。

3.4 按频率、电压减负荷技术

按频率、电压减负荷普遍采用基于反映检测的稳定控制原理，即按照预先规划好切负荷的方案，包括切负荷频率、电压水平的确定，切负荷地点、切负荷量的确定以及合适的切负荷时间等，当系统发生严重故障扰动时，引起的系统频率、电压降低到预先给定的某个水平并经预定的时延后，实施切负荷。

3.5 电能质量控制的节能效果分析

第一，直接经济效益。主要表现为：减少功率因素罚款，甚至有功功率因素奖励；节约能源；提高企业利润。第二，提高企业内部设备运行的可靠性。主要表现为：电动机、电容器、电缆等故障率下降；电动机运行平稳；变压器温升下降，噪声明显降低；企业内部电子设备故障率下降，如计算机、数控设备等；减少生产性服务成本；提高企业的整体生产率。第三，对电网及周边用户的影响减少。主要表现为：系统供电变电所内电容器、变压器问题减少；周边用户用电设备故障率下降；用户投诉率下降。

主要参考文献

[1]李顺宗.电能质量与节能技术[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]林海雪.现代电能质量的基本问题[J].电网技术，2001（10）：5-12.

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