电能质量问题起因分析

(1)电力负荷构成的变化。目前，电力系统中存在大量非先行负荷:大规 模电力电子应用装置(节能装置、变频设备等)，大功率的电力拖动设备、直流 输出装置、电化工业设备(化工、冶金企业的整流)、电气化铁路、炼钢电弧炉(交、 直流)、轧机、提升机、电石机、感应加热炉及其他非线性负荷。另外，还存在 很多快速变化的冲击性负荷:如大型马达和马达群组、高层大楼的高速电梯、大 型娱乐场所的电飞车、汽车制造厂的电焊机、高速铁路、港口的起重机及其他快 速变化负荷。

C2)大量谐波注入电网。含有非线性、冲击性负荷的新型电力设备在实现 功率控制和处理的同时，都不可避免地产生非正弦波形电流，向电网注入谐波电 流，使公共连接点(PCC)的电压波形严重畸变，负荷波动性和冲击性导致电压 波动、瞬时脉冲等各种电能质量干扰。有资料分析显示，发达国家SO%以上的 负荷要通过电力电子装置供电，我国目前30%左右的负荷经过各类功率变换后 供用户使用，随着人们节能意识及环保意识的增强，该类负荷在我国将会迅速增 加。随着这些非线性、冲击性负荷的大量使用，电能质量问题将会更加突出，对 电网运行、敏感电气设备的影响和危害将更加明显，电力事故发生的可能性将逐 步表现为由电能质量不合格所引起。 <3)电力设备及装置的自动保护和正常运行。大型电力设备的启动和停运、 自动开关的跳闸及重合等对电能质量的影响，使额定电压暂时降低、产生电压波 动与闪变。发电机是公用电网的电源。当在发电机励磁绕组中通以直流电流，并 在磁极下产生按正弦分布的磁场时，定子绕组中将感应出正弦电动势，发电机输 出电压波形为争先波。

但这只是理想的情况。实际的发电机中，磁极磁场并非完 全按照正弦规律分布，因此感应电动势不是理想的正弦波，输出电压中也就包含 一定的谐波。这种谐波电动势的频率和幅值只取决于发电机本身的结构和工作情 况，基本与外接负载无关，可以看成谐波电压源。在设计发电机时，采取了许多 削弱谐波电动势的措施，因此，其输出电压的谐波含量时很小的。 变压器是电力电网的重要组成部分，它是联系不同电压等级网络不可缺少 的电气设备，广泛存在于各级网络中，其总容量远大于系统的最大负荷，但变压 器的励磁电流波形畸变较严重，其电流畸变主要由谐波导致。变压器的励磁回路 实质上就是具有铁芯绕组的电路。在不考虑磁滞及铁芯饱和状态时，它基本上是 线性电路。铁芯饱和后，它就是非线性的，即使外加电压是正弦波，电流也要发生畸变。饱和愈深，电流波形畸变就愈严重。