浅谈现代电力与电力污染

摘要：本文叙述了现代电力的特点，以及日益严重的电力污染。比较了电力污染与电磁污染的联系和区别。论述了一门新的边缘分支学科“电磁工程学”的形成过程概况。

关键词：电力污染 电磁工程学

《浅谈现代电力与电力污染》这个题目是现代工业引起环境污染这一现实引伸出来的。电能或电力是公认的清洁动力。但众所周知，它也存在着污染。电能已成为经济发展、社会生活的重要部分。随着电磁能利用范围的扩大与利用能量的日益提高，存在于地球上的电磁波不断地增强而且频带极宽。

这种电磁波与宇宙杂波相比较，对人类的社会生活和国民经济有着巨大的影响。它不仅直接影响到各个领域中电子设备的正常工作，使之信息失真，控制失控，更为严重的是，在大强度电磁辐射长期作用下，可使生物的生理、生态受到影响和危害，影响人的健康和活力。这也造成了环境污染，即所谓电磁烟雾。 随着电磁污染问题的日益严重，研究的深入与发展，解决的工程技术手段的进展、发展与完善，近二三十年新创立了一门边缘学科“环境电磁工程学”或“环境电磁兼容学”，在电磁与电磁控制领域内进行广泛而深入地研究与探讨。 我国学者赵玉峰先生在他所著《环境电磁工程学》一书中把环境电磁工程学的研究内容概括为以下九个方面：

(一)研究由于电磁能的利用范围不断扩大和不断发展带来的变化;

(二)研究电磁辐射在环境中的分布特点与规律，电磁与高温、高湿、放射性等多项的作用;

(三)研究电磁场对人体的危害和对武器装备、可燃性油、气类等的潜在危险性;

(四)研究电磁辐射所引起的工业干扰及其干扰特性;

(五)研究电磁场强度测定仪器、标准计量理论以及检测方法与操作技术;

(六)研究电磁和谐条件，制订工业干扰与辐射安全卫生标准;

(七)研究电磁辐射作用区域，探讨电子敏感仪器、导弹等武器装备以及燃性油的安全放置位置与距离;

(八)研究抑制技术与防护方案;

(九)研究与上述内容相应的理论。 从以上内容可以看出，就电力系统而言，电磁污染，相应的电磁环境学研究的是电力设备对周围电子设备的影响与防护。 本文讲的“电力污染”与相应这一问题提出的“电力环境”这一概念是指电力系统内部(包括电力用户的用电器具)某些元件产生的污染对与系统相连接的电气设备(通过地相连接的金属管道及构件)的影响与防护，以及对周围通信系统的干扰与影响。 现代电力的超高电压，特大电流形成强大电磁场对环境的污染日趋严峻了。这是电磁环境工程学的任务。电力工业的发展出现了新的情况、出现了新的污染。

一、机电设备容量增大，应用广泛，节省材料变得十分有意义。

二、电能的使用范围扩大，电力用户中涌进了大量的冲击、非线性负载及不平衡负荷，如电弧炉、电焊、电气化铁道等。

三、电力电子技术的发展，电力用户采用了大量时变控制的非线性元件，目前在各工业、交通部门及家用电器都得到越来越广泛的应用，我国国务院、国家科委已把推广使用电力电子技术作为我国的技术政策之一，这意味着我国供电系统的负荷已日趋非线性化与时变化。

四、高压直流输电因其独特的优点将会在电力系统中进一步发展使用。它不仅可作远距离大功率输电，它还可用于海底电缆送电;不同额定频率或相同额定频率非同步运行的交流系统之间的连络;用地下电缆向用电密度高的城市供电，系统互联或配电网增密时，作为限制短路电流的措施等等。

五、现代技术装备，要求高质量的电能，电能质量，包括电压、频率与波形。电能的质量不仅直接影响用电器具的使用效能，而且它影响到整个国民经济的整体效益以及我国产品在国际上的竞争能力，这些不良影响或危害可以归纳为以下八个方面：

1、激发谐振，引起破坏性的过电流与过电压;

2、产生附加功率损耗，降低效率;

3、引起发热，加速绝缘老化，缩短设备使用寿命;

4、使测量仪表误差增加，影响监控效果与经济效益;

5、使自动装置失灵，控制失控，使设备不能正常运行;

6、使继电保护不能正确动作一误动或拒动;

7、大的有功和无功冲击，造成电压和频率的大幅度波动，将会造成负载，甚至系统的不稳定;

8、电压闪变，恶化工作环境，有害人体健康与工作效率。 这些影响已经严重影响电力用户和供电网的正常工作，并已造成了严重的损失，从近年来国内外的文献看来，电力污染的概念已经大大扩展了，近十几年间电力谐波的研究，更准确一点说电力污染的研究，已经超过了电力系统(习惯上)的范畴，并已形成自己特有的理论体系、分析研究方法、控制与治理技术、监测方法与技术、限制标准与管理制度。

近一段时期以来，对于电力污染的研究，着重在以下几个方面：

1、新污染源模型的建立以及提高模型的精确度，重点在非理想状态下的模型与随机性模型。

2、提高供电系统模型的精度。电力污染与其它污染相比有个突出的特点，与供电网关系十分密切。畸变波及暂态波在电网上传播取决于电网参数，它可使畸变受到抑制，也可使畸变放大。模型考虑了不同频率电流下的电阻、电感，计及驻波效应的长线模型，计及布置不对称的三相网络模型等。

3、把在网络理论基础上建立起来的网络分析法有效地利用于谐波分析，把频域分析与时域分析结合起来，从傅里叶分析发展到小波分析，把确定性分析与随机分析结合起来。

4、在测量方法与测量技术上有了较大的发展，已开发了新型测量仪器、监测系统、并向多功能、智能化方向发展。

5、在研究污染影响及设备可容度的基础上，制订并完善了一批限制标准与管理法规，并正在组织贯彻执行。

6、在污染治理上，提高电能质量，继续改善原有治理方法与手段的同时，开发新的装置并提出了一些新的思路。如基于闭环控制的自动调谐滤波器，并联滤波器与串联滤波器配合使用，无源滤波器与有源滤波器结合组成的混合补偿装置可以起到取长补短的效果，把波形补偿与相位补偿结合起来;将常规静止无功补偿(SVC)、滤波器与动态功率补偿滤波器(DPF)结合起来可获得非线性、非周期复杂畸变的最优控制，使功率因数为1，谐振最小，电压稳定，负载最优。这样就将污染治理与电网运行控制结合在一起了。

7、有关电力污染及电能质量的新理论，概念、定义有了新发展，对一些问题和术语进行了讨论。

基本结论：

电力污染随着现代电力的发展不断出现并日趋严重。电力污染与系统关系密切，实质上是电能质量问题，涉及面广，具有独特的复杂性，难于认识并难于治理。电力污染也随着技术的发展可以得到有效的控制，并最终将与电网运行控制结合起来。电力污染的理论发展与实践，逐步形成自己的理论体系与工程实践，并因此而形成一门新的边缘分支学科一电力环境工程学。

参考文献：

1吴竞吕编著，供电系统谐波，中国电力出版社，1998年;

2陆廷信编著。供电系统中的谐波分析测量与抑制，机械工业出版社，1990年：