[摘 要]电能质量问题是指导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流或频率偏差，造成用电设备故障或误动作的任何电力问题。本文主要分析了电力系统电压偏差、频率偏差、和谐波产生的原因和抑制方法。同时重点分析了电力系统谐波问题的潮流计算，并从理论上详细找出了影响谐波的关键因素。最后，在电力部门不断提高电能质量提高用户用电体验的同时，本文也介绍了电力需求侧的不同节电技术。
　　[关键词]电能质量谐波节电技术
　　中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0296-01
　　一、概述
　　自工业社会以来，电力已经成为现代人类社会中不可缺少的重要能源之一。无论在工业生产还是日常生活中，电力用户对电力的可靠性及质量的要求都在不断提高。要提高电能质量，必须从电压、电流和频率在电能传输过程中受到的影响来考虑。在现在利用较多的交直交电力传输线路中，远距离高压线路、变压器、整流器、逆变器等部分都会对电力质量产生或多或少的影响。电能质量的降低拥有各种各样的原因，而这些问题需要用不同的方法来解决。对于电力需求侧，拥有良好的用电感受后也必须不断提高节电技术，提高电力能源使用效率。
　　二、电力系统电压偏差
　　1、电压偏差的危害
　　电力系统电压偏差超标会使照明设备的发光效率、光通量和使用寿命有不同程度的下降。端电压降低对于需要在重负荷下启动和运行的电动机的安全运行是十分不利的。不仅如此，端电压的降低会影响同步电动机的稳定性。而对于电力变压器，电压过低会使其过电流；而电压过高会使变压器电场增强，加快电老化。家用电器在低电压的情况下运行时会使电流增大，最后甚至导致其内部电机绕组烧毁；而电压过高则有可能损坏绝缘或由于励磁过大而过电流。综上所述，电压过高或者过低都会造成用电设备寿命减少甚至直接损坏。
　　2、电力系统电压调整
　　当线路传输功率时，电流将在线路阻抗上产生电压损耗，一般是指线路两端电压有效值之差。在电网线路、变压器等部件上进行电压传输室，电压损耗一方面与电网元件参数有关，另一方面决定于线路或变压器传输的功率。一般来说，在超高压电网中，因输电线路的导线截面较大，X远大于R，所以无功功率主要影响电压损耗的幅值，有功功率主要影响电压损耗的相角。
　　由上述分析可知，电压调整的主要着手点是进行无功功率的调整。发电机调压不需要附加设备，而是充分利用发电机本身具有发出货吸收无功功率的能力，不需要附加投资。在无功功率不足的系统中通常大量采用并联电容器作为无功补偿设备。最后现在应该大力推广和采用的方法还有使用有载调压变压器，这是在各种运行方法下保证电网电压质量的关键手段之一。
　　三、电力系统频率偏差
　　1、频率偏差的简单介绍
　　电力系统负荷的大小每时每刻都在不断变动，电源出力及其频率调节系统跟随负荷变化又有一定的惯性，致使系统频率总是处于变动的状态中。电力系统的频率和电压这两个电气参数间存在着紧密的依存和制约关系，只有在正常运行的偏差范围内，才有可能假定彼此的影响可以忽略不计
　　2、频率偏差的危害
　　系统低频率运行发电厂和负荷都有一定的影响。由图低频率运行时发电能力的变化曲线可以看出，在电力系统及其负荷容许的低频率运行范围内，水轮发电机组的运行不受什么限制。但是对于火力发电厂影响很大，尤其是高温高压厂。系统频率的下降，将导致电厂辅助机械出力减小，继而发电出力下降，从而使系统频率下降更大，对系统频率崩溃起着推波助澜的作用。点离场系统的高频率运行，是系统电源处理高于负荷在额定频率下消耗功率的一种异常工况。这种情况常常出现在事故解列后的系统中，若遏制不及时或者力度不够，则必将导致机组损坏、系统瓦解、电厂全停的重大恶性事故。
　　3、电力系统频率调整
　　频率调整的方法主要采用调频厂对电力系统进行频率的一次调整和二次调整。在一次调整中，系统的单位调节功率取决于两个方面，即发电机和负载，但是负载的单位调节不可调，所以只要将机组的调差系数整定的小一点或发电机的单位调节功率整定得大些就可保证频率质量。频率的二次调整就是手动或自动地操作调频器使发电机组的频率特性平行地上、下移动，从而使负荷变动引起的频率偏移可保持在允许范围内。
　　四、电力系统谐波
　　1、谐波的简单介绍
　　谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。电力系统谐波的主要来源是各种非线性负荷用户，用电设备产生的谐波电流注入电力系统，使系统各处电压含有谐波分量。此时电力系统处于非正弦状态下，相应的电力系统参数也需作出相应的改变。
　　2、谐波畸变的危害
　　非线性负载产生的谐波电流会注入到供电系统中。流入电容器组的电流会十分大，同时某一次谐波的含量特别，最终造成过载损坏的结果。谐波电流畸变会增加变压器的附加发热，甚至会使变压器过热而烧坏。谐波电压畸变会导致电动机内部旋转频率不同于转子同步频率，从而在转子中感应出高频电流，使电动机效率下降、发热、振动和产生高频噪声。这些谐波电流也对通讯线路产生干扰，同时也会造成电能计量误差。
　　3、谐波潮流计算
　　当系统中有非线性负载即谐波源时，作为基波潮流计算常用的牛顿-拉夫逊法能可用以求解此时的潮流，所要做的只是将发电机、变压器、输电线路等部分的等值电路参数分别乘上谐波次数或谐波次数的其他形式。发电机谐波电抗可表示为；变压器漏抗值，其谐波阻抗可表示为；输电线路中，单位长度阻抗。当网络接线复杂时，计算工作量较大，需有事先编好的计算程序才能求解。
　　4、电力系统谐波的抑制
　　由于谐波问题在有些电力系统中已经对电力系统和用电设备产生了严重危害和影响，所以世界各国十分重视和关心谐波问题，并研究出了很多抑制方法。在谐波源增加可控硅变换装置脉冲数是最基本的一种方法，也可适当改变供电系统的运行方式，并减少发电机产生的谐波。还有在电容器贿赂串接电抗器、安装交流滤波器、采用有源滤波器、较大供电系统熔炼和合理选择供电电压等常用的方法也可较大程度地抑制谐波。
　　五、电力需求侧节能技术
　　1、我国能源现状
　　在电力系统中电能质量不断提高的同时，电力需求侧也应不断发展节能技术提高能源利用率。随着我国经济的发展及近几年经济的持续增长，我国能源生产总量增加的同时，能源消费总量也逐年上升。一方面能源生产供应的持续增长，成为我国经济发展的重要保障；同时能源消费的增长也为世界能源市场提供了较为广阔的发展空间。另一方面能源生产供应和能源消费的增长也意味着能源消耗的加大，如果不能更合理地开发利用能源，必将对我国的生态环境、自然环境造成重大破坏，甚至是不可痊愈的创伤。
　　2、家用电器节能技术
　　现在家用电器使用较多且损耗较大的主要有照明、电动机、小型变压器、电加热系统和空调，对这些传统家电技术进行一定的改进从而使能量使用更充分是当今研究的重点。于是绿色照明技术、电动机系统节能技术、节能变压器、高效电加热技术、集中空调系统运行管理技术相应而生。其中离居民生活最近的绿色照明主要是指以提高照明效率、节约电力、保护环境为主要目的的照明设计、设备选用及控制方法，其工作包括开发并应用高光效光源等。
　　3、高耗能企业节能技术
　　高耗能产业和居民用电一样也是用电需求很大的电力用户，其中能源的浪费相应也很严重，寻求节能技术是高耗能产业提高生产水平的有效途径。电炉钢产业主要采用电弧炉废钢预热、强化用氢、集束射流氢枪和铁水热装等技术；电解铝产业则主要采用提高电流效率、降低效应系数等方法；水泥产业生料制备采用立式磨技术，并且采用高效节能的烧成系统，输送则采用机械方式。不同的高耗能产业都从生产的各个环节进行技术改进达到节电的目的。
　　参考文献
　　[1] 赵伟.电力需求侧节能技术.北京：中国电力出版社，2013.2.
　　[2] 程浩忠，文芊，张志刚，朱子述.电能质量.北京：清华大学出版社，2006.9.
　　[3] 【美】罗杰·杜根等.欧阳森译.电力系统电能质量（第三版）.北京：电子工业出版社，2013.8.