摘要：电能作為日常生活中不可缺少的能源，其质量高低在一定程度上体现出一个国家的发展水平。随着现代电网体系的丰富和完善，一些非线性器件的连入给电能质量带来不可忽略的影响。因此，全面研究电能质量无论对企业还是用户都具有重要意义。

1 电能质量的概念

电能质量指的是电力系统中的优质供电，包括电压和电流质量、供电和用电质量。电能质量问题主要包括电压和频率偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、瞬态或暂态过电压、谐波等导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差。

2 电能质量问题产生原因

电力企业加大对先进电子技术的使用以提高供电自动化水平，但电能质量和一些设备不适应，如果计算机的计算值出现偏差，电能的质量就很容易出现降低的情况。

大功率、大负荷的电气设备，非线性和具有冲击性的负荷使电力系统的供电结构发生很大的变化，这些设备降低了电能质量，使得电力系统产生过度的消耗。

除此之外，部分电力企业为使用户满意度增加，改变了传统的电力管理模式，允许用户简单控制供电，但由于用户对此缺乏充分的认识，一些错误的使用方法影响了供电的安全性和稳定性，降低了电能质量。

3 电能质量指标

3.1 电压偏差

通常，实际电压偏离额定电压的百分比称为电压偏差。无功功率传输是造成用电设备偏离额定电压的主要原因。无论是用户负荷的变化还是电力系统运行方式的变化都会给实际电压带来偏差。一般来说，偏离程度越大、持续时间越长造成的电压偏差越大。供电电压偏差标准规定，当供电电压≥35kV时，电压偏差不能超过±10%；当供电电压≤10kV时，电压偏差不能超过±7%；220V单相供电电压的电压偏差范围为10%～7%。

3.2 电压波动和闪变

电压波动是指电压幅值不超过0.9～1.1的随机变动或者有规律的波动。闪变是对灯光照度波动的视感。用电设备是冲击负荷或波动负荷、系统发生短路故障、系统设备自动投切时产生操作波的影响、系统遭受雷击等原因都会造成电压波动。

3.3 频率偏差

在电力系统中，系统的频率偏差指的是系统正常工作时的系统频率实际值与标称值之差。我国电力系统规定，正常频率偏差范围为±0.2Hz，当系统容量较小时，频率偏差值可达±0.5Hz。

3.4 谐波

傅里叶级数分解周期性的非正弦电量，得到的一系列大于电网基波频率的分量定义为谐波。谐波的产生加大了电力企业的运行成本，降低了电网的供电可靠性，影响通讯系统的正常工作，严重时还会造成恶性事故的发生。

3.5 三相电压不平衡

电力系统中的三相电流或电压幅值不一致且幅值差超过规定的范围即为三相电压不平衡。三相不平衡的程度称为不平衡度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值得百分比表示。电网的谐波、大容量非对称电荷的接入、系统故障等原因都会造成三相电压不平衡。

4 改善电能质量的设备

4.1 不间断电源

UPS即不间断电源，是将直流电转换成市电的系统设备，通过蓄电池与主机连接，利用主机逆变器等模块电路实现提供稳定、不间断的电力供应的作用。在市电运行正常时，不间断电源将市电稳压后传输给用户端使用；当市电发生中断时，不间断电源可以利用逆变转换将储备的电能转换成220V交流电提供给用户使用。

4.2 静止无功补偿器

为抑制电压闪变，可以在配电系统中接入动态无功功率补偿装置——静止无功补偿器（SVC），是一种很成熟的FACTS（柔性交流输电系统）装置。但是静止无功补偿器需要配备滤波器以抑制其产生的諧波给环境带来的污染。

4.3 动态电压调节器

动态电压调节器（DVR）是一种电压源逆变型补偿装置，将其串联在电源和负荷之间，可以提供串联补偿电压，从而解决电力系统中由于扰动带来的电压不平衡、谐波等问题。

4.4 有源电力滤波器

有源电力滤波器（APF）能够快速跟踪补偿不同大小和频率的谐波，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置。有源滤波器相比无源滤波器，具有治理效果好，可以同时滤出高次谐波，不会引起谐振等特点。

5 研究电能质量的意义

电能质量问题对电气设备的影响主要体现在性能指标上。电压和频率偏差、电压波动和闪变、谐波、三相电压不平衡均会影响工厂用电负荷中的主要成分——异步电动机，造成电动机发热从而影响产品的生产质量。谐波会使变压器、电缆等设备过热，并且使设备的使用寿命缩短，谐波还会增加网损。电压的波动和闪变会使影响电机的转速，造成电机不正常运行，降低产品质量。三相电压不平衡会影响继电保护装置，也会造成电机发热和振动。

改善电能质量对于电网的正常运行和满足用户的需求具有重要意义。良好的电能质量给电力设备的正常运行提供了条件，使电力系统得以正常运行，从而提高了国民经济的总体效益。

参考文献：

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作者简介：宫文秀（1996），女，汉族，山东青岛人，本科在读，研究方向为电气工程及其自动化。