電能質量問題
配電系統是電力供應的中樞，電能質量的好壞和可靠性及穩定性直接影響用戶的用電設備運行。配電系統作為用戶的電源，其理想的運行狀態是電壓、電流以固定頻率的正弦波傳輸。這些由于電壓、電流或頻率偏差(電壓波動、閃變、頻率波動、諧波、功率因數低、三相不平衡等)引起的設備工作異常或損壞的任何電力問題，都屬于電能質量問題。
常見的電能質量問題
電壓質量問題
電壓質量主要以頻率質量指標和電壓質量指標來衡量。包括電壓允許偏差、電壓液動和閃變、三相電壓不平衡度、瞬時過電壓與暫態過電壓等。
諧波問題
電網中的諧波主要指頻率為基波頻率整數倍成分的電量。諧波是造成電網電能質量污染的重要原因。
功率因數低問題
功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數。功率因數越低，有功功率就越小，同時無功功率越大，使供電設備的容量不能得到充分利用。
電能質量的危害
電壓波動的危害
IT設備:當代按壓波動超過40%，持續時間超過12個周波(0.24S)時，導致數據丟失。數控設備:當電壓低于10%額定電壓時、持續時間超過2~3個周波時，可能導致保護性停機。
閃變的危害
連接在系統中的精密設備無法正常工作。
諧波超標的危害
●設備過熱、中性線電流過大、斷路器誤動作。
● 功率因數下降，損耗增加，電費增加。
●供電波形產生畸變，精密設備工作異常。
●可能導致并聯補償電容器鼓肚、爆裂。
●測試計量器具.顯示不準。
●干擾通信系統。
功率因素低的危害
低的功率因素意味著負荷電流要遠大于系統緊緊提供的有功功率時的值，用戶不僅要承擔增加輸電線路、配
電變壓器的電纜容量的費用，而且還要支付由此增加的損耗費用。
三相不平衡的危害
不平衡引起的系統故障日益嚴重。特別是對電流電弧爐、單向供電的電氣化鐵道牽引機車等大容量的不平衡負荷，其負序問題更為突出。
電網的諧波污染
理想的供電應是單一恒定頻率與規定幅值的穩定電壓。當正弦波電壓施加在非線性負載上，電流就變成了非正弦波，非正弦波電流在電網陽抗上產生壓降，會使電壓波形也變為非正弦波。對非正弦波作傅立葉級數分解，其中頻率與工頻相同的分量稱為基波，頻率大于工頻的分量稱為諧波。
隨著各種新型、高效、多功能用電設備的不斷出現，這些非線性電氣設備使電網電壓、電流波形實際上是不同程度畸變的非正弦波。
如今廣泛使用的負載大部分為非線性負載，如UPS.電梯，空調、節能燈、復印機、計算機、家用電器等。這些非線性負載會產生大量諧波電流并注入電網中，使電壓波形產生畸變。這種電壓諧波污染會對電網和用電設備產生嚴重的危害。尤其是非線性負載中的沖擊性1波動性負載，比如:電弧爐、焊接設備等，在運行中不僅會產生大量的諧波，而且造成電壓波動、閃變和三相不平衡等電能質量問題，危害電網的安全運行。
諧波限值標準
公用的諧波標準
根據《電能質量公用電網諧波》(GB/T 14549- 1993)，公用電網(380V系統)諧波電壓(相電壓)限值見下表(部分) ;
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電網標稱電壓KV |
0.38 |
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電壓總諧波畸變率% |
5.0 |
| 各種諧波電壓含有率：% |
奇數2.0 偶數2.0 |
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標稱電壓（kv） |
基準短路容量（Kvar） |
諧波次數及諧波電流允許值（A） |
||||||||||||||||||||||||
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0.28 |
10 |
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
||||||||||||||||||||||||
|
0.38 |
10 |
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諧波危害的現象
變壓器的不良表現
諧波可以引起變壓器的芯損和銅損。變壓去通常按50Hz的相電流負載設計。由于渦流和磁滯現象，高頻率的諧波電流使芯損增加，與同樣的基波電流相比產生更多的發熱。
斷路器的誤動作
由于諧波的存在，可能引起斷路器的誤動作或拒動。
母線和接線板的過熱
中線母線和尺寸是按照電流的額定值設計的，并不包括諧波引起的附加負載。如果存在三次奇數倍諧波，會引起中線導體過載，過熱，甚至存在重大的火災隱患。
電氣柜的震動
按50Hz設計的配電柜在高頻諧波電流產生的磁場下會發生機械諧振。諧波頻率下的諧振會造成配電柜震動并發出嗡嗡的聲音。
計算機控制設計死機
由于諧波的拼了吧與計算機、PLC等設備的工作頻率非常接近，從而嚴重干擾齊正常工作，經常會出現死機、數據丟失、系統重啟等現象。
精密設備的干擾
由于高次諧波的干擾會照成高精密設備(如CT機，大型計算機，EIB.控制機房等設備)的運行故障。
通訊系統中的音頻干擾
通信系統經常提供諧波問題的首要線索。通訊電纜通常與中線導體并排敷設。中線導體中三次奇數陪諧波對通訊電纜產生的感應干擾，可以在電話線中聽到。
樓宇建筑中的諧波
諧波的前兆在整個配電系統都可以顯示，二不一-定非要在諧波源。例如:熒光燈照明系統的諧波可以回流到配電變壓器中甚至到達它的一.次繞組中。這個變壓器可能處于良好的工作狀態，但還是會對其他負載產生諧波的損壞。
關于無功補償正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行。
但是從發電機和高壓輸電線供給的無功功率遠遠滿足不了負荷的需要，所以用戶內部要設置一些無功補償裝置來補充無功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設備才能在額定電壓下工作。
無功功率不足的后果
無功功率不足，導致功率因數低，增加了供電線路和變壓器的有功功率損耗，而為了減少損失則必須增大供電線路的導線截面，增加投資。
功率因數低，影響了電網里的發電和輸、變電設備的能力，降低了發供電設備的有效利用率。
功率因數低，增加了電網的電壓損失，影響供電電壓的質量。
增加部分企業的電費支出，加大生產成本。
COS中與PF
功率因數常用COS中表示COS體現的是基波功率因數，用功率因數表可以測算得到。PF值體現的是計入諧波分量的綜合功率因數。有諧波存在時，PF<COS中， 因此，僅用COS中控制無功補償設備的投入是不夠的。未來趨勢是改用PF表測算功率因數。當供電部分用PF表考核時，不運行諧波治理，功率因數很難達標。用戶要解決電能質量問題，需要諧波治理、無功補償雙向。
諧波的危害電力側諧波
電力側諧波主要是指由于大型電力設備，如電弧爐，整流器，變頻器等產生的諧波。主要損害作用于電力傳輸網，配電系統，變壓器，電容器，斷路器等電力設施。
危害特點:諧波能量大，對設備有明顯物理損害，對控制設備干擾不大。
用戶側諧波
用戶測諧波主要是指由于工業，商業用戶的計算機，家用電器，變頻空調，計算機等產生的諧波。主要作用于控制設備，如PLC,計算機，精密檢測儀器等。
危害特點:諧波能量小，對設備無明顯物理損害，嚴重干擾控制設備的正常工作。
主要諧波源
變頻器
由于工業場合大量變頻器的應用，在節能的同時產生的大量諧波，而且變頻器的數量眾多，諧波疊加后對工業設備產生相當大的危害。
類似的諧波源有調光柜，中頻爐等。
UPS類設備
UPS的工作原理不可避免地產生大量諧波，這一點在UPS機房，通訊機房等經常遇到。類似的諧波源有EPS,太陽能逆變器，風能逆變器。
節能燈等
在帶有電箱非線性負載(如;節能燈)的三相四線制系統中，三次奇數倍譜波無法抵消，而是在中線導體相加。如果一個系統存在許多這樣的負載，那么中線電流就會太大超過任何一相的電流，因為中線沒有斷路器保護，這將非常危險。
計算機等設備
計算機，PLC等精密設備的開關電源主要產生的是高次的用戶側諧波，但是由于計算機的數量龐大，疊加后對精密控制設備產生嚴重影響。
