电能质量的定义和内容详解

由于供用电双方的角度不同，术语“电能质量”对双方也就有不同的含义。一般而言，电能质量表现为电压、电流或频率的偏差。广义上说，电能质量问题实际上就是服务质量问题，它通常包括供电可靠性、供电质量和提供与前两项相应的信息三项内容。

而在目前对广大电力用户而言，所接受的狭义的定义则如下：

1）电力系统可以通过提供电能维持负荷正常运行，而不对负荷造成干扰或损坏的能力；该能力主要以接入点电压的质量作为标志；

2）负荷可以在不对电力系统造成扰动或降低电力系统效率条件下运行的能力，该能力主要（但不唯一）以电流波形的质量进行衡量。

这里需要指出的是，由于所谓电压质量通常是在电气上位于所考察的供电点上游的所有电源的综合作用的结果，而电流质量则是电气上位于供电点下游的所有负荷的综合作用的结果，所以增加了问题的复杂性。实际上，这两个问题是紧密相关的，是一个问题的两个方面，它们通过系统和负荷阻抗相互联系，很难将两者截然划分。实践中，由于电力系统中电流的畸变均是非线性负荷作用的结果，所以可以将二者统一归结为电压质量问题，因此本书中所谓的电能质量问题即是电压质量问题。

还应当指出的是，目前并没有一个统一的电能质量定义。国际电工委员会（IEC）标准对电能质量的定义：电能质量指的是保证在正常工作条件下向用户所提供的电能的连续性和电压的合格性（包括对称、频率、幅值和波形）等一系列参数。美国电气与电子工程师协会（IEEE）关于电能质量的定义，则是指对于敏感设备的供电和接地是否满足设备运行的需要。欧洲标准中EN50160则强调供电电压的特性。(www.xing528.com)

电能质量包括电压质量和电流质量，进一步分类，电压质量包括电压偏差、电压频率偏差、电压不平衡、瞬变现象、波动与闪变、暂降（暂升）与间断、电压谐波、电压陷波、欠电压和过电压等。电流质量包括电流谐波、间谐波、次谐波、相位超前与滞后、噪声等。

谐波问题是电能质量问题的又一个重要领域，从电力系统中提取非正弦电流的非线性负荷通常被分为“确定性谐波产生负荷”和“非确定性负荷”两类。所谓“确定性”（Identified）指的是电力公司通常对用户安装在配电系统的大功率非线性负荷需要逐一加以确认，大功率的整流器、周波变流器和电弧炉等产生大量谐波电流的非线性负荷属于典型的确定性负荷。此时电力公司就可以确定大功率非线性负荷用户的供电点，以及各个用户所产生的谐波电流数量。

单个小功率的电子设备，如电视机、计算机之类的前端变流器作为电网和设备之间的接口所产生的谐波电流对于电力系统而言，是完全可以忽略的。但由于此类装置的数量巨大，以及应用的同时性强，所以已经取代工业设备成为配电系统中谐波的主要来源。而此类设备通常就可以认为是非确定性谐波产生负荷。虽然2000年版的IEC 61000-3-2中特别将此类负荷列为D类，并作出了较为严格的规定，但目前在国内还没有得到足够的重视。

谐波放大问题是另一个与谐波相关的问题。日本的测试结果表明，市中心区6.6kV配电系统的电压在夜间轻负荷条件下的5次谐波含量高达7%。而这在很大程度上是由于线路阻抗和功率因数校正电容（包括无源滤波器）之间的串并联谐振造成的。这说明对于谐波治理问题，除了需要对谐波电流进行补偿之外，还需要考虑对谐波在配电系统中的传播进行阻尼。

此外，无功问题是影响电能质量的另一个重要内容，其与电压闪变、频率偏移、三相不平衡等稳态电能质量问题密切相关，同样会对用户设备的正常运行造成巨大的负面影响。本书将着重关注电能质量中的谐波与无功问题。