電能質量對工廠電氣設備運行性能的影響摘要本文敘述了電網中影響電能質量的過電壓、欠電壓、電壓不平衡度、電壓波動和閃變、電壓諧波等幾個主要因素，分析了這些因素對電氣設備運行性能的影響，指出節約電能不僅是采用一兩件節能產品和設備，也要從關心電網電能質量入手。要從根本上提高電能質量減少消耗和浪費，保障用電的安全性，不僅是供電者的責任也是電力用戶的責任。前言當前我國的國民經濟正處于高速發展時期，工業生產對電力的需求也處于快速增長的階段。國內工業生產用電量的平均增長速率已超過了國民經濟的增長，也超過了電力發展建設的速度。電網供電能力難以滿足用電需求，供求矛盾突出;供電能力的不足已成為國民經濟發展的“瓶頸”供電的相對缺額，使得有些地區電網在電力供應過程中電壓波動大、供電質量難以穩定。在用戶側各工業企業各自為政形成“散戶”現象，使得電力管理的難度加大:01、各種大容量用電設備隨意地的“投入”"切除"，這對本就蒲弱的電力供應網絡形成負荷沖擊造成電網電壓的波動使供電質量難以穩定。02、用戶不確定負荷的使用(如:單相負荷的大量使用或是帶有整流器的負載等)以及電網可能出現的斷相故障，造成供電電源的不平衡度加大。上述都是造成供電質量難以穩定和難以控制的因素。反過來供電質量的波動又可對工業企業用電設備造成相對影響，特別是對占工業用電80%左右的交流電動機的正常運行影響為最大，輕則損壞設備重則造成事故嚴重影響企業的安全生產。本文就電能質量對工廠電氣設備運行性能的影響作一分析。影響電網電能質量的幾個主要因素1、過電壓和欠電壓過電壓和欠電壓是電網中常見的影響電能質量的一種不正常運行現象。由于電網電壓不可能始終穩定在一個額定的指標上，因此正常運行中電網的運行電壓始終是圍繞在額定值附近上下波動。當這一波動是在規程規定的范圍內，我們就認為電能的電壓質量是正常的，否則就是不正常的。過電壓和欠電壓是一個相對的概念，當運行電壓高于額定值且超過上限的規定值時，我們就稱為過電壓;而低于額定值且超過下限的規定值時，我們就稱為欠電壓。一般易出現在如下的幾情況中:1)電網的短路容量不夠大電網的短路容量較小時(相對于網內用電負荷)，當用電負荷的大量增加或大量減少(如白班工作制或兩班工作制的單位較多)時，均會造成電網電壓的大幅度波動并超過規定值。而這種情況在某些區域變電站未擴容之前容易出現。2)電網內短時工作的重負荷較多當電網內短時工作的大型機械(非連續工作的機加工設備)啟動投入或退出運行時，對電網潮流分布影響較大，造成電網運行電壓的大幅波動。2、三相電壓的不平衡度當電網中有不對稱負荷或三相負荷不平衡時會導致電網中出現三相不對稱的負荷電流，這種三相不對稱的負荷電流在對稱的系統內電抗上產生不對稱的電壓降，導致負荷終端的電壓出現不平衡。另外，當電網出現異常故障(例如一相或兩相斷線或發生單相接地故障)時，會在三相電壓中出現負序分量和零序分量，此時也會導致負荷終端的電壓不平衡。三相電壓的不平衡度是用負序分量比正序分量的百分數表示的。3、過電壓和欠電壓電壓波動和電壓閃變是兩個不同的概念。1)電壓波動指電網電壓的幅值在一定范圍內有規則的變動。這種波動有時是因某處電網的短路容量不夠大，而用戶有較大的交流電動機、大型的電力機車運行、大型電加熱負荷投入或切除時造成電網內電流短時的較大變化，較大變化的負荷電流在電力系統的內阻抗上產生較大變化的電壓降，從而導致用戶終端電壓的波動。2)電壓的閃變在電網中能引起電壓閃變的因素較多，如:1)當用戶有大型交流電動機(電動機容量相對于電網的短路容量而言)直接在電網中啟動時或大型的沖擊負荷出現時，較大的沖擊電流在電網內短路阻抗上產生較大的沖擊電壓降，從而引起電網內的電壓產生短時的波動。2)電網內某處發生瞬間短路時，較大的短路沖擊電流會引起電網電壓的閃變。4、電壓諧波造成電網電壓中出現諧波分量的因素有兩個方面：1)用戶方面大量使用工作在非線性狀態的電力電子設備。由于電力電子技術和計算機技術的迅速發展，使基于微處理器控制的電力電子設備，如:變頻器、UPS電源、計算機系統得到迅速普及和發展;另外各種家用電器中的開關電源、日光燈電子鎮流器等均為非線性電氣設備的大量使用。2)電力系統中如電力變壓器、交流電動機等有鐵芯繞組的設備，在運行電壓較高時使鐵芯磁通的工作點進入非線性區域形成非線性負載，這時在非線性條件下產生的諧波電流向電網倒輸，造成電網中含有諧波電壓。因諧波形成的因素很復雜，故電網中各次諧波含量在不同時間段內是不同的，這對電網的運行管理也提出了更高的要求。電能參數對交流電動機運行性能的影響過電壓和欠電壓對電動機運行性能的影響1）過電壓對電動機運行性能的影響當電網電壓處于過電壓運行時對交流電動機的運行安全將造成兩方面的影響。1)過電壓運行能使電動機鐵芯損耗加大使鐵芯過熱交流電動機鐵芯特性的設計，通常都使電流與磁通的工作點處于磁化特性飽和前的拐點處。這種將工作點設計在拐點的目的在于節省鐵芯材料。因為工作點離飽和區越遠，在磁通量不變的情況下所需要的鐵芯截面積越大，即要產生的同樣的磁通量所需要的鐵芯材料越多。在滿足使用的條件下，一般都將工作點選擇在磁化特性的拐點處。2）欠電壓對電動機運行性能的影響當運行電壓較低時，可能使電動機處于過電流運行。因為當電網電壓低于額定電壓時，在電機鐵芯特性上表現的是磁通量的減少，使工作點離開飽和區。這對變壓器一類靜設備的運行性能沒有什么影響，但對交流電動機這種輸出轉矩帶動工作設備運轉的電器設備，就不能忽視其影響。這一點我們可以從交流電動機轉矩與端電壓的關系式入手分析:電動機的電磁轉矩直接與電動機的外加電源電壓U的平方成正比，因此當電源電壓下降時其轉矩的下降是很快的。在外部工作機械軸功率不變的情況下，電動機會因轉速的降低使轉差率升高，導致電機工作電流升高;當電動機處于高負載率運行或是電源電壓下降較多時，可造成電動機運行電流超過額定電流，使電動機過熱而降低使用壽命，嚴重時會使電動機堵轉而損壞。三相電壓的不平衡度對電動機運行性能的影響當電網中出現三相電壓不平衡時會在負荷中出現3種序分量電流;即正序電流分量11、負序電流分量12和零序電流分量10。交流電動機的定子接線有形和Y形兩種接線方式，不論哪一種接線方式，其中性點都不外引接地也不與中性線相連接。因此在三相交流異步電動機的運行中不存在霉席電流分量，只有正序和負序電流分量。電壓波動和閃變對電動機運行性能的影響運行電壓的大副波動或閃變時可能使電動機失去穩定運行條件。交流電動機在運行中最怕電網電壓的大幅度波動，大的電壓波動有可能造成交流電動機的堵轉而燒毀電動機。當交流異步電動機在正常運行負荷較重時，遇到電網電壓的大副波動而使電動機的最大轉矩低于機械負載的工作轉矩，電動機的工作點便落入不穩定區;電動機一但進入不穩定區而電壓的恢復又不及時，則電動機只有形成堵轉，其結果有可能燒毀電動機導致出現不應有的事故。結語本文介紹了電網中的幾個主要電氣參數及對電網供電質量的影響。通過分析說明了這些參數的穩定與否既決定了電網的供電質量也決定了用戶在用電過程中的安全性。同時分析了占用電負荷80%以上的交流電動機，在這幾個主要電能參數影響下的運行性能;分析結果指出這些參數的不穩定，導致電