一. 前言

電能從產(chǎn)生到使用的完整過程，可以清晰地分為四個(gè)主要階段：發(fā)電 → 輸電 → 配電 → 用電。首先發(fā)電廠將各種一次能源（如煤炭、水力、風(fēng)能、核能、太陽能等）轉(zhuǎn)化為電能；然后將發(fā)電廠產(chǎn)生的大量電能，高效、低損耗地輸送到遠(yuǎn)方的負(fù)荷中心（城市、工業(yè)區(qū)）；接著將高壓輸電網(wǎng)絡(luò)送來的電能，逐級(jí)降壓并分配到最終用戶所在的區(qū)域；最后電能到達(dá)用戶電表后，為用戶的各種用電設(shè)備提供動(dòng)力，用戶側(cè)將電能通過室內(nèi)布線，驅(qū)動(dòng)照明、電視、空調(diào)、冰箱、電動(dòng)機(jī)等各種電器設(shè)備，轉(zhuǎn)化為光、熱、聲、機(jī)械能等，完成整個(gè)的服務(wù)。整個(gè)過程，通過發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，利用變壓器提升電壓進(jìn)行遠(yuǎn)距離低損耗傳輸，再通過配電系統(tǒng)逐級(jí)降壓精確配送，最終由無數(shù)用電設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化為我們所需的各種形式的能量。

二. 電能質(zhì)量產(chǎn)生的主要原因

2.1. 大型負(fù)載的啟停與劇烈波動(dòng)

• 沖擊性負(fù)荷：比如大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)（水泵、風(fēng)機(jī)）、軋鋼機(jī)、沖壓機(jī)等，啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生 6-10倍額定電流的沖擊，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓瞬間下降（電壓暫降）；

• 波動(dòng)性負(fù)荷：比如電弧爐、電焊機(jī)其工作電流極不穩(wěn)定，會(huì)造成電壓閃爍（電壓波動(dòng)與閃變），導(dǎo)致燈光明顯忽明忽暗。

2.2. 非線性負(fù)載

• 這些設(shè)備的電流與所加電壓不成正比。傳統(tǒng)的非線性負(fù)載如變壓器、鐵芯電抗器的勵(lì)磁回路，會(huì)產(chǎn)生奇次諧波。

• 它們從電網(wǎng)吸取非正弦波形的電流，導(dǎo)致電壓波形畸變，產(chǎn)生諧波污染。

2.3. 大規(guī)模間歇性可再生能源并網(wǎng)

• 光伏和風(fēng)電的輸出功率隨天氣劇烈變化，導(dǎo)致公共連接點(diǎn)的電壓波動(dòng)和閃變, 并網(wǎng)逆變器本身也是諧波源。同時(shí)，它們不具備傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的慣性，會(huì)削弱電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性和抗擾動(dòng)能力，在某些情況下可能加劇電壓暫降的影響。

2.4.電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化

• 分布式電源（如屋頂光伏）的大量接入，使得配電網(wǎng)從傳統(tǒng)的“單向輻射狀”變?yōu)?ldquo;雙向多源”網(wǎng)絡(luò)，潮流方向復(fù)雜化，可能導(dǎo)致局部電壓升高、三相不平衡加劇，保護(hù)控制難度增加。

三. 電能質(zhì)量問題易發(fā)場(chǎng)景

3.1 工業(yè)制造園區(qū)（尤其是重工業(yè)和精密制造業(yè)）

• 典型場(chǎng)景：汽車制造廠、半導(dǎo)體/芯片廠、鋼鐵廠、石化廠、造紙廠。

• 問題：內(nèi)部同時(shí)存在沖擊性負(fù)荷（沖壓機(jī)、軋機(jī)）和非線性負(fù)荷（變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)），產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波和電壓暫降。而生產(chǎn)線上的敏感控制設(shè)備（PLC、機(jī)器人）又極易受干擾，導(dǎo)致整條生產(chǎn)線意外停機(jī)，經(jīng)濟(jì)損失巨大

3.2 新能源發(fā)電場(chǎng)站及并網(wǎng)點(diǎn)

• 典型場(chǎng)景：大型光伏電站、風(fēng)電場(chǎng)。

• 問題：功率輸出不穩(wěn)定引起并網(wǎng)點(diǎn)的電壓波動(dòng)；逆變器產(chǎn)生諧波；在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)可能出現(xiàn)脫網(wǎng)或?qū)收想娏鞯闹翁匦耘c傳統(tǒng)電源不同，影響區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定;

3.3 商業(yè)建筑與數(shù)據(jù)中心

• 典型場(chǎng)景：大型寫字樓、購物中心、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）、醫(yī)院。

• 問題：樓宇內(nèi)充斥著開關(guān)電源（辦公設(shè)備、LED照明）和變頻空調(diào)，是諧波污染的“重災(zāi)區(qū)”。對(duì)于數(shù)據(jù)中心和醫(yī)院，電壓暫降可能導(dǎo)致服務(wù)器宕機(jī)或醫(yī)療設(shè)備中斷，造成數(shù)據(jù)丟失或醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)。電梯等大電機(jī)啟動(dòng)也會(huì)造成局部電壓暫降。

3.4 城市軌道交通系統(tǒng)

• 典型場(chǎng)景：地鐵、輕軌的牽引變電站。

• 問題：電力機(jī)車是典型的大功率、波動(dòng)性、非線性負(fù)載，其整流裝置會(huì)產(chǎn)生大量諧波，并注入公用電網(wǎng)，同時(shí)引起顯著的電壓波動(dòng)，影響同一供電區(qū)域內(nèi)的其他用戶。

3.5 偏遠(yuǎn)或弱電網(wǎng)末端區(qū)域

• 典型場(chǎng)景：農(nóng)村電網(wǎng)、海島獨(dú)立微網(wǎng)、長線路末端用戶。

• 問題：線路阻抗大，一旦有較大負(fù)載投入，很容易產(chǎn)生較大的電壓降，導(dǎo)致電壓長期偏低。對(duì)電壓波動(dòng)和暫降的承受能力也更弱。

四. 電力系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

4.1《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》GB/T 14549-1993

諧波電流沒有標(biāo)準(zhǔn)的THD限制，只有各次諧波電流的限值；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定到25次諧波的測(cè)量數(shù)值，超過25次并沒有什么標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 關(guān)于頒發(fā)《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》的通知

總電費(fèi)＝（高峰電費(fèi)＋平時(shí)電費(fèi)＋低谷度費(fèi)＋基本電費(fèi)）×（１±功率因數(shù)獎(jiǎng)懲率）＋城市建設(shè)附加費(fèi)。

五. 安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析+治理產(chǎn)品解決方案

安科瑞諧波治理產(chǎn)品介紹

5.1.ANAPF系列有源電力濾波器產(chǎn)品

ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

5.2. ANSVG靜止無功發(fā)生器

ANSVG系列靜止無功發(fā)生器是一種用于補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能對(duì)大小變化的無功以及負(fù)序進(jìn)行快速和連續(xù)的補(bǔ)償，其應(yīng)用可克服LC補(bǔ)償器等傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償器響應(yīng)速度慢、補(bǔ)償效果不能精確控制、容易與電網(wǎng)發(fā)生并聯(lián)諧振和投切震蕩等缺點(diǎn)。（提高功率因數(shù)，避免罰款）

1.線性補(bǔ)償無功功率 ；  2.無極性補(bǔ)償（感性/容性） ；3.響應(yīng)時(shí)間快

5.3. ANHPD系列諧波保護(hù)器

ANHPD系列諧波保護(hù)器對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的隨機(jī)高次諧波、脈沖尖峰、電涌等具有抑制和吸收作用，能有效濾除電壓尖峰雜波、矯正畸變的電壓波形、對(duì)噪聲進(jìn)行消化和吸收、防止保護(hù)裝置誤跳閘、保證用電設(shè)備正常運(yùn)行。

主要作用

• 吸收3KHz~10MHz頻率各種能量的諧波干擾，消除高次諧波、高頻噪聲、脈沖尖峰、浪涌等干擾，矯正電壓、電流波形；

• 減少了用電設(shè)備的故障率和機(jī)器誤操作，全面克服了由于高頻諧波污染引起的干擾，保障設(shè)備的安全運(yùn)行；

• 設(shè)備成本幾乎不耗電，具有超高的經(jīng)濟(jì)性；

• 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，接線簡單，安裝方便。

應(yīng)用場(chǎng)合

• 大量使用計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、通訊器材的場(chǎng)合，例如：證券交易所、銀行大樓、商業(yè)辦公大樓、通訊基站、指揮中心。

• 存在大型電子調(diào)光控制系統(tǒng)、單相整流設(shè)備、大型功放設(shè)備的場(chǎng)所，例如：IMAX影院、歌劇舞臺(tái)、體育場(chǎng)館、展覽中心等。

• 對(duì)用電有嚴(yán)格潔凈要求且本身屬于用電級(jí)單位場(chǎng)所，例如：中大型醫(yī)院、政府辦公大樓、安消防辦公大樓等。

• 精密加工行業(yè)包括納米和微米級(jí)加工行業(yè)，例如：卷煙行業(yè)、薄膜業(yè)、醫(yī)藥精細(xì)化行業(yè)等。

• 其它對(duì)用電環(huán)境有特殊需求的行業(yè)。

5.4. ANSVC低壓無功功率補(bǔ)償裝置

ANSVC產(chǎn)低壓無功功率補(bǔ)償裝置并聯(lián)在整個(gè)供電系統(tǒng)中能根據(jù)電網(wǎng)中負(fù)載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進(jìn)行補(bǔ)償，ANSVC無功功率補(bǔ)償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關(guān)、控制器等組成。

SVG相對(duì)于SVC傳統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)

ANBSMJ系列自愈式低壓并聯(lián)電容器主要使用在工頻系統(tǒng)中用于提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，改善電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量，提高供電系統(tǒng)的可靠性。

AZC系列智能電力電容器采用復(fù)合開關(guān)投切，佳投切點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無弧通斷;完善的保護(hù)功能，集成在一個(gè)模塊內(nèi)，安裝及維護(hù)都更加方便。在AZC基礎(chǔ)上，AZCL系列智能集成式諧波抑制電力電容補(bǔ)償裝置串接合適電抗率(7%適用于5/7次以上諧波環(huán)境，14%適用于3/5/7次以上諧波環(huán)境)的電抗，可有效抑制諧波，避免諧振放大諧波，保護(hù)電容柜本身壽命。

5.5. ANSVG-G-A靜止無功發(fā)生器

ANSVG-G-A系列靜止無功發(fā)生器是一種用于補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能對(duì)大小變化的無功以及負(fù)序進(jìn)行快速和連續(xù)的補(bǔ)償，其應(yīng)用可克服LC補(bǔ)償器等傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償器響應(yīng)速度慢、補(bǔ)償效果不能精確控制、容易與電網(wǎng)發(fā)生并聯(lián)諧振和投切震蕩等缺點(diǎn)。諧波治理+無功補(bǔ)償

六. 總 結(jié)

隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)中非線性負(fù)載、沖擊性設(shè)備及分布式新能源的廣泛應(yīng)用，電能質(zhì)量問題日益凸顯，主要表現(xiàn)為諧波污染、電壓暫降、波動(dòng)與閃變等，嚴(yán)重威脅工業(yè)生產(chǎn)線、數(shù)據(jù)中心、軌道交通等關(guān)鍵領(lǐng)域的可靠運(yùn)行。本文剖析了電能質(zhì)量問題的核心成因與高發(fā)場(chǎng)景，并重點(diǎn)介紹了安科瑞有源濾波器（ANAPF）、靜止無功發(fā)生器（ANSVG）等幾個(gè)系列的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析和治理的產(chǎn)品與解決方案?？舍槍?duì)性解決諧波治理、無功補(bǔ)償?shù)葐栴}，適配多行業(yè)場(chǎng)景，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)補(bǔ)償，有效提升供電系統(tǒng)穩(wěn)定性與電能純凈度，為用戶規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)能降耗提供了關(guān)鍵的技術(shù)保障，助力用電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，提升電能質(zhì)量。