一个理想的电力系统应以恒定的频率(50Hz)和正弦的波形,按规定的电压水平对用户供电。在三相电能交流电力系统中,各相的电压和电流应处于幅值大小相等、相位互差120°的对称状态。由于系统各元件(发电机、变压器、线路等等)参数并不是理想线性或对称的,加之调控手段的不完善,负荷性质各异且其变化的随机性以及运行操作、各种故障等原因,这种理想状态在实际当中并不存在,因此就产生了电能质量的概念。
电能质量可以定义为:导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差,其内容涉及频率偏差、电压偏差、电磁暂态、供电可靠性、波形失真、三相不平衡以及电压波动和闪变等。
人们对电能质量问题的重视并非近几年的事情,而是伴随电力系统发展的全过程,只不过早期包含的内容比较简单,主要局限在频率偏差两个方面。自从80年代以来,随着新型电力负荷的出现已经它们对电能质量不断增加的要求,电能质量问题才逐渐引起电力公司和电力用户的普遍重视,其主要原因有以下几个方面:
(1) 为了提高劳动生产率和自动化水平,大量基于计算机系统的控制设备和电子装置投入使用,这些装置对电能质量非常敏感。一个计算中心失去电压2s就可能破坏几十个小时的数据处理结果或者损失几十万美元的产值。
(2) 现代电力系统中用电负荷发生了重大的变化,诸如半导体整流器、品闸管调压及变频调整装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和家用电器等负荷的迅速发展,由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性,使电网的电压波形发生畸变,或引起电压波动和闪变以及三相不平衡,甚至引起系统频率波动等,这些对供电电能质量会造成严重的干扰或“污染”。
(3) 电能作为商品,在电力市场运行机制下,不同的发电公司,包括独立电能生产者,在发电侧实行竞争,输配电系统(即电力公司)与发电分离,独立经营管理,为发电公司和用户提供转送电能服务,用户侧也可以作为独立实体参加价格控制。这样一个开放和鼓励竞争的运行环境,必然对电能质量提出越来越高的要求,并促使电能质量标准化的发展和不断完善。
电能质量与一般产品质量不同,在其如下特点:1.不完全取决于电力生产企业,甚至有的质量指标(如:谐波,电压波动和闪变,三相电压不平衡度)往往是由用户干扰所造成的;2.对于不同的供(或用)电点在不同的供(或用)电时刻,电能质量指标往往是不同的,也就是说,电能质量在空间上和时间上均处于动态变化之中。