【讨论】电能质量问题成本

2007年的一项意大利调查显示，工业用户的平均损失为746€/千瓦，而损失中值(被认为更切合实际的影响分析)为21.3€/千瓦。最敏感的行业是金属加工业和电机制造业。单一电压暂降事件损失中值为1.1€/千瓦，一年内约发生20次。

美国不同电能质量问题成本如表1所示，可见大型商业用户和工业用户在不同电能质量问题下遭受的损失也不同。

表1工业和商业用户的停电成本 M.J.SullivanetalIEEE,1997

迄今为止，中断和电压暂降造成的经济损失已经开展了较多的研究，并有一定的量化结果。EPRI调查表明，除中断事件外，电压暂降在整个电能质量问题的占比为48%。

在以下部分将会简要地描述其他电能质量问题的成本。

谐波

谐波是一种由于非线性负荷增多，尤其是电力电子设备增多，造成的一种电能质量问题。设备允许发射水平受到标准的限制。设备制造商必须想办法降低设备产生的谐波，如增加三相设备中的脉动数，在单相供电设备中采用功率因数补偿技术等。谐波治理技术目前比较便宜且有效。但是各种电子设备的使用增多使得谐波问题仍然存在。电压畸变，更多情况下，电流畸变可能导致供电中断从而造成损失。谐波会造成变压器或电力电缆过热，从而引起供电中断。谐波的影响包括以下几个方面:

谐波电流：

断路器因谐波造成电流峰值增大而误动

三相四线中的中性线过热

变压器涡流损耗增加而导致变压器过热

造成电容器过流

谐波电压：

感应电动机损耗增大

产生谐振，导致无功补偿电容器过应力

基于过零点控制的紊乱

设备过热将导致了设备使用寿命严重缩短。

LPQI调查显示，谐波的成本占所有电能质量问题成本的5.4%。然而，受访者很难区分因谐波问题造成的生产中断，而主要是考虑谐波导致生产减缓的成本，如精度变差、简单的误操作、失步和废品增加等。25%的谐波成本与设备有关，如设备损坏或维护增加。虽然已知谐波会产生额外的损耗，但受访者无法提供有关这些损耗的信息，因此这一成本要素仍然难以量化。

EPRI调查显示，谐波成本站所有电能质量问题成本的22%(不含中断)。

最近，超级谐波（supra-harmonics，2kHz~150kHz）日益受到关注。这些谐波由不同类型的电子器件产生的，会对配网自动化中的电力线路通信信号产生干扰。

瞬态电能质量问题

瞬态电能质量问题指是时间非常短（最多为几毫秒）、幅值非常高（可达几kV）和上升速度快的电压扰动问题。瞬态电能质量问题中包含有高频分量，在电网中很难传播，通常研究其就近的影响，而忽略其他地方的影响。

造成瞬态电能质量问题的原因包括电网中的开关操作或雷击，以及用户感性负荷的投入。瞬态电能质量问题有几kV的幅值，会对周围的设备造成严重的损坏。

电网企业和电信企业都采取了相应的措施，以保证设备不会受到瞬态电能质量问题的影响，且不会传播到用户处。尽管如此，瞬态电能质量问题会破坏数据，因此还是会引起生产中断。

令人有些吃惊的是，在LPQI调查中，瞬态电能质量问题的关注度非常高。虽然瞬态电能质量问题不常发生，但一旦发生，后果非常严重。EPRI报告也表明，瞬态电能质量问题的用户关注度排在第二位。

其它问题

电压暂升比电压暂降发生次数上，但当电压暂升幅值较大时，也可能造成设备损坏。电压暂升带来的设备损坏要比电压暂降少得多。三相不平衡会造成线路和变压器过热、损耗增加和使用寿命缩短等后果。电压闪变会造成病态建筑综合症（sickbuildingsyndrome）。虽然白炽灯（对闪变最敏感）的使用量越来越少，但电子换流器中的开关抖动也会造成紧凑型荧光灯（CFL）和LED灯的闪烁，带来同样的问题。当然，上述电能质量成本较低。LPQI调查表明，其他电能质量问题成本不到整个电能质量问题成本的5%，其主要后果是生产减缓和失灵。

结论

世界范围内的不同调查显示，劣质电能的成本巨大，甚至可以和电费收入相当。在敏感行业中，电能质量问题的成本会大大影响企业的产能。LPQI调查显示，电能质量治理设备的容量与已治理电能质量问题成本存在较大的相关性。同时，电能质量治理设备的投资费用与未治理电能质量问题成本存在较大的差异，所占比重约为10%。

虽然统计值和各种指示对该问题的分析是有帮助的，但即使在同一行业，也没任何两家企业的电能质量问题成本相同，因此电能质量问题成本需要单独进行校核。

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