摘要：本文敘述了現(xiàn)代電力的特點(diǎn)，以及日益嚴(yán)重的電力污染。比較了電力污染與電磁污染的聯(lián)系和區(qū)別。論述了一門新的邊緣分支學(xué)科“電磁工程學(xué)”的形成過程概況。

關(guān)鍵詞：電力污染 電磁工程學(xué)

《淺談現(xiàn)代電力與電力污染》這個(gè)題目是現(xiàn)代工業(yè)引起環(huán)境污染這一現(xiàn)實(shí)引伸出來的。電能或電力是公認(rèn)的清潔動(dòng)力。但眾所周知，它也存在著污染。電能已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)生活的重要部分。隨著電磁能利用范圍的擴(kuò)大與利用能量的日益提高，存在于地球上的電磁波不斷地增強(qiáng)而且頻帶極寬。

這種電磁波與宇宙雜波相比較，對(duì)人類的社會(huì)生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著巨大的影響。它不僅直接影響到各個(gè)領(lǐng)域中電子設(shè)備的正常工作，使之信息失真，控制失控，更為嚴(yán)重的是，在大強(qiáng)度電磁輻射長(zhǎng)期作用下，可使生物的生理、生態(tài)受到影響和危害，影響人的健康和活力。這也造成了環(huán)境污染，即所謂電磁煙霧。 隨著電磁污染問題的日益嚴(yán)重，研究的深入與發(fā)展，解決的工程技術(shù)手段的進(jìn)展、發(fā)展與完善，近二三十年新創(chuàng)立了一門邊緣學(xué)科“環(huán)境電磁工程學(xué)”或“環(huán)境電磁兼容學(xué)”，在電磁與電磁控制領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行廣泛而深入地研究與探討。 我國(guó)學(xué)者趙玉峰先生在他所著《環(huán)境電磁工程學(xué)》一書中把環(huán)境電磁工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容概括為以下九個(gè)方面：

(一)研究由于電磁能的利用范圍不斷擴(kuò)大和不斷發(fā)展帶來的變化;

(二)研究電磁輻射在環(huán)境中的分布特點(diǎn)與規(guī)律，電磁與高溫、高濕、放射性等多項(xiàng)的作用;

(三)研究電磁場(chǎng)對(duì)人體的危害和對(duì)武器裝備、可燃性油、氣類等的潛在危險(xiǎn)性;

(四)研究電磁輻射所引起的工業(yè)干擾及其干擾特性;

(五)研究電磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)定儀器、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量理論以及檢測(cè)方法與操作技術(shù);

(六)研究電磁和諧條件，制訂工業(yè)干擾與輻射安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn);

(七)研究電磁輻射作用區(qū)域，探討電子敏感儀器、導(dǎo)彈等武器裝備以及燃性油的安全放置位置與距離;

(八)研究抑制技術(shù)與防護(hù)方案;

(九)研究與上述內(nèi)容相應(yīng)的理論。 從以上內(nèi)容可以看出，就電力系統(tǒng)而言，電磁污染，相應(yīng)的電磁環(huán)境學(xué)研究的是電力設(shè)備對(duì)周圍電子設(shè)備的影響與防護(hù)。 本文講的“電力污染”與相應(yīng)這一問題提出的“電力環(huán)境”這一概念是指電力系統(tǒng)內(nèi)部(包括電力用戶的用電器具)某些元件產(chǎn)生的污染對(duì)與系統(tǒng)相連接的電氣設(shè)備(通過地相連接的金屬管道及構(gòu)件)的影響與防護(hù)，以及對(duì)周圍通信系統(tǒng)的干擾與影響。 現(xiàn)代電力的超高電壓，特大電流形成強(qiáng)大電磁場(chǎng)對(duì)環(huán)境的污染日趨嚴(yán)峻了。這是電磁環(huán)境工程學(xué)的任務(wù)。電力工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了新的情況、出現(xiàn)了新的污染。

一、機(jī)電設(shè)備容量增大，應(yīng)用廣泛，節(jié)省材料變得十分有意義。

二、電能的使用范圍擴(kuò)大，電力用戶中涌進(jìn)了大量的沖擊、非線性負(fù)載及不平衡負(fù)荷，如電弧爐、電焊、電氣化鐵道等。

三、電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力用戶采用了大量時(shí)變控制的非線性元件，目前在各工業(yè)、交通部門及家用電器都得到越來越廣泛的應(yīng)用，我國(guó)國(guó)務(wù)院、國(guó)家科委已把推廣使用電力電子技術(shù)作為我國(guó)的技術(shù)政策之一，這意味著我國(guó)供電系統(tǒng)的負(fù)荷已日趨非線性化與時(shí)變化。

四、高壓直流輸電因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在電力系統(tǒng)中進(jìn)一步發(fā)展使用。它不僅可作遠(yuǎn)距離大功率輸電，它還可用于海底電纜送電;不同額定頻率或相同額定頻率非同步運(yùn)行的交流系統(tǒng)之間的連絡(luò);用地下電纜向用電密度高的城市供電，系統(tǒng)互聯(lián)或配電網(wǎng)增密時(shí)，作為限制短路電流的措施等等。

五、現(xiàn)代技術(shù)裝備，要求高質(zhì)量的電能，電能質(zhì)量，包括電壓、頻率與波形。電能的質(zhì)量不僅直接影響用電器具的使用效能，而且它影響到整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的整體效益以及我國(guó)產(chǎn)品在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)能力，這些不良影響或危害可以歸納為以下八個(gè)方面：

1、激發(fā)諧振，引起破壞性的過電流與過電壓;

2、產(chǎn)生附加功率損耗，降低效率;

3、引起發(fā)熱，加速絕緣老化，縮短設(shè)備使用壽命;

4、使測(cè)量?jī)x表誤差增加，影響監(jiān)控效果與經(jīng)濟(jì)效益;

5、使自動(dòng)裝置失靈，控制失控，使設(shè)備不能正常運(yùn)行;

6、使繼電保護(hù)不能正確動(dòng)作一誤動(dòng)或拒動(dòng);

7、大的有功和無功沖擊，造成電壓和頻率的大幅度波動(dòng)，將會(huì)造成負(fù)載，甚至系統(tǒng)的不穩(wěn)定;

8、電壓閃變，惡化工作環(huán)境，有害人體健康與工作效率。 這些影響已經(jīng)嚴(yán)重影響電力用戶和供電網(wǎng)的正常工作，并已造成了嚴(yán)重的損失，從近年來國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)看來，電力污染的概念已經(jīng)大大擴(kuò)展了，近十幾年間電力諧波的研究，更準(zhǔn)確一點(diǎn)說電力污染的研究，已經(jīng)超過了電力系統(tǒng)(習(xí)慣上)的范疇，并已形成自己特有的理論體系、分析研究方法、控制與治理技術(shù)、監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)、限制標(biāo)準(zhǔn)與管理制度。

近一段時(shí)期以來，對(duì)于電力污染的研究，著重在以下幾個(gè)方面：

1、新污染源模型的建立以及提高模型的精確度，重點(diǎn)在非理想狀態(tài)下的模型與隨機(jī)性模型。

2、提高供電系統(tǒng)模型的精度。電力污染與其它污染相比有個(gè)突出的特點(diǎn)，與供電網(wǎng)關(guān)系十分密切。畸變波及暫態(tài)波在電網(wǎng)上傳播取決于電網(wǎng)參數(shù)，它可使畸變受到抑制，也可使畸變放大。模型考慮了不同頻率電流下的電阻、電感，計(jì)及駐波效應(yīng)的長(zhǎng)線模型，計(jì)及布置不對(duì)稱的三相網(wǎng)絡(luò)模型等。

3、把在網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)上建立起來的網(wǎng)絡(luò)分析法有效地利用于諧波分析，把頻域分析與時(shí)域分析結(jié)合起來，從傅里葉分析發(fā)展到小波分析，把確定性分析與隨機(jī)分析結(jié)合起來。

4、在測(cè)量方法與測(cè)量技術(shù)上有了較大的發(fā)展，已開發(fā)了新型測(cè)量?jī)x器、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、并向多功能、智能化方向發(fā)展。

5、在研究污染影響及設(shè)備可容度的基礎(chǔ)上，制訂并完善了一批限制標(biāo)準(zhǔn)與管理法規(guī)，并正在組織貫徹執(zhí)行。

6、在污染治理上，提高電能質(zhì)量，繼續(xù)改善原有治理方法與手段的同時(shí)，開發(fā)新的裝置并提出了一些新的思路。如基于閉環(huán)控制的自動(dòng)調(diào)諧濾波器，并聯(lián)濾波器與串聯(lián)濾波器配合使用，無源濾波器與有源濾波器結(jié)合組成的混合補(bǔ)償裝置可以起到取長(zhǎng)補(bǔ)短的效果，把波形補(bǔ)償與相位補(bǔ)償結(jié)合起來;將常規(guī)靜止無功補(bǔ)償(SVC)、濾波器與動(dòng)態(tài)功率補(bǔ)償濾波器(DPF)結(jié)合起來可獲得非線性、非周期復(fù)雜畸變的最優(yōu)控制，使功率因數(shù)為1，諧振最小，電壓穩(wěn)定，負(fù)載最優(yōu)。這樣就將污染治理與電網(wǎng)運(yùn)行控制結(jié)合在一起了。

7、有關(guān)電力污染及電能質(zhì)量的新理論，概念、定義有了新發(fā)展，對(duì)一些問題和術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了討論。

基本結(jié)論：

電力污染隨著現(xiàn)代電力的發(fā)展不斷出現(xiàn)并日趨嚴(yán)重。電力污染與系統(tǒng)關(guān)系密切，實(shí)質(zhì)上是電能質(zhì)量問題，涉及面廣，具有獨(dú)特的復(fù)雜性，難于認(rèn)識(shí)并難于治理。電力污染也隨著技術(shù)的發(fā)展可以得到有效的控制，并最終將與電網(wǎng)運(yùn)行控制結(jié)合起來。電力污染的理論發(fā)展與實(shí)踐，逐步形成自己的理論體系與工程實(shí)踐，并因此而形成一門新的邊緣分支學(xué)科一電力環(huán)境工程學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

1吳競(jìng)呂編著，供電系統(tǒng)諧波，中國(guó)電力出版社，1998年;

2陸廷信編著。供電系統(tǒng)中的諧波分析測(cè)量與抑制，機(jī)械工業(yè)出版社，1990年：