電能質(zhì)量的治理

1、電能質(zhì)量的治理摘 要: 介紹了電能質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)的危害，分析了影響電能質(zhì)量的原因及治理方案 ，以及簡(jiǎn)要敘述了電能質(zhì)量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；治理；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一、 引言隨著近些年冶金、化學(xué)工業(yè)及電氣化鐵路的發(fā)展, 大型電弧爐、電力機(jī)車(chē)、整流設(shè)備、變頻裝置等非線(xiàn)性用電設(shè)備越來(lái)越多。這些非線(xiàn)性負(fù)荷及沖擊性負(fù)荷, 對(duì)電力系統(tǒng)的/ 污染0日趨嚴(yán)重, 造成系統(tǒng)電壓、電流波形的嚴(yán)重畸變, 三相電壓、電流的不平衡度加大,電能質(zhì)量下降, 給發(fā)、供電設(shè)備及用戶(hù)用電設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重危害, 并使國(guó)民經(jīng)濟(jì)遭受損害,因此對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行治理十分重要。我國(guó)已先后頒布了6 個(gè)有關(guān)電能質(zhì)量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn), 即電力系統(tǒng)頻率允許偏差、供電

2、電壓允許偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓允許不平衡度、電壓波動(dòng)和閃變、暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓。但在實(shí)際治理過(guò)程中面臨的1 個(gè)很重要的問(wèn)題是如何根據(jù)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)依法管理電能質(zhì)量。圖1：電能質(zhì)量現(xiàn)象部分波形圖二、 電能質(zhì)量問(wèn)題的危害電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、跌落、驟升、不平衡、諧波等除了影響電能質(zhì)量敏感負(fù)荷正常工作外，還會(huì)有一下幾項(xiàng)危害：1、 使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加損耗，降低發(fā)電、輸電以及用電設(shè)備的效率和使用壽命；2、 導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并可能使電器測(cè)量?jī)x表劑量不準(zhǔn)；3、 產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓，使變壓器局部過(guò)熱；4、 諧波使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，甚至損壞；5、 諧波還會(huì)

3、導(dǎo)致公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，大大增加了諧波的危害性，有時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重的事故；高次諧波還會(huì)對(duì)臨近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量；6、 在電壓嚴(yán)重不平衡時(shí)，會(huì)使對(duì)于電壓過(guò)零點(diǎn)有嚴(yán)格要求的某些直流電機(jī)發(fā)生故障。三、 影響電能質(zhì)量的因素1. 電壓偏差的產(chǎn)生(1) 系統(tǒng)電源阻抗和峰、谷負(fù)荷的存在是產(chǎn)生電壓偏差的主要原因。同時(shí)系統(tǒng)無(wú)功電源沒(méi)有達(dá)到分層控制和動(dòng)態(tài)就地平衡的原則就地平衡, 導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)功容量嚴(yán)重不足, 或電容器、調(diào)相機(jī)不能按照功率因數(shù)自動(dòng)投切也增加了附加電壓偏差。(2) 電網(wǎng)中有載調(diào)壓設(shè)備不足或有載調(diào)壓設(shè)備配置不合理, 導(dǎo)致為用戶(hù)供電的某一系列電壓變換系

4、列中沒(méi)有電壓調(diào)整手段, 在系統(tǒng)電能質(zhì)量低劣時(shí)電壓質(zhì)量低劣。(3) 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理, 供電負(fù)荷與電網(wǎng)的阻抗參數(shù)不匹配: 如電源結(jié)構(gòu)不合理, 沒(méi)有靠近負(fù)荷中心, 導(dǎo)線(xiàn)截面偏小, 線(xiàn)路中負(fù)荷電流密度過(guò)大, 供電半徑偏大超出了允許范圍等。(4) 用戶(hù)功率因數(shù)太低或用戶(hù)變電設(shè)備負(fù)荷率太低。2. 電網(wǎng)諧波污染的產(chǎn)生產(chǎn)生諧波的主要原因是各類(lèi)非線(xiàn)形負(fù)荷的大量增加使電壓波形發(fā)生畸變, 產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流。諧波污染是電網(wǎng)受到污染的重要原因, 產(chǎn)生諧波的主要用電設(shè)備是大功率的可控硅整流裝置如電氣化鐵路、電力牽引機(jī)車(chē)、電化學(xué)的電解裝置和直流輸電的換流裝置等; 主要有產(chǎn)生沖擊負(fù)荷的裝置如煉鋼用電弧爐和鋼鐵軋機(jī);

5、節(jié)能型電器如節(jié)能燈和變頻器; 各種醫(yī)療裝置和不間斷電源和電子整流裝置; 自飽和電抗器和可控飽和電抗器; 電力變壓器的勵(lì)磁回路等。3. 電壓波動(dòng)和電壓閃變的產(chǎn)生導(dǎo)致電壓波動(dòng)和閃變的原因很多, 主要有:(1) 大的沖擊負(fù)荷如系統(tǒng)短路、電氣化鐵路中重載列車(chē)通過(guò)、交流電焊機(jī)、煉鋼爐和軋鋼機(jī)等設(shè)備的頻繁使用;(2) 系統(tǒng)短路故障如三相短路故障、兩相短路故障或單相接地故障引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)與閃變;(3) 大容量電氣設(shè)備如電力電容器、電抗器、電力變壓器和電動(dòng)機(jī)的投切等;(4) 備用電源、自動(dòng)重合閘等裝置的自動(dòng)投切;(5) 雷擊導(dǎo)致避雷器放電引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)與閃變。四、 影響電能質(zhì)量因素的主要治理方案1.

6、治理電壓偏差的主要手段治理電壓偏差需要從多個(gè)方面入手, 綜合治理。(1) 做好負(fù)荷規(guī)劃和電網(wǎng)的合理布局, 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)按照用戶(hù)電能質(zhì)量要求合理地規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。規(guī)劃人員要對(duì)規(guī)劃小區(qū)內(nèi)用戶(hù)的負(fù)荷變化情況做好詳細(xì)預(yù)測(cè), 避免用戶(hù)負(fù)荷大幅度變化時(shí)電網(wǎng)無(wú)法做出及時(shí)的反應(yīng)。將中壓配電網(wǎng)絡(luò)深入到負(fù)荷中心, 擴(kuò)大中壓供電網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面。合理縮小配電變壓器的容量, 增加配變臺(tái)數(shù), 縮短供電半徑。調(diào)整線(xiàn)路, 均衡線(xiàn)路負(fù)荷。合理調(diào)整設(shè)備負(fù)荷, 防止用電設(shè)備長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。(2) 合理配置有載調(diào)壓裝置。在制定用戶(hù)業(yè)擴(kuò)方案時(shí)應(yīng)使用戶(hù)電源點(diǎn)至少經(jīng)過(guò)系統(tǒng)中一級(jí)有載調(diào)壓裝置和調(diào)壓變壓器。如果用戶(hù)負(fù)荷變化

7、大, 電壓結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 制定用戶(hù)供電方案至少應(yīng)當(dāng)使用戶(hù)的供電電源經(jīng)過(guò)系統(tǒng)中兩級(jí)有載調(diào)壓裝置, 同時(shí)適當(dāng)?shù)募哟蠊╇娋€(xiàn)路的線(xiàn)徑。(3) 加強(qiáng)無(wú)功負(fù)荷管理, 做到無(wú)功負(fù)荷分層分區(qū)就地平衡。加大執(zhí)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)電價(jià)的范圍, 鼓勵(lì)用戶(hù)合理投切無(wú)供補(bǔ)償裝置; 在各個(gè)電壓等級(jí)上合理配備無(wú)功補(bǔ)償裝置,減少無(wú)功在電網(wǎng)中的流動(dòng)。對(duì)功率因素偏低的用戶(hù)大功率設(shè)備要使無(wú)功補(bǔ)償裝置與設(shè)備同步投切, 合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式, 做好無(wú)功功率分層分區(qū)平衡。(4) 加強(qiáng)需求側(cè)管理, 降低負(fù)荷峰谷差, 提高系統(tǒng)的負(fù)荷率。應(yīng)按照國(guó)家政策實(shí)行分時(shí)電價(jià), 適當(dāng)加大峰谷電價(jià)差, 從而達(dá)到消峰填谷的目的。電力企業(yè)應(yīng)指導(dǎo)用戶(hù)合理調(diào)整廠休日和上

8、下班時(shí)間, 有計(jì)劃地避開(kāi)高峰負(fù)荷, 并通過(guò)制定相關(guān)政策要求用戶(hù)定期淘汰高能耗的用電設(shè)備, 減少無(wú)功損耗。2. 電網(wǎng)諧波有效治理方案和措施(1) 采取措施限制用電客戶(hù)諧波電流注入電網(wǎng)。對(duì)具有諧波源負(fù)荷的用戶(hù)應(yīng)在業(yè)務(wù)擴(kuò)充階段審查其治理措施方案, 在建設(shè)階段嚴(yán)格監(jiān)督其治理措施的實(shí)施情況; 有諧波源的設(shè)備投入前后應(yīng)對(duì)其相關(guān)聯(lián)的送電變電站和受電變電站母線(xiàn)諧波背景值和增量值進(jìn)行監(jiān)測(cè), 應(yīng)使其符合設(shè)計(jì)要求。(2) 要求具有諧波源的客戶(hù)在其設(shè)備出口處安裝諧波吸收裝置。(3) 在變電站安裝APF 抑制非線(xiàn)形負(fù)荷產(chǎn)生的電流諧波,對(duì)電網(wǎng)諧波13 次以上的應(yīng)安裝AFT 和L- C 聯(lián)合消諧裝置。( 4) 對(duì)配電變壓器

9、的接線(xiàn)組別進(jìn)行改進(jìn)。由于家用電器特別是電子產(chǎn)品進(jìn)入家庭引起三次和三倍頻率的諧波對(duì)10 千伏線(xiàn)路的干擾已經(jīng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)已經(jīng)對(duì)電網(wǎng)造成危害的應(yīng)將10/ 0. 4 千伏高壓配電變壓器的高壓側(cè)星型接線(xiàn)改為三角型接線(xiàn)。3. 減少電壓波動(dòng)和閃變的技術(shù)措施( 1) 電源側(cè)解決的技術(shù)措施在用戶(hù)業(yè)務(wù)擴(kuò)充和增容時(shí), 應(yīng)當(dāng)合理選擇大容量設(shè)備的供電電壓等級(jí)和相關(guān)的啟動(dòng)方案, 如軋鋼機(jī)、電弧爐等具有大的沖擊負(fù)荷或波動(dòng)負(fù)荷的設(shè)備經(jīng)過(guò)計(jì)算選擇高一級(jí)或高兩級(jí)的電壓供電。同時(shí)選擇在線(xiàn)路中配備大容量電抗器抑制沖擊負(fù)荷和波動(dòng)負(fù)荷。合理增加供電設(shè)備容量, 增大導(dǎo)線(xiàn)的截面, 縮短供電半徑, 構(gòu)成合理的負(fù)荷矩, 減少供電阻抗引起的電壓

10、損失。對(duì)敏感負(fù)荷應(yīng)采取來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同電源的供電方式。如用戶(hù)有特殊要求且用戶(hù)愿意支付費(fèi)用的, 應(yīng)安裝改善電能質(zhì)量的裝置。( 2) 在用戶(hù)側(cè)解決的措施對(duì)有特殊要求的用戶(hù)應(yīng)要求其在敏感負(fù)荷點(diǎn)安裝不間斷供電電源(UPS) , 安裝可控硅控制補(bǔ)償器( TSC) 來(lái)平滑電壓波形和維持電壓水平在一個(gè)可控制的范圍之內(nèi)。利用動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)裝置( DVR) 隨時(shí)檢測(cè)電源狀況, 根據(jù)設(shè)定的電壓曲線(xiàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整, 使電壓維持在一個(gè)滿(mǎn)足正常工作的合格水平。對(duì)超敏感負(fù)荷利用固態(tài)電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)( SSTS) ) 進(jìn)行電源間的快速切換。當(dāng)一路電源發(fā)生波動(dòng)時(shí), 可以在最短時(shí)間內(nèi)將負(fù)荷切換到其他幾路正常的電源上, 保證設(shè)備繼續(xù)正常工作

11、。也可采用兩路或三路大功率整流設(shè)備利用來(lái)自大功率整流設(shè)備整流后并聯(lián)工作, 將敏感電力負(fù)荷經(jīng)逆變電源供電。五、 電能質(zhì)量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)目前我國(guó)組織制定電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的單位是：全國(guó)電壓電流等級(jí)和頻率標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(TC1)和全國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(TC246)。TC1制定的標(biāo)準(zhǔn)及其主要指標(biāo)：(1)GB12325-1990供電電壓允許偏差:35KV及以上正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和小于10%;10KV及以下小于7%;220V小于+7%、-10%(2)GB/T15945-1995電力系統(tǒng)頻率允許偏差:允許偏差0.2?HZ;系統(tǒng)較小0.5?HZ(3)GB/T15543-1995三相電壓允許不平衡度:三相電壓允許不平衡度為2%、短時(shí)不超過(guò)4%;用戶(hù)引起不平衡度為1.3%(4)GB12326-1990電壓允許波動(dòng)和閃變:電壓允許波動(dòng):小于10KV 2.5%;35110KV 2%；大于220KV 1.6% 閃變：要求較高0.4%【FS：PAGE】；一般0.6%(5)GB/T14549-1993公用電網(wǎng)諧波：電網(wǎng)諧波電壓限值；電網(wǎng)電壓/KV 0.386、1035、66110；畸變率/% 5.04.03.02.0（該標(biāo)準(zhǔn)就用戶(hù)向電網(wǎng)注入諧波電流限值也作了規(guī)定。）(6)GB/T18481-2001暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了交流電力系統(tǒng)中作用于電氣設(shè)