電網電能質量的監(jiān)測與分析

1、電網電能質量的監(jiān)測與分析【關鍵詞】分析,監(jiān)測,質量,電壓,電能,電網,隨著經濟的快速發(fā)展，電網中非線性負荷用戶的比例不斷提高，由此而產生的供電電能質量嚴重下降，表現得越來越突出。電能質量嚴重超標正在大范圍的污染供電環(huán)境，危及電網及其供電設備的安全穩(wěn)定運行，嚴重的影響電力企業(yè)及廣大用戶的經濟效益。這種現象在北京孫河220kV變電站表現十分嚴重，它不但使變電設備的安全運行無法保證，而且影響到當地的企業(yè)生產用電和居民生活用電。為此xx年在該站安裝了電能質量監(jiān)測系統(tǒng)，對10kV母線的電能質量進行了連續(xù)的監(jiān)測。1孫河220kV變電站電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹為了加強對電能質量的管理和監(jiān)控，xx年在孫河22

2、0kV變電站建立了電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)，進行實時在線監(jiān)測。此前，該站經常燒TV保險，曾多次發(fā)生過TV爆炸的事故，存在嚴重的諧振現象。采用電能質量在線監(jiān)測儀進行實時監(jiān)測，該裝置主要有以下幾種監(jiān)測和統(tǒng)計功能：(1)三相各次諧波電壓、電流及其諧波含有率；(2)三相電壓、電流總諧波畸變率；(3)三相有功、無功功率及其方向；(4)總的有功功率、無功功率，功率因數及相位移功率因數；(5)電網頻率、線電壓、電壓偏差；(6)電壓不平衡度、負序電壓、負序電流。電能質量在線監(jiān)測單元，安裝在220kV孫河變電站10kVII段母線，服務器安裝在監(jiān)控中心，是集通訊/數據庫/Web發(fā)布于一體的服務器，與變電站監(jiān)控單元間通

3、過光纖進行通訊傳輸數據，同時監(jiān)控數據通過Wet務器對MIS系統(tǒng)開放，支持WebU覽方式，做到數據共享，公司所有局域網內的微機，均可通過WeWU覽進行訪問，查看電能質量分析的各種報表和數據，了解監(jiān)測點的電壓、電流波形、各次電流電壓的諧波分量等電能質量情況。2變電站概況及監(jiān)測結果該變電站有主變壓器2臺，容量均為180MVA220kV母線、110kV母線、10kV母線均分段并列運行，有并聯補償電容器一組，容量為2700kvar,正常運行方式為2號主變帶全站負荷。負荷主要是周圍一些工廠的工業(yè)用電、城市生活用電及周圍農業(yè)負荷。工業(yè)用電主要集中棉廠、紗廠、變壓器廠、化工廠和木材加工廠等，這些也是該站主要的

4、諧波源。經過3個月的連續(xù)監(jiān)測，對數據進行了統(tǒng)計，該監(jiān)測點監(jiān)測數據的部分統(tǒng)計，見表16。3對電能質量的分析根據監(jiān)測數據和結果分析：(1)從諧波電壓總畸變率表4可看出，該監(jiān)測點諧波電壓總畸變率嚴重超標。國家標準為4%，實際情況為三相總畸變依次是：6.89%、6.50%、7.24%。對于并聯無功補償裝置，10kV電容器應進行容量及參數計算，適當改變電容參數，避免產生諧振，防止諧波對電容器造成損壞。對該站以后新增負荷時，應嚴格控制諧波源，以避免諧波分量進一步提高，給電網造成較大的安全隱患。(2)從各次諧波電壓含有率水平表1可見：3次諧波含有率較高，A相為6.7%,其次是5、7次諧波，這對并聯無功補償電

5、容器串聯電抗百分數的選擇，有重要的參考價值。(3)諧波電流均不超標，主要諧波頻次為：3、5、7、9次，這為諧波治理提供了基礎數據。(4)根據上述分析可判斷，該監(jiān)測點存在嚴重3次諧波諧振現象，應改變系統(tǒng)運行方式，分析并聯補償電容器對諧波的影響。(5)根據無功功率數據大小、方向及功率因數判斷，該站10kV母線安裝的并聯無功補償裝置，其基波無功功率偏大(各種工況下功率因數基本保持1，某些工況下出現少量的無功倒送)，因此，整體10kV母線電壓偏高。(6)根據基波電壓最大最小值、電壓偏差最大最小值、零序負序電壓最大值、總諧波電壓畸變率最大值、各次諧波電壓、電流含量最大值、閃變最大值等參數判斷，檢測中出現

6、過大的電網沖擊，10kV母線接有大的沖擊性負荷，或出現B相經中間物接地現象(出現過很高的零序、負序電壓)。(7)根據電壓偏差可知各相電壓合格率：A相2.69%B相97.8%C相94.6%,A相合格率較低，且絕大部分為正偏差。由以上分析可看出，該變電站存在嚴重的諧波污染，3次諧波存在諧振，并且10kV并聯補償電容器對諧波有放大作用，應調整其運行參數。4影響電能質量的因素及其對策影響電能質量的主要因素是各種非線性用電設備、變壓器和各類鐵心電抗器，它們可分為以下幾類：(1)電力電子裝置，這是最嚴重的諧波源。這些裝置在整流、逆變、調壓及變頻過程中產生大量的諧波；(2)電弧爐，如煉鋼用的交流電弧爐；(3

7、)家用電器，如日光燈、電視機、調速風扇、空調、電冰箱等；(4)高新技術應用的多種設備，如電子計算機、功率調節(jié)器、節(jié)能燈等。對220kV孫河站來說，周圍工廠的大量電力電子設備、各種大容量電動機是其最主要的諧波源，其次是大量城市生活用電設備等。諧波不但影響用戶設備的正常運行，而且對電網設備和自動化裝置有很大的影響。諧波對電網自動化裝置的影響， 要從改進自動化裝置的制作工藝和工作原理入手，加強裝置的抗干擾能力，防止裝置誤動作。但這對改善電網的電能質量并無任何作用，只能是減少電網諧波對自動化裝置影響，因此電能質量的治理，應加強對用戶諧波源的治理和改變電網參數，降低或消除諧波諧振。(1)對于電動機控制器

8、產生的諧波，諧波的形狀很分明，可以裝設諧波濾波器來降低諧波電流。(2)對于特殊需要的用戶，可裝用隔離變壓器：限制均衡的3次諧波，可以采用一臺D，yn接法的隔離變壓器。(3)安裝有源的諧波調節(jié)器：在工作時注入一個電流來精確地補償由負荷產生的諧波電流，就會獲得一個理想的正弦波。這種濾波設備，靠數字信號處理(DSP)技術，控制快速絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。因為設備是與供電系統(tǒng)并聯工作，它只控制諧波電流，基波電流并不流過濾波器。目前有源濾波器正在日益推廣應用。(4)對于電網，應優(yōu)化電網參數，改變運行方式，優(yōu)化無功補償的安裝地點、方式和容量，消除電網諧振或減小電網對諧波的放大作用。為了改善220kV

9、站的電能質量狀況，對該站采取了一系列措施：在10kVTV110kVTV的一次側中性點加裝非線性電阻；【關鍵詞】分析,監(jiān)測,質量,電壓,電能,電網,隨著經濟的快速發(fā)展，電網中非線性負荷用戶的比例不斷提高，由此而產生的供電電能質量嚴重下降，表現得越來越突出。電能質量嚴重超標正在大范圍的污染供電環(huán)境，危及電網及其供電設備的安全穩(wěn)定運行，嚴重的影響電力企業(yè)及廣大用戶的經濟效益。這種現象在北京孫河220kV變電站表現十分嚴重，它不但使變電設備的安全運行無法保證，而且影響到當地的企業(yè)生產用電和居民生活用電。為此xx年在該站安裝了電能質量監(jiān)測系統(tǒng)，對10kV母線的電能質量進行了連續(xù)的監(jiān)測。1孫河220kV變

10、電站電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹為了加強對電能質量的管理和監(jiān)控，xx年在孫河220kV變電站建立了電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)，進行實時在線監(jiān)測。此前，該站經常燒TV保險，曾多次發(fā)生過TV爆炸的事故，存在嚴重的諧振現象。采用電能質量在線監(jiān)測儀進行實時監(jiān)測，該裝置主要有以下幾種監(jiān)測和統(tǒng)計功能：(1)三相各次諧波電壓、電流及其諧波含有率；(2)三相電壓、電流總諧波畸變率；(3)三相有功、無功功率及其方向；(4)總的有功功率、無功功率，功率因數及相位移功率因數；(5)電網頻率、線電壓、電壓偏差；(6)電壓不平衡度、負序電壓、負序電流。電能質量在線監(jiān)測單元，安裝在220kV孫河變電站10kVII段母線，服務器安裝

11、在監(jiān)控中心，是集通訊/數據庫/Web發(fā)布于一體的服務器，與變電站監(jiān)控單元間通過光纖進行通訊傳輸數據，同時監(jiān)控數據通過Wet務器對MIS系統(tǒng)開放，支持WebU覽方式，做到數據共享，公司所有局域網內的微機，均可通過WebU覽進行訪問，查看電能質量分析的各種報表和數據，了解監(jiān)測點的電壓、電流波形、各次電流電壓的諧波分量等電能質量情況。2變電站概況及監(jiān)測結果該變電站有主變壓器2臺，容量均為180MVA220kV母線、110kV母線、10kV母線均分段并列運行，有并聯補償電容器一組，容量為2700kvar,正常運行方式為2號主變帶全站負荷。負荷主要是周圍一些工廠的工業(yè)用電、城市生活用電及周圍農業(yè)負荷。工

12、業(yè)用電主要集中棉廠、紗廠、變壓器廠、化工廠和木材加工廠等，這些也是該站主要的諧波源。經過3個月的連續(xù)監(jiān)測，對數據進行了統(tǒng)計，該監(jiān)測點監(jiān)測數據的部分統(tǒng)計，見表16。3對電能質量的分析根據監(jiān)測數據和結果分析：(1)從諧波電壓總畸變率表4可看出，該監(jiān)測點諧波電壓總畸變率嚴重超標。國家標準為4%，實際情況為三相總畸變依次是：6.89%、6.50%、7.24%。對于并聯無功補償裝置，10kV電容器應進行容量及參數計算，適當改變電容參數，避免產生諧振，防止諧波對電容器造成損壞。對該站以后新增負荷時，應嚴格控制諧波源，以避免諧波分量進一步提高，給電網造成較大的安全隱患。(2)從各次諧波電壓含有率水平表1可見

13、：3次諧波含有率較高，A相為6.7%,其次是5、7次諧波，這對并聯無功補償電容器串聯電抗百分數的選擇，有重要的參考價值。(3)諧波電流均不超標，主要諧波頻次為：3、5、7、9次，這為諧波治理提供了基礎數據。(4)根據上述分析可判斷，該監(jiān)測點存在嚴重的3次諧波諧振現象，應改變系統(tǒng)運行方式，分析并聯補償電容器對諧波的影響。(5)根據無功功率數據大小、方向及功率因數判斷，該站10kV母線安裝的并聯無功補償裝置，其基波無功功率偏大(各種工況下功率因數基本保持1，某些工況下出現少量的無功倒送)，因此，整體10kV母線電壓偏高。(6)根據基波電壓最大最小值、電壓偏差最大最小值、零序負序電壓最大值、總諧波電

14、壓畸變率最大值、各次諧波電壓、電流含量最大值、閃變最大值等參數判斷，檢測中出現過大的電網沖擊，10kV母線接有大的沖擊性負荷，或出現B相經中間物接地現象(出現過很高的零序、負序電壓)。(7)根據電壓偏差可知各相電壓合格率：A相2.69%B相97.8%C相94.6%,A相合格率較低，且絕大部分為正偏差。由以上分析可看出，該變電站存在嚴重的諧波污染，3次諧波存在諧振，并且10kV并聯補償電容器對諧波有放大作用，應調整其運行參數。4影響電能質量的因素及其對策影響電能質量的主要因素是各種非線性用電設備、變壓器和各類鐵心電抗器，它們可分為以下幾類：(1)電力電子裝置，這是最嚴重的諧波源。這些裝置在整流、

15、逆變、調壓及變頻過程中產生大量的諧波；(2)電弧爐，如煉鋼用的交流電弧爐；(3)家用電器，如日光燈、電視機、調速風扇、空調、電冰箱等；(4)高新技術應用的多種設備，如電子計算機、功率調節(jié)器、節(jié)能燈等。對220kV孫河站來說，周圍工廠的大量電力電子設備、各種大容量電動機是其最主要的諧波源，其次是大量城市生活用電設備等。諧波不但影響用戶設備的正常運行，而且對電網設備和自動化裝置有很大的影響。諧波對電網自動化裝置的影響，要從改進自動化裝置的制作工藝和工作原理入手，加強裝置的抗干擾能力，防止裝置誤動作。但這對改善電網的電能質量并無任何作用，只能是減少電網諧波對自動化裝置影響，因此電能質量的治理，應加強對用戶諧波源的治理和改變電網參數，降低或消除諧波諧振。(1)對于電動機控制器產生的諧波，諧波的形狀很分明，可以裝設諧波濾波器來降低諧波電流。(2)對于特殊需要的用戶，可裝用隔離變壓器：限制均衡的3次諧波，可以采用一臺D，yn接法的隔離變壓器。(3)安裝有源的諧波調節(jié)器：在工作時注入一個電