關(guān)于電能質(zhì)量治理你不懂的那些事

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，用電設(shè)備的種類和復(fù)雜性日益增加，導(dǎo)致用電質(zhì)量問題日益突出。除功率因數(shù)低的問題外，電力電子設(shè)備如各種變頻器的日益廣泛應(yīng)用，又給電網(wǎng)帶來了大量的諧波;同時(shí)，由于電力諧波極易引起精密儀器的損壞，對電能質(zhì)量的要求也越來越高。積極有效地從用戶端治理電能質(zhì)量已是當(dāng)務(wù)之急。

　　伴隨著現(xiàn)代工業(yè)和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，用電設(shè)備的種類和復(fù)雜性日益增加，導(dǎo)致用電質(zhì)量問題日益突出。除功率因數(shù)低的問題外，電力電子設(shè)備如各種變頻器的日益廣泛應(yīng)用，又給電網(wǎng)帶來了大量的諧波;同時(shí)，由于電力諧波極易引起精密儀器的損壞，對電能質(zhì)量的要求也越來越高。積極有效地從用戶端治理電能質(zhì)量已是當(dāng)務(wù)之急。

 

　　電力系統(tǒng)存在的問題

　　除對電能質(zhì)量敏感負(fù)荷有影響外，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、跌落、驟升、不平衡、諧波等也會對系統(tǒng)造成以下危害：

　　1使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生額外的損耗，從而降低發(fā)電、輸電和電力設(shè)備的效率和使用壽命;

　　2造成繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)，并且可能使電氣測量儀表劑量不正確;

　　3產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪音及過電壓，造成變壓器局部溫度過高;

　　4諧波造成電容器、電纜等設(shè)備的過熱、絕緣老化、壽命縮短甚至損壞;

　　5諧波還會造成公用電網(wǎng)中局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，極大地加重了諧波的危害，有時(shí)還會造成嚴(yán)重的事故;高次諧波還會對臨近的通信系統(tǒng)造成干擾，輕則造成噪聲，降低通信質(zhì)量;

　　6當(dāng)電壓嚴(yán)重不平衡時(shí)，會使一些對電壓過零點(diǎn)要求嚴(yán)格的直流電機(jī)出現(xiàn)故障。

 

　　電力產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素

　　一、產(chǎn)生電壓偏差。

　　(1)系統(tǒng)電源阻抗及峰谷負(fù)荷的存在是電壓偏移的主要原因。與此同時(shí)，系統(tǒng)無功電源沒有達(dá)到分層控制和動(dòng)態(tài)就地平衡的就地平衡原則，造成系統(tǒng)無功容量嚴(yán)重不足，或電容式、照相機(jī)不能按功率因數(shù)自動(dòng)投切，也增加了附加電壓偏差。

　　(2)由于電網(wǎng)中有載調(diào)壓設(shè)備不足或有載調(diào)壓設(shè)備的配置不合理，致使為用戶供電的一系列電壓變換系列中沒有電壓調(diào)節(jié)手段，造成系統(tǒng)電能質(zhì)量差時(shí)電壓質(zhì)量差。

　　配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，供電負(fù)荷與電網(wǎng)阻抗參數(shù)不匹配：例如：電源結(jié)構(gòu)不合理，離負(fù)荷中心不近，導(dǎo)線截面偏小，線路中的負(fù)荷電流密度過大，供電半徑偏大，超出允許范圍等。

　　(4)用戶功率因數(shù)過低，或用戶變電設(shè)備負(fù)荷率過低。

　　二是造成電網(wǎng)諧波污染。

　　造成這種現(xiàn)象的主要原因是各種非線形負(fù)荷的大量增加造成電壓波形的畸變，諧波電壓和諧波電流的諧波污染是造成電網(wǎng)污染的重要原因，高功率晶閘管整流裝置、牽引機(jī)車電化化電解裝置、直流輸電換流裝置等主要用電設(shè)備產(chǎn)生諧波;煉鋼電弧爐、鋼軋機(jī)等高能可控硅整流設(shè)備;節(jié)能燈和變頻器等節(jié)能電器;各種醫(yī)療設(shè)備、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。

　　三、產(chǎn)生電壓波動(dòng)和電壓閃變。

　　產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變的原因有很多：

　　(1)大的沖擊負(fù)荷，例如系統(tǒng)短路，在電氣化鐵路上經(jīng)常使用重載列車，交流焊機(jī)、煉鋼爐和軋鋼機(jī)等設(shè)備;

　　(2)三相短路故障、兩相短路故障或單相接地故障等系統(tǒng)短路故障引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)和閃變;

　　(3)電力電容、電抗器、電力變壓器和電動(dòng)機(jī)等大容量電器設(shè)備;

　　(4)備用電源、自動(dòng)重合閘等自動(dòng)投切裝置;

　　(5)雷擊造成避雷器放電時(shí)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)和閃變。

　　電力質(zhì)量控制的主要方案。

　　電力系統(tǒng)中電力用戶需要解決的電能質(zhì)量問題主要有：功率因數(shù)問題、諧波問題、三相負(fù)載不平衡問題和電壓瞬變問題。

　　常見的治理方法有：電容補(bǔ)償、調(diào)諧補(bǔ)償、單相間補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)投切補(bǔ)償、被動(dòng)濾波、主動(dòng)濾波等。每一種方法都是主要針對某一方面的問題治理，但同時(shí)會影響到其他方面，或產(chǎn)生負(fù)面影響，或具有順帶幫助的作用。

　　在當(dāng)今電能質(zhì)量的環(huán)境中，簡單的電容器補(bǔ)償(非調(diào)諧電抗器)被應(yīng)用于低壓電力系統(tǒng)中時(shí)，常常會受到電力系統(tǒng)或系統(tǒng)諧波的影響，而這種補(bǔ)償又會導(dǎo)致電容器壽命縮短，甚至其他嚴(yán)重事故。

　　此外，在低電壓系統(tǒng)中諧波含量較高時(shí)，必須考慮到不采用串聯(lián)電抗器的低電壓電容組和變壓器將形成串聯(lián)諧振回路。在串聯(lián)諧振頻率較近的情況下，系統(tǒng)將產(chǎn)生諧振信號。配電網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)頻率與諧振頻率相等時(shí)，不是產(chǎn)生諧波放大，而是當(dāng)頻率與諧波頻率接近時(shí)，才產(chǎn)生諧波放大，現(xiàn)代配電系統(tǒng)廣泛采用的非線性負(fù)荷，產(chǎn)生的諧波頻率范圍較寬。不合理的無功補(bǔ)償將導(dǎo)致諧波放大，因此必須考慮采用消諧濾波器進(jìn)行補(bǔ)償。

　　此外，使用有源濾波器對諧波進(jìn)行治理時(shí)，應(yīng)注意補(bǔ)償方式，若采用純電容補(bǔ)償，有源濾波器在治理諧波時(shí)，本身也會發(fā)出諧波電流(頻率與系統(tǒng)中諧波電流頻率相同，方向相反)，這種補(bǔ)償方式還會導(dǎo)致電容器壽命縮短，甚至引起故障。因此，在安裝有源濾波(APF)的情況下，補(bǔ)償部分必須串聯(lián)電抗器以有效保護(hù)電容器。

　　總之，對電能質(zhì)量進(jìn)行綜合管理，其目的是防止不同治理手段之間的沖突，避免重復(fù)作用造成浪費(fèi)，避免低投入低產(chǎn)出解決可能出現(xiàn)的問題，以最小的投入實(shí)現(xiàn)最佳的治理效果。

 

　　治理電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的效益

　　增加終端功率因數(shù)，降低無功消耗，減少電費(fèi)開支，甚至獲得電費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)。

　　提高變壓器、開關(guān)設(shè)備、電纜等的有效利用率，減少用電設(shè)備投入。

　　排除電力系統(tǒng)諧波污染，提供綠色安全用電環(huán)境，延緩電纜絕緣老化，減少設(shè)備因諧波而造成的熱量損失，延長設(shè)備使用壽命。

　　該裝置可避免補(bǔ)償電容跳閘事故，保證無功補(bǔ)償和系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行，避免元件串聯(lián)或并聯(lián)諧振，造成損壞。

　　排除某些因諧波引起的保護(hù)裝置誤動(dòng)作，以及測量儀器計(jì)量不準(zhǔn)確，還可以消除因諧波引起的通信干擾、信號失真等現(xiàn)象。

　　減輕了三相不平衡問題，有效地減少了變壓器和線路的損耗。

　　減小中性線電流，降低配電變壓器工作溫度，減少熱損耗。

　　延緩電纜絕緣老化，避免由此引起的事故。

 

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