淺談影響電能質(zhì)量的原因及治理辦法

電力質(zhì)量不合格主要是指電力用戶設(shè)備故障或無法正常運(yùn)行的電壓、電流幅度或頻率偏差，是電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的具體表現(xiàn)。電力質(zhì)量是現(xiàn)代電力系統(tǒng)不可或缺的評價(jià)指標(biāo)，關(guān)系到電網(wǎng)能否安全運(yùn)行，是用戶正常用電的重要保證。

　　電力質(zhì)量不合格主要是指電力用戶設(shè)備故障或無法正常運(yùn)行的電壓、電流幅度或頻率偏差，是電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的具體表現(xiàn)。電力質(zhì)量是現(xiàn)代電力系統(tǒng)不可或缺的評價(jià)指標(biāo)，關(guān)系到電網(wǎng)能否安全運(yùn)行，是用戶正常用電的重要保證。

 

　　第一，影響電能質(zhì)量的因素。

　　1.1諧波重量。

　　1.1.1諧波分量產(chǎn)生的原因

　　影響電能質(zhì)量的主要因素是系統(tǒng)的高次諧波電流。高次諧波電流主要是由終端用戶負(fù)荷引起的，大多數(shù)情況下，電氣設(shè)備的非線性是高次諧波電流的主要原因。例如，電弧爐的負(fù)荷周期為2?8h，0.5-1h為熔融階段，該階段的特征是在電極和固體原料之間形成不穩(wěn)定的電弧，呈不規(guī)則變動，三相電流不平衡，數(shù)值大，具有沖擊性，一般包含的高次諧波為2、3、4、5等連續(xù)性低次諧波。

　　電力系統(tǒng)中的諧波源主要分為三類:

　　(1)系統(tǒng)中的電氣設(shè)備。包括電弧爐、電石爐等非線性負(fù)荷，系統(tǒng)中的壓力調(diào)節(jié)裝置、可控硅整流裝置、變頻裝置等。這種負(fù)荷在工作時(shí)會產(chǎn)生大量諧波。

　　(2)輸變電設(shè)備。輸變設(shè)備主要指電力變壓器。大容量變壓器的工作磁密度一般選擇在磁化曲線的近飽和段。當(dāng)變壓器的鐵芯接近飽和時(shí)，磁化曲線的非線性會使磁化電流呈尖頂波形，從而產(chǎn)生大量諧波。

　　(3)分布式發(fā)電設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電、光伏等新能源發(fā)電設(shè)備通過電力電子設(shè)備并網(wǎng)，產(chǎn)生諧波，造成污染。

　　1.1.2諧波成分的危害。

　　諧波成分的危害有很多，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

　　(1)諧波分量使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生額外的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電和電氣設(shè)備的效率，增加了系統(tǒng)的損耗。

　　(2)諧波會引起電網(wǎng)中的局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振。諧振發(fā)生時(shí)，諧波重量瞬間增加幾倍甚至幾十倍。同時(shí)，大量三次諧波通過中性線會使線路過熱甚至起火，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的運(yùn)行安全。

　　(3)高次諧波分量影響系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的正常工作。例如，電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短或損壞的高次諧波會給電機(jī)帶來機(jī)械振動、噪音和過電壓，不僅會引起電機(jī)局部過熱，還會增加電機(jī)的附加損失。

　　(4)諧波不僅會導(dǎo)致系統(tǒng)系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動裝置的誤動作，還會使二次測量儀表的計(jì)量不正確。(5)高次諧波分量對附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生信號干擾，輕則產(chǎn)生噪音，降低通信質(zhì)量，重則通信數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)無法正常工作。

　　(6)諧波會導(dǎo)致設(shè)備材料溫度升高，溫度升高會導(dǎo)致額外損失。實(shí)驗(yàn)證明，每升溫1℃，電機(jī)就會建立一個(gè)自動化的環(huán)境，在科技的支持下，保證配網(wǎng)自動化的發(fā)展方向。實(shí)踐表明，配電自動化和智能化可以大大提高配電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平，提高供電質(zhì)量，降低損耗和節(jié)能，充分利用現(xiàn)有設(shè)備的能力降低人們的勞動強(qiáng)度。

　　輔助諧波和負(fù)序管理方案堅(jiān)持國家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，按照誰污染，誰管理原則，制定的方案與工程同時(shí)設(shè)計(jì)，同時(shí)施工，同時(shí)運(yùn)輸。

　　對于電力公司來說，其責(zé)任是在用戶注入電網(wǎng)的諧波電流合格的前提下，控制電路的阻抗水平。

　　1.2諧波。

　　高次諧波是指對周期性交流分量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解，得到的頻率不等于基波頻率整數(shù)倍的分量。高次諧波電壓含量：頻率<100Hz占0.16%?0.2%，頻率在100-800Hz之間占0.4%?0.5%。它還嚴(yán)重影響電能質(zhì)量。

　　1.2.1諧波產(chǎn)生的原因。

　　諧波的來源主要包括以下三個(gè)方面:

　　(1)變流器:由于負(fù)載三相不對稱或觸發(fā)角誤差，變流器在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生非特征諧波頻譜。

　　交流電弧爐：典型的間諧波發(fā)生源，其頻譜屬于連續(xù)頻譜。事實(shí)上，一般的沖擊負(fù)荷都會產(chǎn)生間歇波。

　　(3)開關(guān)控制的電氣設(shè)備:需要開關(guān)控制或調(diào)節(jié)工作電壓的設(shè)備在工作中會產(chǎn)生間諧波，如電烤箱、熔爐、電焊機(jī)、開關(guān)控制的調(diào)壓器等。

　　1.2.2諧波的危害。

　　(1)閃爍，導(dǎo)致屏幕閃爍。

　　(2)造成通信干擾和過零檢測誤差，影響脈沖接收器的正常運(yùn)行。

　　(3)引起感應(yīng)線圈噪聲，導(dǎo)致電機(jī)附加扭矩。

　　1.3電壓失衡。

　　電壓不平衡主要是指三相電壓在幅度上可能不同，或者相位差不是標(biāo)準(zhǔn)的120°，或者兩者都有。不平衡用電壓、電流負(fù)序基波分量或零序基波分量和正序基波分量的方均根值百分比表示。這個(gè)百分比也叫不平衡。一般來說，系統(tǒng)中公共連接點(diǎn)的正常運(yùn)行模式下不平衡允許值為2%，短時(shí)間內(nèi)不得超過4%。

　　1.3.1三相電壓不平衡的原因。

　　(1)事故引起的不平衡:包括單相接地、斷線、母線電壓互感器熔斷等。

　　(2)正常三相電壓不平衡:主要指單相大容量和沖擊、非線性負(fù)荷(如電弧爐、工頻感應(yīng)爐、電機(jī)車、單相焊機(jī))的應(yīng)用。

　　1.3.2三相電壓不平衡的危害

　　(1)在三相四線接線模式下，三相電壓不平衡會增加線路損耗。

　　(2)三相不平衡會使變壓器處于不對稱運(yùn)行狀態(tài)，增加變壓器的損耗，甚至燒毀。

　　(3)三相電壓不平衡會導(dǎo)致電機(jī)逆轉(zhuǎn)矩增加，從而提高電機(jī)溫度、效率、能耗和振動。

　　1.4電壓閃爍或波動。

　　燈的光通量不穩(wěn)定，所引起的視覺感受稱為閃變。閃爍不僅與電壓波動的大小有關(guān)，還與波動的頻率、波形、照明燈的性能以及人的視覺感受，甚至人腦對光通量變化的記憶效應(yīng)等因素有關(guān)。電壓波動是指電壓方均根值(有效值)的一系列變化或連續(xù)變化。電壓閃爍和波動的主要原因是電弧爐、軋機(jī)等大功率快速波動負(fù)荷的應(yīng)用。其危害是電壓波動會影響工業(yè)生產(chǎn)和居民生活，閃爍會引起視覺疲勞、偏頭痛，甚至導(dǎo)致錯(cuò)覺。

　　1.5電壓暫時(shí)下降或下降。

　　電壓暫時(shí)下降或下降是指用戶供電的電壓有效值在短時(shí)間內(nèi)突然下降，然后恢復(fù)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在電網(wǎng)中的持續(xù)時(shí)間大多為0.5-1.5秒。電壓下降或下降的主要原因通常是電網(wǎng)、變電設(shè)施故障或負(fù)荷突然變化。在某些情況下，電壓會連續(xù)下降或中斷兩次以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電壓暫時(shí)下降和短時(shí)間中斷造成的無序停電和恢復(fù)損失已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)達(dá)國家電能質(zhì)量的問題。

 

　　第二，治理措施。

　　2.1加強(qiáng)電能質(zhì)量監(jiān)測。

　　網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和智能化已成為電能質(zhì)量監(jiān)測的主要發(fā)展趨勢，加快電能質(zhì)量監(jiān)測終端數(shù)據(jù)規(guī)約和通信協(xié)議的統(tǒng)一，構(gòu)建電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

　　2.2對非線性用戶進(jìn)行電能質(zhì)量測試和評估。

　　對非線性用戶進(jìn)行電能質(zhì)量測試和評估，通過控制新污染源的電能質(zhì)量問題，為實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究提供重要的實(shí)踐基礎(chǔ)。

　　2.3積極開展電能質(zhì)量管理。

　　電能質(zhì)量的處理方法主要是濾波和無功補(bǔ)償，包括無源濾波和有源濾波。

　　無源濾波器通過提供高次諧波的低阻抗支路進(jìn)行濾波，其問題如下

　　(1)一個(gè)參數(shù)只能補(bǔ)償特定次數(shù)的高次諧波，在一定條件下與某個(gè)高次諧波發(fā)生共振，高次諧波擴(kuò)大，引起其他事故

　　(2)響應(yīng)速度慢，不能跟蹤動態(tài)諧波，進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償;

　　(3)只能補(bǔ)償固定無效;

　　(4)當(dāng)系統(tǒng)阻抗較小時(shí)，補(bǔ)償效果難以滿足要求;

　　(5)改變系統(tǒng)阻抗時(shí)，可引起系統(tǒng)諧振;(6)電容參數(shù)易改變，穩(wěn)定性差，可引起不協(xié)調(diào)。

　　有源濾波器:發(fā)出相反的諧波，通過抵消實(shí)現(xiàn)濾波，是未來無效補(bǔ)償?shù)姆较颉?/p>

 

瑞澤能源是一家專注節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的高新技術(shù)企業(yè)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“5S”流體輸送系統(tǒng)高效節(jié)能技術(shù)、電能質(zhì)量優(yōu)化節(jié)電技術(shù)、循環(huán)水零排放技術(shù)，在水泵節(jié)能、風(fēng)機(jī)節(jié)能、空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、供水系統(tǒng)節(jié)能、循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、配電系統(tǒng)節(jié)能和循環(huán)水水處理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，公司依托三元流技術(shù)設(shè)計(jì)的三元流葉輪，用于水泵、風(fēng)機(jī)、離心式空壓機(jī)的節(jié)能改造，技術(shù)應(yīng)用可靠，業(yè)績優(yōu)良。