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电能质量的治理
摘要: 介绍了电能质量问题带来的危害,分析了影响电能质量的原因及治理方案,以及简要叙述了电能质量的国家标准。
关键词:电能质量;治理;国家标准
引言
随着近些年冶金、化学工业及电气化铁路的发展, 大型电弧炉、电力机车、整流设备、变频装置等非线性用电设备越来越多。这些非线性负荷及冲击性负荷, 对电力系统的/ 污染0日趋严重, 造成系统电压、电流波形的严重畸变, 三相电压、电流的不平衡度加大,电能质量下降, 给发、供电设备及用户用电设备带来严重危害, 并使国民经济遭受损害,因此对电能质量进行治理十分重要。我国已先后颁布了6 个有关电能质量的国家标准, 即电力系统频率允许偏差、供电电压允许偏差、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度、电压波动和闪变、暂时过电压和瞬态过电压。但在实际治理过程中面临的1 个很重要的问题是如何根据电能质量标准依法管理电能质量。
图1:电能质量现象部分波形图
电能质量问题的危害
电网电压的波动、跌落、骤升、不平衡、谐波等除了影响电能质量敏感负荷正常工作外,还会有一下几项危害:
使电网中的元件产生附加损耗,降低发电、输电以及用电设备的效率和使用寿命;
导致继电保护和自动装置的误动作,并可能使电器测量仪表剂量不准;
产生机械振动、噪声和过电压,使变压器局部过热;
谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,甚至损坏;
谐波还会导致公用电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,大大增加了谐波的危害性,有时会引起严重的事故;高次谐波还会对临近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声、降低通信质量;
在电压严重不平衡时,会使对于电压过零点有严格要求的某些直流电机发生故障。
影响电能质量的因素
电压偏差的产生
(1) 系统电源阻抗和峰、谷负荷的存在是产生电压偏差的主要原因。同时系统无功电源没有达到分层控制和动态就地平衡的原则就地平衡, 导致系统无功容量严重不足, 或电容器、调相机不能按照功率因数自动投切也增加了附加电压偏差。
(2) 电网中有载调压设备不足或有载调压设备配置不合理, 导致为用户供电的某一系列电压变换系列中没有电压调整手段, 在系统电能质量低劣时电压质量低劣。
(3) 配电网结构不合理, 供电负荷与电网的阻抗参数不匹配: 如电源结构不合理, 没有靠近负荷中心, 导线截面偏小, 线路中负荷电流密度过大, 供电半径偏大超出了允许范围等。
(4) 用户功率因数太低或用户变电设备负荷率太低。
电网谐波污染的产生
产生谐波的主要原因是各类非线形负荷的大量增加使电压波形发生畸变, 产生谐波电压和谐波电流。谐波污染是电网受到污染的重要原因, 产生谐波的主要用电设备是大功率的可控硅整流装置如电气化铁路、电力牵引机车、电化学的电解装置和直流输电的换流装置等; 主要有产生冲击负荷的装置如炼钢用电弧炉和钢铁轧机; 节能型电器如节能灯和变频器; 各种医疗装置和不间断电源和电子整流装置; 自饱和电抗器和可控饱和电抗器; 电力变压器的励磁回路等。
电压波动和电压闪变的产生
导致电压波动和闪变的原因很多, 主要有:
(1) 大的冲击负荷如系统短路、电气化铁路中重载列车通过、交流电焊机、炼钢炉和轧钢机等设备的频繁使用;
(2) 系统短路故障如三相短路故障、两相短路故障或单相接地故障引起的电网电压