淺談影響電能質量的原因及治理辦法

電力質量不合格主要是指電力用戶設備故障或無法正常運行的電壓、電流幅度或頻率偏差，是電力系統運行狀態(tài)的具體表現。電力質量是現代電力系統不可或缺的評價指標，關系到電網能否安全運行，是用戶正常用電的重要保證。

　　電力質量不合格主要是指電力用戶設備故障或無法正常運行的電壓、電流幅度或頻率偏差，是電力系統運行狀態(tài)的具體表現。電力質量是現代電力系統不可或缺的評價指標，關系到電網能否安全運行，是用戶正常用電的重要保證。

 

　　第一，影響電能質量的因素。

　　1.1諧波重量。

　　1.1.1諧波分量產生的原因

　　影響電能質量的主要因素是系統的高次諧波電流。高次諧波電流主要是由終端用戶負荷引起的，大多數情況下，電氣設備的非線性是高次諧波電流的主要原因。例如，電弧爐的負荷周期為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。

　　電力系統中的諧波源主要分為三類:

　　(1)系統中的電氣設備。包括電弧爐、電石爐等非線性負荷，系統中的壓力調節(jié)裝置、可控硅整流裝置、變頻裝置等。這種負荷在工作時會產生大量諧波。

　　(2)輸變電設備。輸變設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。當變壓器的鐵芯接近飽和時，磁化曲線的非線性會使磁化電流呈尖頂波形，從而產生大量諧波。

　　(3)分布式發(fā)電設備。風力發(fā)電、光伏等新能源發(fā)電設備通過電力電子設備并網，產生諧波，造成污染。

　　1.1.2諧波成分的危害。

　　諧波成分的危害有很多，主要表現在以下幾個方面:

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

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

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

　　(4)諧波不僅會導致系統系統繼電保護和自動裝置的誤動作，還會使二次測量儀表的計量不正確。(5)高次諧波分量對附近的通信系統產生信號干擾，輕則產生噪音，降低通信質量，重則通信數據丟失，系統無法正常工作。

　　(6)諧波會導致設備材料溫度升高，溫度升高會導致額外損失。實驗證明，每升溫1℃，電機就會建立一個自動化的環(huán)境，在科技的支持下，保證配網自動化的發(fā)展方向。實踐表明，配電自動化和智能化可以大大提高配電網的安全運行水平，提高供電質量，降低損耗和節(jié)能，充分利用現有設備的能力降低人們的勞動強度。

　　輔助諧波和負序管理方案堅持國家電能質量標準，按照誰污染，誰管理原則，制定的方案與工程同時設計，同時施工，同時運輸。

　　對于電力公司來說，其責任是在用戶注入電網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行傅立葉級數分解，得到的頻率不等于基波頻率整數倍的分量。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%。它還嚴重影響電能質量。

　　1.2.1諧波產生的原因。

　　諧波的來源主要包括以下三個方面:

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

　　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。事實上，一般的沖擊負荷都會產生間歇波。

　　(3)開關控制的電氣設備:需要開關控制或調節(jié)工作電壓的設備在工作中會產生間諧波，如電烤箱、熔爐、電焊機、開關控制的調壓器等。

　　1.2.2諧波的危害。

　　(1)閃爍，導致屏幕閃爍。

　　(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行。

　　(3)引起感應線圈噪聲，導致電機附加扭矩。

　　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，或者相位差不是標準的120°，或者兩者都有。不平衡用電壓、電流負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。這個百分比也叫不平衡。一般來說，系統中公共連接點的正常運行模式下不平衡允許值為2%，短時間內不得超過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、非線性負荷(如電弧爐、工頻感應爐、電機車、單相焊機)的應用。

　　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致電機逆轉矩增加，從而提高電機溫度、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，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等因素有關。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、軋機等大功率快速波動負荷的應用。其危害是電壓波動會影響工業(yè)生產和居民生活，閃爍會引起視覺疲勞、偏頭痛，甚至導致錯覺。

　　1.5電壓暫時下降或下降。

　　電壓暫時下降或下降是指用戶供電的電壓有效值在短時間內突然下降，然后恢復的現象。這種現象在電網中的持續(xù)時間大多為0.5-1.5秒。電壓下降或下降的主要原因通常是電網、變電設施故障或負荷突然變化。在某些情況下，電壓會連續(xù)下降或中斷兩次以上。據統計，電壓暫時下降和短時間中斷造成的無序停電和恢復損失已經成為影響工業(yè)發(fā)達國家電能質量的問題。

 

　　第二，治理措施。

　　2.1加強電能質量監(jiān)測。

　　網絡化、標準化、信息化和智能化已成為電能質量監(jiān)測的主要發(fā)展趨勢，加快電能質量監(jiān)測終端數據規(guī)約和通信協議的統一，構建電能質量監(jiān)測網絡。

　　2.2對非線性用戶進行電能質量測試和評估。

　　對非線性用戶進行電能質量測試和評估，通過控制新污染源的電能質量問題，為實驗室相關研究提供重要的實踐基礎。

　　2.3積極開展電能質量管理。

　　電能質量的處理方法主要是濾波和無功補償，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行濾波，其問題如下

　　(1)一個參數只能補償特定次數的高次諧波，在一定條件下與某個高次諧波發(fā)生共振，高次諧波擴大，引起其他事故

　　(2)響應速度慢，不能跟蹤動態(tài)諧波，進行動態(tài)補償;

　　(3)只能補償固定無效;

　　(4)當系統阻抗較小時，補償效果難以滿足要求;

　　(5)改變系統阻抗時，可引起系統諧振;(6)電容參數易改變，穩(wěn)定性差，可引起不協調。

　　有源濾波器:發(fā)出相反的諧波，通過抵消實現濾波，是未來無效補償的方向。

 

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