關于電能質量治理你不懂的那些事

伴隨著現代工業和電力電子技術的不斷發展，用電設備的種類和復雜性日益增加，導致用電質量問題日益突出。除功率因數低的問題外，電力電子設備如各種變頻器的日益廣泛應用，又給電網帶來了大量的諧波;同時，由于電力諧波極易引起精密儀器的損壞，對電能質量的要求也越來越高。積極有效地從用戶端治理電能質量已是當務之急。

　　伴隨著現代工業和電力電子技術的不斷發展，用電設備的種類和復雜性日益增加，導致用電質量問題日益突出。除功率因數低的問題外，電力電子設備如各種變頻器的日益廣泛應用，又給電網帶來了大量的諧波;同時，由于電力諧波極易引起精密儀器的損壞，對電能質量的要求也越來越高。積極有效地從用戶端治理電能質量已是當務之急。

 

　　電力系統存在的問題

　　除對電能質量敏感負荷有影響外，電網電壓的波動、跌落、驟升、不平衡、諧波等也會對系統造成以下危害：

　　1使電網中的元件產生額外的損耗，從而降低發電、輸電和電力設備的效率和使用壽命;

　　2造成繼電保護和自動裝置誤動，并且可能使電氣測量儀表劑量不正確;

　　3產生機械振動、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中局部并聯諧振和串聯諧振，從而使諧波放大，極大地加重了諧波的危害，有時還會造成嚴重的事故;高次諧波還會對臨近的通信系統造成干擾，輕則造成噪聲，降低通信質量;

　　6當電壓嚴重不平衡時，會使一些對電壓過零點要求嚴格的直流電機出現故障。

 

　　電力產品質量的影響因素

　　一、產生電壓偏差。

　　(1)系統電源阻抗及峰谷負荷的存在是電壓偏移的主要原因。與此同時，系統無功電源沒有達到分層控制和動態就地平衡的就地平衡原則，造成系統無功容量嚴重不足，或電容式、照相機不能按功率因數自動投切，也增加了附加電壓偏差。

　　(2)由于電網中有載調壓設備不足或有載調壓設備的配置不合理，致使為用戶供電的一系列電壓變換系列中沒有電壓調節手段，造成系統電能質量差時電壓質量差。

　　配電網結構不合理，供電負荷與電網阻抗參數不匹配：例如：電源結構不合理，離負荷中心不近，導線截面偏小，線路中的負荷電流密度過大，供電半徑偏大，超出允許范圍等。

　　(4)用戶功率因數過低，或用戶變電設備負荷率過低。

　　二是造成電網諧波污染。

　　造成這種現象的主要原因是各種非線形負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污染的重要原因，高功率晶閘管整流裝置、牽引機車電化化電解裝置、直流輸電換流裝置等主要用電設備產生諧波;煉鋼電弧爐、鋼軋機等高能可控硅整流設備;節能燈和變頻器等節能電器;各種醫療設備、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;電力變壓器的勵磁回路等。

　　三、產生電壓波動和電壓閃變。

　　產生電壓波動和閃變的原因有很多：

　　(1)大的沖擊負荷，例如系統短路，在電氣化鐵路上經常使用重載列車，交流焊機、煉鋼爐和軋鋼機等設備;

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

　　(3)電力電容、電抗器、電力變壓器和電動機等大容量電器設備;

　　(4)備用電源、自動重合閘等自動投切裝置;

　　(5)雷擊造成避雷器放電時，電網電壓波動和閃變。

　　電力質量控制的主要方案。

　　電力系統中電力用戶需要解決的電能質量問題主要有：功率因數問題、諧波問題、三相負載不平衡問題和電壓瞬變問題。

　　常見的治理方法有：電容補償、調諧補償、單相間補償、動態投切補償、被動濾波、主動濾波等。每一種方法都是主要針對某一方面的問題治理，但同時會影響到其他方面，或產生負面影響，或具有順帶幫助的作用。

　　在當今電能質量的環境中，簡單的電容器補償(非調諧電抗器)被應用于低壓電力系統中時，常常會受到電力系統或系統諧波的影響，而這種補償又會導致電容器壽命縮短，甚至其他嚴重事故。

　　此外，在低電壓系統中諧波含量較高時，必須考慮到不采用串聯電抗器的低電壓電容組和變壓器將形成串聯諧振回路。在串聯諧振頻率較近的情況下，系統將產生諧振信號。配電網絡中，當頻率與諧振頻率相等時，不是產生諧波放大，而是當頻率與諧波頻率接近時，才產生諧波放大，現代配電系統廣泛采用的非線性負荷，產生的諧波頻率范圍較寬。不合理的無功補償將導致諧波放大，因此必須考慮采用消諧濾波器進行補償。

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

　　總之，對電能質量進行綜合管理，其目的是防止不同治理手段之間的沖突，避免重復作用造成浪費，避免低投入低產出解決可能出現的問題，以最小的投入實現最佳的治理效果。

 

　　治理電力系統電能質量的效益

　　增加終端功率因數，降低無功消耗，減少電費開支，甚至獲得電費獎勵。

　　提高變壓器、開關設備、電纜等的有效利用率，減少用電設備投入。

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

　　該裝置可避免補償電容跳閘事故，保證無功補償和系統設備的安全運行，避免元件串聯或并聯諧振，造成損壞。

　　排除某些因諧波引起的保護裝置誤動作，以及測量儀器計量不準確，還可以消除因諧波引起的通信干擾、信號失真等現象。

　　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。

 

瑞澤能源是一家專注節能環保產業的高新技術企業，擁有自主知識產權的“5S”流體輸送系統高效節能技術、電能質量優化節電技術、循環水零排放技術，在水泵節能、風機節能、空壓機系統節能、供水系統節能、循環水系統節能、中央空調系統節能、電機系統節能、配電系統節能和循環水水處理等領域得到廣泛應用，公司依托三元流技術設計的三元流葉輪，用于水泵、風機、離心式空壓機的節能改造，技術應用可靠，業績優良。