發(fā)布時(shí)間：2013-04-13所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)中非線性負(fù)荷用戶的比例不斷提高，由此而產(chǎn)生的供電電能質(zhì)量嚴(yán)重下降，表現(xiàn)得越來越突出。
【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)中非線性負(fù)荷用戶的比例不斷提高，由此而產(chǎn)生的供電電能質(zhì)量嚴(yán)重下降，表現(xiàn)得越來越突出。
【關(guān)鍵詞】分析；監(jiān)測(cè)；質(zhì)量；電壓；電能；電網(wǎng)。
【Abstract】 With the the the rapid development of of the economy, the the proportion of of the nonlinear load user in the the power grid continuously improve the, the power quality of arising therefrom the power supply a serious decline in, the performance of too more and more prominent.
Key words：analysis; monitoring; quality; voltage; electricity; grid.
中圖分類號(hào)：TJ765.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)中非線性負(fù)荷用戶的比例不斷提高，由此而產(chǎn)生的供電電能質(zhì)量嚴(yán)重下降，表現(xiàn)得越來越突出。電能質(zhì)量嚴(yán)重超標(biāo)正在大范圍的污染供電環(huán)境，危及電網(wǎng)及其供電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重的影響電力企業(yè)及廣大用戶的經(jīng)濟(jì)效益。
這種現(xiàn)象在北京孫河220kV變電站表現(xiàn)十分嚴(yán)重，它不但使變電設(shè)備的安全運(yùn)行無法保證，而且影響到當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)生產(chǎn)用電和居民生活用電。為此2002年在該站安裝了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)10kV母線的電能質(zhì)量進(jìn)行了連續(xù)的監(jiān)測(cè)。
1孫河220kV變電站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹
為了加強(qiáng)對(duì)電能質(zhì)量的管理和監(jiān)控，2002年在孫河220kV變電站建立了電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。此前，該站經(jīng)常燒TV保險(xiǎn)，曾多次發(fā)生過TV爆炸的事故，存在嚴(yán)重的諧振現(xiàn)象。
采用電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，該裝置主要有以下幾種監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)功能： (1) 三相各次諧波電壓、電流及其諧波含有率；
(2) 三相電壓、電流總諧波畸變率；
(3) 三相有功、無功功率及其方向；
(4) 總的有功功率、無功功率，功率因數(shù)及相位移功率因數(shù)；
(5) 電網(wǎng)頻率、線電壓、電壓偏差；
(6) 電壓不平衡度、負(fù)序電壓、負(fù)序電流。
電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)單元，安裝在220kV孫河變電站10kVII段母線，服務(wù)器安裝在監(jiān)控中心，是集通訊/數(shù)據(jù)庫/Web發(fā)布于一體的服務(wù)器，與變電站監(jiān)控單元間通過光纖進(jìn)行通訊傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過Web服務(wù)器對(duì)MIS系統(tǒng)開放，支持Web瀏覽方式，做到數(shù)據(jù)共享，公司所有局域網(wǎng)內(nèi)的微機(jī)，均可通過Web瀏覽進(jìn)行訪問，查看電能質(zhì)量分析的各種報(bào)表和數(shù)據(jù)，了解監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓、電流波形、各次電流電壓的諧波分量等電能質(zhì)量情況。
2變電站概況及監(jiān)測(cè)結(jié)果
該變電站有主變壓器2臺(tái)，容量均為180MVA，220kV母線、110kV母線、10kV母線均分段并列運(yùn)行，有并聯(lián)補(bǔ)償電容器一組，容量為2700kvar，正常運(yùn)行方式為2號(hào)主變帶全站負(fù)荷。負(fù)荷主要是周圍一些工廠的工業(yè)用電、城市生活用電及周圍農(nóng)業(yè)負(fù)荷。工業(yè)用電主要集中棉廠、紗廠、變壓器廠、化工廠和木材加工廠等，這些也是該站主要的諧波源。
3對(duì)電能質(zhì)量的分析
根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析：
(1) 從諧波電壓總畸變率表4可看出，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)諧波電壓總畸變率嚴(yán)重超標(biāo)。國家標(biāo)準(zhǔn)為4%，實(shí)際情況為三相總畸變依次是：6.89%、6.50%、7.24%。對(duì)于并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置，10kV電容器應(yīng)進(jìn)行容量及參數(shù)計(jì)算，適當(dāng)改變電容參數(shù)，避免產(chǎn)生諧振，防止諧波對(duì)電容器造成損壞。對(duì)該站以后新增負(fù)荷時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制諧波源，以避免諧波分量進(jìn)一步提高，給電網(wǎng)造成較大的安全隱患。
(2) 從各次諧波電壓含有率水平表1可見：3次諧波含有率較高，A相為6.7%，其次是5、7次諧波，這對(duì)并聯(lián)無功補(bǔ)償電容器串聯(lián)電抗百分?jǐn)?shù)的選擇，有重要的參考價(jià)值。
(3) 諧波電流均不超標(biāo)，主要諧波頻次為：3、5、7、9次，這為諧波治理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
(4) 根據(jù)上述分析可判斷，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)存在嚴(yán)重的3次諧波諧振現(xiàn)象，應(yīng)改變系統(tǒng)運(yùn)行方式，分析并聯(lián)補(bǔ)償電容器對(duì)諧波的影響。
(5) 根據(jù)無功功率數(shù)據(jù)大小、方向及功率因數(shù)判斷，該站10kV母線安裝的并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置，其基波無功功率偏大（各種工況下功率因數(shù)基本保持1，某些工況下出現(xiàn)少量的無功倒送），因此，整體10kV母線電壓偏高。
(6) 根據(jù)基波電壓最大最小值、電壓偏差最大最小值、零序負(fù)序電壓最大值、總諧波電壓畸變率最大值、各次諧波電壓、電流含量最大值、閃變最大值等參數(shù)判斷，檢測(cè)中出現(xiàn)過大的電網(wǎng)沖擊，10kV母線接有大的沖擊性負(fù)荷，或出現(xiàn)B相經(jīng)中間物接地現(xiàn)象（出現(xiàn)過很高的零序、負(fù)序電壓）。
(7) 根據(jù)電壓偏差可知各相電壓合格率：A相2.69%、B相97.8%、C相94.6%，A相合格率較低，且絕大部分為正偏差。
由以上分析可看出，該變電站存在嚴(yán)重的諧波污染，3次諧波存在諧振，并且10kV并聯(lián)補(bǔ)償電容器對(duì)諧波有放大作用，應(yīng)調(diào)整其運(yùn)行參數(shù)。
4影響電能質(zhì)量的因素及其對(duì)策
影響電能質(zhì)量的主要因素是各種非線性用電設(shè)備、變壓器和各類鐵心電抗器，它們可分為以下幾類：
(1) 電力電子裝置，這是最嚴(yán)重的諧波源。這些裝置在整流、逆變、調(diào)壓及變頻過程中產(chǎn)生大量的諧波；
(2) 電弧爐，如煉鋼用的交流電弧爐；
(3) 家用電器，如日光燈、電視機(jī)、調(diào)速風(fēng)扇、空調(diào)、電冰箱等；
(4) 高新技術(shù)應(yīng)用的多種設(shè)備，如電子計(jì)算機(jī)、功率調(diào)節(jié)器、節(jié)能燈等。
對(duì)220kV孫河站來說，周圍工廠的大量電力電子設(shè)備、各種大容量電動(dòng)機(jī)是其最主要的諧波源，其次是大量城市生活用電設(shè)備等。
諧波不但影響用戶設(shè)備的正常運(yùn)行，而且對(duì)電網(wǎng)設(shè)備和自動(dòng)化裝置有很大的影響。諧波對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化裝置的影響，要從改進(jìn)自動(dòng)化裝置的制作工藝和工作原理入手，加強(qiáng)裝置的抗干擾能力，防止裝置誤動(dòng)作。
但這對(duì)改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量并無任何作用，只能是減少電網(wǎng)諧波對(duì)自動(dòng)化裝置影響，因此電能質(zhì)量的治理，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)用戶諧波源的治理和改變電網(wǎng)參數(shù)，降低或消除諧波諧振。
(1) 對(duì)于電動(dòng)機(jī)控制器產(chǎn)生的諧波，諧波的形狀很分明，可以裝設(shè)諧波濾波器來降低諧波電流。
(2) 對(duì)于特殊需要的用戶，可裝用隔離變壓器：限制均衡的3次諧波，可以采用一臺(tái)D，yn接法的隔離變壓器。
(3) 安裝有源的諧波調(diào)節(jié)器：在工作時(shí)注入一個(gè)電流來精確地補(bǔ)償由負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流，就會(huì)獲得一個(gè)理想的正弦波。這種濾波設(shè)備，靠數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)，控制快速絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。因?yàn)樵O(shè)備是與供電系統(tǒng)并聯(lián)工作，它只控制諧波電流，基波電流并不流過濾波器。目前有源濾波器正在日益推廣應(yīng)用。
(4) 對(duì)于電網(wǎng)，應(yīng)優(yōu)化電網(wǎng)參數(shù)，改變運(yùn)行方式，優(yōu)化無功補(bǔ)償?shù)陌惭b地點(diǎn)、方式和容量，消除電網(wǎng)諧振或減小電網(wǎng)對(duì)諧波的放大作用。
為了改善220kV站的電能質(zhì)量狀況，對(duì)該站采取了一系列措施：
在10kV TV、110kV TV的一次側(cè)中性點(diǎn)加裝非線性電阻；
在10kV母線加裝消諧裝置；
在2號(hào)主變110kV側(cè)中性點(diǎn)加裝消諧裝置；
改變10kV并聯(lián)補(bǔ)償電容器的參數(shù)，消除諧振，減少對(duì)諧波的放大作用。
經(jīng)過治理，現(xiàn)在已很少燒TV保險(xiǎn)，也沒有發(fā)生TV爆炸事故，而且電能質(zhì)量狀況較以前有較大的改善。
5結(jié)束語
為了保護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行和用戶的安全用電，針對(duì)目前電網(wǎng)電能質(zhì)量嚴(yán)重超標(biāo)且正在大范圍的污染供電環(huán)境，危及電網(wǎng)及其供電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行的問題，對(duì)典型變電站電能質(zhì)量進(jìn)行了實(shí)測(cè)和綜合分析，并采取了有效的防范措施，取得了成效，從而限制了污染電網(wǎng)的強(qiáng)干擾源（如諧波源），確保電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保護(hù)電力用戶的合法權(quán)益。
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