電廠電能質(zhì)量改善分析論文

1、電廠電能質(zhì)量改善分析論文 論文關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量改善方法 論文摘要：結(jié)合實際闡述電能質(zhì)量的幾種改善方法與措施；無源濾波器、有源濾波器、靜止型無功補償裝置，介紹了它們的基本組成和原理，這些方法可以有效地解決穩(wěn)態(tài)時的電壓質(zhì)量問題；文章還就電能質(zhì)量技術(shù)的改進與提高，提出系統(tǒng)化綜合補償技術(shù)是解決電能質(zhì)量問題的“治本”途徑，以解決動態(tài)電能質(zhì)量問題。 一、電能質(zhì)量指標 電能質(zhì)量的定義：導(dǎo)致用戶設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差。這個定義簡單明晰，概括了電能質(zhì)量問題的成因和后果。隨著基于計算機系統(tǒng)的控制設(shè)備與電子裝置的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)中用電負荷結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，即變頻裝置、電弧爐煉鋼、電氣化鐵道等非線

2、性、沖擊性負荷造成對電能質(zhì)量的污染與破壞，而電能作為商品，人們會對電能質(zhì)量提出更高的要求，電能質(zhì)量已逐漸成為全社會共同關(guān)注的問題，有關(guān)電能質(zhì)量的問題已經(jīng)成為電工領(lǐng)域的前沿性課題，有必要對其相關(guān)指標與改善措施作討論和分析。 電能質(zhì)量指標是電能質(zhì)量各個方面的具體描述，不同的指標有不同的定義，參考iec標準、從電磁現(xiàn)象及相互作用和影響角度考慮給出的引起干擾的基本現(xiàn)象分類如下： (1)低頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：諧波、間諧波、電壓波動、電壓與電流不平衡，電壓暫降與短時斷電，電網(wǎng)頻率變化，低頻感應(yīng)電壓，交流網(wǎng)絡(luò)中的直流；(2)低頻輻射現(xiàn)象：磁場、電場；(3)高頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：感應(yīng)連續(xù)波電壓與電流，單向瞬態(tài)、振蕩瞬態(tài)；(4

3、)高頻輻射現(xiàn)象：磁場、電場、電磁場(連續(xù)波、瞬態(tài))；(5)靜電放電現(xiàn)象。 對于以上電力系統(tǒng)中的電磁現(xiàn)象，穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象可以利用幅值、頻率、頻譜、調(diào)制、缺口深度和面積來描述，非穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象可利用上升率、幅值、相位移、持續(xù)時間、頻譜、頻率、發(fā)生率、能量強度等描述。 保障電能質(zhì)量既是電力企業(yè)的責(zé)任，供電企業(yè)應(yīng)保證供給用戶的供電質(zhì)量符合國家標準；同時也是用戶(擁有干擾性負荷)應(yīng)盡的義務(wù)，即用戶用電不得危害供電；安全用電；對各種電能質(zhì)量問題應(yīng)采取有效的措施加以抑制。 電能質(zhì)量指標國內(nèi)外大多取95概率值作為衡量依據(jù)，并需指明監(jiān)測點，這些指標特點也對用電設(shè)備性能提出了相應(yīng)的要求。即電氣設(shè)備不僅應(yīng)能在規(guī)定的標準值之內(nèi)正

4、常運行，而且應(yīng)具備承受短時超標運行的能力。 二、電能質(zhì)量標準 綜合新頒布的電磁兼容國家標準和發(fā)達國家的相關(guān)標準，中低壓電能質(zhì)量標準分5大類13個指標。 (1)頻率偏差：包括在互聯(lián)電網(wǎng)和孤立電網(wǎng)中的兩種； (2)電壓幅值：慢速電壓變化(即電壓偏差)；快速電壓變化(電壓波動和閃變)；電壓暫降(是由于系統(tǒng)故障或干擾造成用戶電壓短時間(10mslmin)內(nèi)下降到90的額定值以下，然后又恢復(fù)到正常水平，會使用戶的次品率增大或生產(chǎn)停頓)；短時斷電(又稱電壓中斷，是由于系統(tǒng)故障跳閘后造成用戶電壓完全喪失(3min，電壓中斷使用戶生產(chǎn)停頓，甚至混亂)；長時斷電；暫時工頻過電壓；瞬態(tài)過電壓； (3)電壓不平衡；

5、 (4)電壓波形：諧波電壓；間諧波電壓；(由較大的波動或沖擊性非線性負荷引起，如大功率的交一交變頻，間諧波的頻率不是工頻的整數(shù)倍，但其危害等同于整數(shù)次諧波)。 (5)信號電壓(在電力傳輸線上的高頻信號，用于通信和控制) 三、電能質(zhì)量污染的治理 1、治理的基礎(chǔ)性工作 首先要掌握供電網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)，對電能質(zhì)量開展實時監(jiān)測，以掌握其動態(tài)；第二是分析診斷其變化，即在詳細分析電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用仿真軟件對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的固有諧振特性進行計算與分析，排除虛假的諧波干擾；第三是開展系統(tǒng)的合理設(shè)計和改造，變電站的設(shè)計和投運以及新的電力用戶投運之前都要進行諧波源負荷及電能質(zhì)量要求等方面的技術(shù)咨詢，線路網(wǎng)絡(luò)改造和建

6、設(shè)也要結(jié)合運行負荷的特點和措施，以降低線損，降低設(shè)備損失事故，最后才是開展濾波裝置或無功補償裝置的研制、調(diào)試和現(xiàn)場測試，以了解治理后的效果，并總結(jié)經(jīng)驗。 2、svc裝置 近些年來發(fā)展起來的svc裝置是一種快速調(diào)節(jié)無功功率的裝置，已成功地用于電力、冶金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負荷的補償，它可使所需無功功率作隨機調(diào)整，從而保持在非線性、沖擊性負荷連接點的系統(tǒng)電壓水平的恒定。 qiqd+ql-qc(2) 式(2)中qi、qd、ql、qc分別為：系統(tǒng)公共連接點的無功功率、負荷所需的無功功率、可調(diào)(可控)電抗器吸收的無功功率、電容器補償裝置發(fā)出的無功功率，單位均為kvar。 當(dāng)負荷產(chǎn)生沖擊無功qd時，

7、將引起 qiqd+ql+qc(3) 其中qc=0，欲保持qc不變，即qi0，則qd-ql，即svc裝置中感性無功功率隨沖擊負荷無功功率作隨機調(diào)整，此時電壓水平能保持恒定不變。svc由可控支路和固定(或可變)電容器支路并聯(lián)而成，主要有四種型式： (1)可控硅閥控制空芯電抗器型(稱tcr型)svc，它用可控硅閥控制線性電抗器實現(xiàn)快速連續(xù)的無功功率調(diào)節(jié)，它具有反應(yīng)時間快(520ms)、運行可靠、無級補償、分相調(diào)節(jié)，能平衡有功，適用范圍廣，價格便宜等優(yōu)點。tcr裝置還能實現(xiàn)分相控制，有較好的抑制不對稱負荷的能力，因而在電弧爐系統(tǒng)中采用最廣泛，但這種裝置采用了先進的電子和光導(dǎo)纖維技術(shù)，對維護人員要專門培

8、訓(xùn)提高維護水平。 (2)可控硅閥控制高阻抗變壓器型(tct型)，優(yōu)點與tcr型差不多，但高阻抗變壓器制造復(fù)雜，諧波分量也略大一些。由于有油，要求一級防火，只宜布置在一層平面或戶外，容量在30mvar以上時價格較貴，不能得到廣泛采用。 (3)可控硅開關(guān)控制電容器型(tsc)：分相調(diào)節(jié)、直接補償、裝置本身不產(chǎn)生諧波，損耗小，但是它是有級調(diào)節(jié)，綜合價格比較高。 (4)自飽和電抗器型(ssr型)：維護較簡單，運行可靠，過載能力強，響應(yīng)速度快，降低閃變效果好，但其噪音大，原材料消耗大，補償不對稱電爐負荷自身產(chǎn)生較大諧波電流，無平衡有功負荷的能力。 3、無源濾波裝置 該裝置由電容器、電抗器，有時還包括電阻

9、器等無源元件組成，以對某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路，以達到抑制高次諧波的作用；由于svc的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)擴大到容性區(qū)，所以濾波器與動態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián)，這樣既滿足無功補償、改善功率因數(shù)，又能消除高次諧波的影響。 4、有源濾波器 雖然無源濾波器具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡單及維護方便等優(yōu)點，在現(xiàn)階段廣泛用于配電網(wǎng)中，但由于濾波器特性受系統(tǒng)參數(shù)影響大，只能消除特定的幾次諧波，而對某些次諧波會產(chǎn)生放大作用，甚至諧振現(xiàn)象等因素，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器(activepowerfliter，縮寫為apf)。 apf即利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達到實時補償諧波電流的目的。它與無源濾波器相比，有以下特點： a.不僅能補償各次諧波，還可抑制閃變，補償無功，有一機多能的特點，在性價比上較為合理； b.濾波特性不受系統(tǒng)阻抗等的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險； c.具有自適應(yīng)功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波，即具有高度可控性和快速響應(yīng)性等特點。 四、小結(jié) 隨著電力電子與信息技術(shù)在社會各個領(lǐng)域的滲透應(yīng)用，一些新型電力負荷對電能質(zhì)量的要求不斷提高，電能質(zhì)量已成為電力企業(yè)和用戶共同關(guān)心的課題