電能檢測的常見問題及解決方案

1、電能檢測的常見問題及解決方案光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題中小型企業(yè)LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶 煉高合金鋼工藝電能質(zhì)量問題孤島電源的電能質(zhì)量問題光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題傳統(tǒng)化石燃料面臨枯竭的危機加速，能源短缺和環(huán)境污染 直接威脅我國的可持續(xù)發(fā)展，而太陽能作為最普遍和取之不 盡的可再生資源也成為開發(fā)的重點。光伏并網(wǎng)逆變器作為光伏電池與電網(wǎng)的接口裝置，將光伏 發(fā)電產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電傳輸?shù)诫娋W(wǎng)，在光伏并網(wǎng)發(fā) 電系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。隨著投入應(yīng)用的并網(wǎng)逆變器 日益增多，其輸出的諧波電流對電網(wǎng)的污染也不容忽視。光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題一、組串式光伏逆變器在不同負載率下的諧波電流發(fā)生 量對比二、實測13臺組串式逆變器總

2、輸出端諧波值與理論計 算值的比較光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題一、組串式光伏逆變器在不同負載率下的諧波電流發(fā)生量對比 我司技術(shù)人員于2016年3月16日對某鑄造材料公司屋頂光伏 發(fā)電項目進行連續(xù)測試，其采用的是組串式光伏逆變器，裝機容量263kW，選取的測試點為其總輸出端。測試時間段為2016/03/16 09:01:11 至 2016/03/16 17:32:09，基本覆蓋正常光照日的全部發(fā)電時段。光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題測試當(dāng)日光伏逆變器的最大輸出有功為161kW，最大負 載率為61%，選取負載率分別為60%、40%、20%和10%時 的諧波電流情況進行對比分析，電流、諧波相關(guān)圖譜如下。光伏發(fā)電電能質(zhì)量

3、問題電流趨勢圖光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題諧波電流大小趨勢圖光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題以此次檢測為例，對應(yīng)圖譜和發(fā)生量對比表格可以發(fā)現(xiàn)， 負載率分別為60%、40%、20% 、 10%時，諧波電流絕對值 差別不大，諧波電流絕對值與負載率沒有直接關(guān)系。組串式光伏逆變器在特定輕載時，由于輸出電流小，諧波 電流的相對值（THDi）會變大，但諧波的總量很小，對于電 網(wǎng)的影響變化不大。光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題二、實測13臺組串式逆變器總輸出端諧波值與理論計算值的比較2016年3月16日實測的組串式逆變器總裝機容量260kW，其由13臺額定容量為20kW的組串式逆變器并聯(lián)組成。由于諧波電流 絕對值與負載

4、率沒有直接關(guān)系，故將13臺逆變器滿載時的諧波電 流理論計算值與總輸出端現(xiàn)場實測值進行比較，以期發(fā)現(xiàn)理論計 算值與現(xiàn)場實測值之間的差距。光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題諧波次數(shù)13臺滿載逆變器A相諧波電流理論計算值（A）當(dāng)日實測A相諧波電流值（A）實測值/理論值20.27651.1264.0730.99900.8640.8640.13700.4903.5851.12291.8501.6560.04910.68113.8770.54922.3754.3280.01010.32331.9890.29680.2910.98100.09120.1882.06110.43051.3333.10120.11470.31

5、52.75130.27730.6492.34140.03820.3479.08150.32270.2280.71160.02850.33911.89170.28050.4981.78180.17450.2751.58190.40200.4501.12200.10490.2522.40210.11320.2041.80220.07820.3073.93230.16840.3952.35240.02490.1726.91250.10090.5225.17光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題通過對運行現(xiàn)場實測值與13臺逆變器滿載時的諧波電流理論 計算值進行比較后發(fā)現(xiàn)，組串式逆變器在現(xiàn)場實際運行中所產(chǎn)生 的諧波含量超

6、過多個逆變器實驗室測試數(shù)據(jù)的理論計算值。此次 測試的光伏發(fā)電裝機容量較小，而如果光伏電站裝機容量為兆瓦 級，則其發(fā)電時產(chǎn)生的諧波含量更大。光伏發(fā)電電能質(zhì)量問題隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，將來必然會出現(xiàn)多臺組串式逆變 器并列運行的案例。從我公司做的實測來看，這種情況下產(chǎn)生 的諧波究竟有多大，還有很大的不確定性。如此類推，一個大 型的地面光伏電站有幾十個集中式逆變器并列運行，由此產(chǎn)生 的諧波也不能完全相信理論計算，這個問題還有待于進一步探 索和研究。因此，一個大型的光伏電站究竟會產(chǎn)生多少諧波， 僅靠評估是不夠的，應(yīng)該加強對光伏電站運行中的監(jiān)測，才能 保證輸入電網(wǎng)的電能質(zhì)量安全可靠。LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶

7、煉工藝我公司人員在日常電能質(zhì)量檢測的過程中發(fā)現(xiàn)中小型 企業(yè)普遍采用LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉高合金鋼工藝。由于 電弧爐煉鋼在技術(shù)經(jīng)濟上的優(yōu)越性，工業(yè)生產(chǎn)采用交流電 弧爐已日益增多，單臺容量也不斷增大，對于供電系統(tǒng)的 干擾也愈加突出。結(jié)合我公司大量的檢測實例，以下LF爐 與中頻爐雙聯(lián)工藝采用的設(shè)備以及冶煉過程的情況出發(fā)， 在電壓、電流等方面對電弧爐在LF爐與中頻爐雙聯(lián)工藝與 傳統(tǒng)工藝中電能質(zhì)量方便的表現(xiàn)作理論分析。LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝電弧爐在LF爐與中頻爐雙聯(lián)工藝技術(shù)特點普通交流電弧爐的冶煉過程大至可分為三個階段，即 熔化期、氧化期和還原期。冶煉周期約為3h8h，其長短 取決于供電電路參數(shù)、電

8、弧爐容量和冶煉工藝要求等；熔 化期約為0.5h2h，在熔化期內(nèi)負荷為三相不對稱的波動 性負荷，電流不穩(wěn)定，消耗電能大，約占整個冶煉過程電 能消耗的60%70%；在氧化和還原的精煉期內(nèi)電壓波動 顯著降低。LF爐與中頻爐雙聯(lián)工藝的核心為中頻爐代替LF 鋼包精煉爐進行熔化期的作業(yè)，減少能耗和諧波的產(chǎn)生。LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝電流方面 電壓方面 優(yōu)點總結(jié)LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝諧波次數(shù)h23457諧波含有率熔化期（活動電?。?.75.82.54.23.1精煉期（穩(wěn)定電?。?.02.1電流方面電弧爐的運行周期包括三個階段：熔化期、氧化期和還 原期。LF爐與中頻爐雙聯(lián)工藝的核心為中頻爐代替LF鋼包精

9、 煉爐進行熔化期的作業(yè)。典型電弧爐諧波電流含有率（%）LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝諧波次數(shù)h23457諧波含有率舊工藝7.75.82.54.23.1雙聯(lián)工藝22.1典型電弧爐諧波采用雙聯(lián)工藝后電流含有率（%）對比LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝采用LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝電弧爐諧波次數(shù)變化舊工藝2、3、4、5、7次雙聯(lián)工藝3、5、7次采用LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝總諧波次數(shù)變化舊工藝2、3、4、5、7等雙聯(lián)工藝3、5、7、6K1次或者3、5、7、12K1（K為正整數(shù)）LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝電流方面結(jié)論采用LF爐與中頻爐雙聯(lián)工藝生產(chǎn)的企業(yè)理論相對較大 的諧波電流次數(shù)應(yīng)該為3、5以及6K1次（采用6

10、脈沖中頻 爐）或者3、5以及12K1次（采用12脈沖中頻爐）。備注：其中K為正整數(shù)。LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝2015年我公司對某新型金屬材料技術(shù)有限公司進行電能 質(zhì)量檢測為例，該公司主要以有色金屬合金制造及鋼壓延加 工生產(chǎn)為主，采用的就是LF爐與中頻爐雙聯(lián)工藝，其中中頻 爐為6脈動。從A、C相諧波電流頻譜可以看出較大的諧波電 流次數(shù)為3、5以及6K1次，與我們的理論分析完全吻合。LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝某新型金屬材料技術(shù)有限公司A、C相諧波電流頻譜LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝電壓方面電弧爐負荷運行周期示意圖LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝電壓波動大小與負荷無功功率變動量成正比。電弧爐 的電流控制是

11、通過電弧爐變壓器高壓側(cè)繞組分接頭的切換 和電極的升降來實現(xiàn)的。電弧爐所消耗無功功率大，并且 無功功率變化量也大，在電極短路時功率因素約為0.1 0.2，在額定運行時約為0.70.85。LF爐與中頻爐雙聯(lián)工 藝的核心是中頻爐代替LF鋼包精煉爐進行熔化期的作業(yè)， 這樣就避開了電弧爐在無功變化量最大的熔化期作業(yè)。LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝電壓方面結(jié)論LF爐與中頻爐雙聯(lián)工藝避開了電弧爐在無功變化量最大的熔化期 作業(yè)。采用雙聯(lián)工藝后的用戶在生產(chǎn)期間無功變化量、電壓波動減小，這樣用戶既節(jié)約了配置無功補償設(shè)備的成本又減少了生產(chǎn)期間對供 電系統(tǒng)的沖擊。LF爐與中頻爐雙聯(lián)冶煉工藝優(yōu)點總結(jié)LF爐與中頻爐雙聯(lián)工藝的

12、核心是中頻爐代替LF鋼包精煉爐進行 熔化期的作業(yè)。這種方式避開了電弧爐在負荷最不穩(wěn)定對電網(wǎng)沖擊最 大的熔化期工作，既讓中小型用戶節(jié)約了諧波治理成本，也減少了諧 波帶來的能耗增加的成本，同時也減少了中小型用戶生產(chǎn)期間對于供 電電網(wǎng)的沖擊。孤島電源的電能質(zhì)量問題我公司受亞青會、青奧會運行 團隊組委會委托，對安徽安新能源 有限公司為第二屆亞洲青年運動會 開閉幕式、第二屆青奧會開閉幕式 所構(gòu)建的孤島型臨時柴油發(fā)電機組 供電系統(tǒng)的安全可靠性進行了檢測 及驗收。孤島電源的電能質(zhì)量問題簡介：按國際慣例，大型運動會開閉幕式采用發(fā)電機組作為主供電源。 亞青會供電系統(tǒng)由8臺1250kVA靜音發(fā)電機組分兩段并聯(lián)，針

13、對特級負荷有UPS（250kVA2）在線并聯(lián)式電源設(shè)計組成。臨時供電系統(tǒng) 配置的容量10000kVA，向開閉幕式所有演出負荷3420kVA提供電力， 設(shè)計冗余為290%。青奧會系統(tǒng)由16臺1250kVA靜音發(fā)電機組分南、北兩個獨立的發(fā)電 群對外供電，針對特級負荷由UPS（250kVA，400kVA）在線并聯(lián)式電 源設(shè)計組成。臨時供電系統(tǒng)配置的容量20000kVA，向開閉幕式所有演 出負荷8000kVA提供電力，設(shè)計冗余為250%。同時市電作為熱備用電 源投入保障運行。孤島電源的電能質(zhì)量問題主要檢測內(nèi)容：我公司根據(jù)供電系統(tǒng)和大會運行團隊的要求，檢測內(nèi)容主要包括柴 油發(fā)電機組技術(shù)參數(shù)及性能要求、柴

14、油發(fā)動機技術(shù)參數(shù)及性能要求、發(fā) 電機技術(shù)參數(shù)及性能要求、控制屏技術(shù)參數(shù)及性能要求、柴油發(fā)電機組 調(diào)試記錄、配電電纜安裝、UPS安裝和終端配電柜安裝等。孤島電源的電能質(zhì)量問題例如機組性能測試報告如下圖所示：孤島電源的電能質(zhì)量問題負荷側(cè)主要檢測內(nèi)容：燈光青奧會主會場燈光在調(diào)試及試運行中，現(xiàn)場實測視在功率在3MVA左右，無功變量不到300kvar，功率因數(shù)0.870.88，電壓波動不到60V（高壓側(cè)），總諧波電流約占總基波電流10%，由此估算低壓側(cè)電壓畸 變率在2%2.3%（柴油發(fā)電機組背景電壓畸變率0.98%1.08%），孤 島柴油發(fā)電機系統(tǒng)可以滿足燈光負荷的要求。音響音響設(shè)備以峰峰功率來衡量輸出

15、功率，現(xiàn)場共有24臺音響設(shè)備，現(xiàn) 場實測低壓配電柜僅供4臺音響設(shè)備，總電流20A左右。音響設(shè)備的特征 是3、5、7、9次諧波電流較大，電源側(cè)諧波電壓含有率2.27%，符合小 于5%的國標(biāo)要求。孤島電源的電能質(zhì)量問題負荷側(cè)主要檢測內(nèi)容：3. 渾天儀渾天儀中的LED部分燈光負荷在300kW左右，現(xiàn)場實測時（測試地點：在電纜末端，渾天儀配電柜側(cè)）渾天儀處于道具調(diào)試狀 態(tài)，現(xiàn)場僅有180kVA，電流265A左右。穩(wěn) 態(tài)電壓降2V左右，暫態(tài)電壓降達8V，時間長 達2分鐘。預(yù)估渾天儀最大負荷可達800kVA 上下，預(yù)估穩(wěn)態(tài)壓降有8V能滿足要求。三圈 到五圈的電機經(jīng)調(diào)速變頻后，參與工作所產(chǎn) 生的諧波電流對電

16、源側(cè)供電電壓影響不大， 諧波電壓含有率從1.07%上升至1.15%，無功 功率在電機啟動時達138kVar,兩分鐘后穩(wěn)定 在28kVar。孤島電源的電能質(zhì)量問題負荷側(cè)主要檢測內(nèi)容：4. 望遠鏡望遠鏡有22kW和5.5kW電 機各一臺，2.2kW電機4臺， LED燈光負荷8kW，剎車用電機 65kW，預(yù)估望遠鏡最大負荷不 足100kVA。參照渾天儀的現(xiàn)場測試分析，在電機正常工作無卡 死工況下，能滿足望遠鏡動力負 荷的要求。孤島電源的電能質(zhì)量問題檢測建議及整改意見：1、開幕式當(dāng)天，燈光負荷是會場的最大有功負荷，為保證發(fā)電機組的 良好穩(wěn)定工作狀態(tài)，減小電壓波動，縮短暫態(tài)過程的時間，在條件允許下，我公司建議逐一啟動的原則。2、實測中音響負荷不大，我公司建議制定應(yīng)急方案以備意外突發(fā)音響故障。3、渾天儀中一圈和二圈電動機必須遵守逐一軟啟動，避免無功過大， 造成短時間內(nèi)的的電壓降落過大。孤島電源的電能質(zhì)量問題綜上所述，得出以下幾點結(jié)論：1、孤島電源能以獨立的方式運行為特殊用戶單獨供電，可避免市電突發(fā)狀況響應(yīng)不及時的情況