关于电能质量治理你不懂的那些事

伴随着现代工业和电力电子技术的不断发展，用电设备的种类和复杂性日益增加，导致用电质量问题日益突出。除功率因数低的问题外，电力电子设备如各种变频器的日益广泛应用，又给电网带来了大量的谐波;同时，由于电力谐波极易引起精密仪器的损坏，对电能质量的要求也越来越高。积极有效地从用户端治理电能质量已是当务之急。

　　伴随着现代工业和电力电子技术的不断发展，用电设备的种类和复杂性日益增加，导致用电质量问题日益突出。除功率因数低的问题外，电力电子设备如各种变频器的日益广泛应用，又给电网带来了大量的谐波;同时，由于电力谐波极易引起精密仪器的损坏，对电能质量的要求也越来越高。积极有效地从用户端治理电能质量已是当务之急。

 

　　电力系统存在的问题

　　除对电能质量敏感负荷有影响外，电网电压的波动、跌落、骤升、不平衡、谐波等也会对系统造成以下危害：

　　1使电网中的元件产生额外的损耗，从而降低发电、输电和电力设备的效率和使用寿命;

　　2造成继电保护和自动装置误动，并且可能使电气测量仪表剂量不正确;

　　3产生机械振动、噪音及过电压，造成变压器局部温度过高;

　　4谐波造成电容器、电缆等设备的过热、绝缘老化、寿命缩短甚至损坏;

　　5谐波还会造成公用电网中局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，极大地加重了谐波的危害，有时还会造成严重的事故;高次谐波还会对临近的通信系统造成干扰，轻则造成噪声，降低通信质量;

　　6当电压严重不平衡时，会使一些对电压过零点要求严格的直流电机出现故障。

 

　　电力产品质量的影响因素

　　一、产生电压偏差。

　　(1)系统电源阻抗及峰谷负荷的存在是电压偏移的主要原因。与此同时，系统无功电源没有达到分层控制和动态就地平衡的就地平衡原则，造成系统无功容量严重不足，或电容式、照相机不能按功率因数自动投切，也增加了附加电压偏差。

　　(2)由于电网中有载调压设备不足或有载调压设备的配置不合理，致使为用户供电的一系列电压变换系列中没有电压调节手段，造成系统电能质量差时电压质量差。

　　配电网结构不合理，供电负荷与电网阻抗参数不匹配：例如：电源结构不合理，离负荷中心不近，导线截面偏小，线路中的负荷电流密度过大，供电半径偏大，超出允许范围等。

　　(4)用户功率因数过低，或用户变电设备负荷率过低。

　　二是造成电网谐波污染。

　　造成这种现象的主要原因是各种非线形负荷的大量增加造成电压波形的畸变，谐波电压和谐波电流的谐波污染是造成电网污染的重要原因，高功率晶闸管整流装置、牵引机车电化化电解装置、直流输电换流装置等主要用电设备产生谐波;炼钢电弧炉、钢轧机等高能可控硅整流设备;节能灯和变频器等节能电器;各种医疗设备、不间断电源和电子整流装置;自饱和电抗器和可控饱和电抗器;电力变压器的励磁回路等。

　　三、产生电压波动和电压闪变。

　　产生电压波动和闪变的原因有很多：

　　(1)大的冲击负荷，例如系统短路，在电气化铁路上经常使用重载列车，交流焊机、炼钢炉和轧钢机等设备;

　　(2)三相短路故障、两相短路故障或单相接地故障等系统短路故障引起的电网电压波动和闪变;

　　(3)电力电容、电抗器、电力变压器和电动机等大容量电器设备;

　　(4)备用电源、自动重合闸等自动投切装置;

　　(5)雷击造成避雷器放电时，电网电压波动和闪变。

　　电力质量控制的主要方案。

　　电力系统中电力用户需要解决的电能质量问题主要有：功率因数问题、谐波问题、三相负载不平衡问题和电压瞬变问题。

　　常见的治理方法有：电容补偿、调谐补偿、单相间补偿、动态投切补偿、被动滤波、主动滤波等。每一种方法都是主要针对某一方面的问题治理，但同时会影响到其他方面，或产生负面影响，或具有顺带帮助的作用。

　　在当今电能质量的环境中，简单的电容器补偿(非调谐电抗器)被应用于低压电力系统中时，常常会受到电力系统或系统谐波的影响，而这种补偿又会导致电容器寿命缩短，甚至其他严重事故。

　　此外，在低电压系统中谐波含量较高时，必须考虑到不采用串联电抗器的低电压电容组和变压器将形成串联谐振回路。在串联谐振频率较近的情况下，系统将产生谐振信号。配电网络中，当频率与谐振频率相等时，不是产生谐波放大，而是当频率与谐波频率接近时，才产生谐波放大，现代配电系统广泛采用的非线性负荷，产生的谐波频率范围较宽。不合理的无功补偿将导致谐波放大，因此必须考虑采用消谐滤波器进行补偿。

　　此外，使用有源滤波器对谐波进行治理时，应注意补偿方式，若采用纯电容补偿，有源滤波器在治理谐波时，本身也会发出谐波电流(频率与系统中谐波电流频率相同，方向相反)，这种补偿方式还会导致电容器寿命缩短，甚至引起故障。因此，在安装有源滤波(APF)的情况下，补偿部分必须串联电抗器以有效保护电容器。

　　总之，对电能质量进行综合管理，其目的是防止不同治理手段之间的冲突，避免重复作用造成浪费，避免低投入低产出解决可能出现的问题，以最小的投入实现最佳的治理效果。

 

　　治理电力系统电能质量的效益

　　增加终端功率因数，降低无功消耗，减少电费开支，甚至获得电费奖励。

　　提高变压器、开关设备、电缆等的有效利用率，减少用电设备投入。

　　排除电力系统谐波污染，提供绿色安全用电环境，延缓电缆绝缘老化，减少设备因谐波而造成的热量损失，延长设备使用寿命。

　　该装置可避免补偿电容跳闸事故，保证无功补偿和系统设备的安全运行，避免元件串联或并联谐振，造成损坏。

　　排除某些因谐波引起的保护装置误动作，以及测量仪器计量不准确，还可以消除因谐波引起的通信干扰、信号失真等现象。

　　减轻了三相不平衡问题，有效地减少了变压器和线路的损耗。

　　减小中性线电流，降低配电变压器工作温度，减少热损耗。

　　延缓电缆绝缘老化，避免由此引起的事故。

 

瑞泽能源是一家专注节能环保产业的高新技术企业，拥有自主知识产权的“5S”流体输送系统高效节能技术、电能质量优化节电技术、循环水零排放技术，在水泵节能、风机节能、空压机系统节能、供水系统节能、循环水系统节能、中央空调系统节能、电机系统节能、配电系统节能和循环水水处理等领域得到广泛应用，公司依托三元流技术设计的三元流叶轮，用于水泵、风机、离心式空压机的节能改造，技术应用可靠，业绩优良。