電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)綜述

樊義清，孫偉紅

（國(guó)網(wǎng)阜陽(yáng)供電公司，安徽 阜陽(yáng) 236017）

電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)綜述

樊義清，孫偉紅

（國(guó)網(wǎng)阜陽(yáng)供電公司，安徽 阜陽(yáng) 236017）

電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)問(wèn)題越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的關(guān)泛關(guān)注。本文從電能質(zhì)量的基本概念、電能質(zhì)量及其對(duì)節(jié)能的影響、電能質(zhì)量治理控制與節(jié)能效果等方面進(jìn)行了綜述；分析電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)的相關(guān)影響，探討電能質(zhì)量治理控制技術(shù)與節(jié)能效果，提出加強(qiáng)電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)研究、完善電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議。

電能質(zhì)量；節(jié)能技術(shù)；標(biāo)準(zhǔn)

1　電能質(zhì)量的基本概念

從普遍意義上來(lái)講，電能質(zhì)量是指優(yōu)質(zhì)供電。但迄今為止，對(duì)電能質(zhì)量的技術(shù)含義還存在著不同的認(rèn)識(shí)，電力企業(yè)可能把電能質(zhì)量簡(jiǎn)單地看成是電壓（偏差）與頻率（偏差）的合格率，并用統(tǒng)計(jì)數(shù)字說(shuō)明電力系統(tǒng)的電能99%是符合質(zhì)量要求的；電力用戶則可能把電能質(zhì)量籠統(tǒng)地看成是否向負(fù)荷正常供電；而設(shè)備制造廠家則認(rèn)為合格的電能質(zhì)量就是指電源特性完全滿足電氣設(shè)備正常設(shè)計(jì)工作的需要。相關(guān)文獻(xiàn)中對(duì)電能質(zhì)量的定義為：“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(gè)定義簡(jiǎn)明地概括了電能質(zhì)量問(wèn)題的成因和后果。

2　電能質(zhì)量與節(jié)能的關(guān)系

電能質(zhì)量與節(jié)能的關(guān)系，可以從兩個(gè)方面來(lái)論述，一是控制電網(wǎng)電能質(zhì)量會(huì)帶來(lái)節(jié)能效益，二是節(jié)能技術(shù)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量也有影響。

2.1電能質(zhì)量控制的節(jié)能效益

在各種控制電能質(zhì)量的措施中，能帶來(lái)節(jié)能效益的有兩種：諧波抑制技術(shù)和無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。

諧波治理帶來(lái)的節(jié)能效益：諧波會(huì)在電網(wǎng)和各種電氣設(shè)備（旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器等）上造成大量諧波功率損耗，高次諧波分量比低次諧波分量更容易引起損耗（但電網(wǎng)中高次諧波含量一般遠(yuǎn)低于低次諧波，諧波損耗主要還是由低次諧波引起）。因此，采用各種諧波治理措施消除公用電網(wǎng)諧波，可有效降低諧波功率損耗，帶來(lái)重大節(jié)能效益。

無(wú)功補(bǔ)償措施帶來(lái)的節(jié)能效益：功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，用電設(shè)備在消耗有功功率的同時(shí)，還需大量的無(wú)功功率由電源送往負(fù)荷，功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備在消耗有功功率的同時(shí)，所需的無(wú)功功率。對(duì)于農(nóng)村用電負(fù)荷來(lái)說(shuō)，主要是一些小型加工業(yè)及照明負(fù)荷，其中大部分設(shè)備為感性負(fù)載，其功率因數(shù)都很低，影響了線路及配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過(guò)合理配置無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備來(lái)提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而達(dá)到節(jié)約電能、降低損耗的目的。

2.2節(jié)能技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量的影響

節(jié)能技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是各種節(jié)能設(shè)備的使用有可能惡化電網(wǎng)電能質(zhì)量，二是各種擴(kuò)展節(jié)能技術(shù)的使用也會(huì)導(dǎo)致電能質(zhì)量變差，如并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置參數(shù)配置不合理引起的電網(wǎng)諧振、分布式發(fā)電技術(shù)引起的電網(wǎng)電壓和電流的畸變。

目前得到廣泛使用的節(jié)能設(shè)備有節(jié)能燈具、高效率空調(diào)和熱泵、高效率電動(dòng)機(jī)以及高效率烘干機(jī)等，它們都使用了電子開(kāi)關(guān)技術(shù)。

3　電能質(zhì)量治理控制與節(jié)能效果

下面簡(jiǎn)要介紹諧波抑制、無(wú)功補(bǔ)償、電壓調(diào)整以及頻率調(diào)節(jié)等幾種治理控制技術(shù)，并對(duì)電能質(zhì)量控制的節(jié)能效果進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

3.1常規(guī)諧波抑制與無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

常規(guī)諧波抑制與無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，主要是無(wú)源型的LC濾波補(bǔ)償技術(shù)，是最為廣泛采用的電能質(zhì)量治理控制手段，也是實(shí)施節(jié)能降損的主要途徑。與該技術(shù)相關(guān)的研究?jī)?nèi)容有無(wú)功補(bǔ)償量的確定、無(wú)源濾波器組的參數(shù)設(shè)計(jì)等。

3.2自動(dòng)電壓控制技術(shù)

電壓質(zhì)量的控制是運(yùn)行關(guān)注的重點(diǎn)。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)較快，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，跨區(qū)域遠(yuǎn)距離輸電的交流輸電通道或交直流并聯(lián)輸電通道越來(lái)越多，在某些受端負(fù)荷中心動(dòng)態(tài)無(wú)功備用不足和輸電通道過(guò)于集中，增加了電壓調(diào)控的難度，降低了系統(tǒng)運(yùn)行電壓的電壓質(zhì)量和合格率；在發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，增加了全網(wǎng)電壓失穩(wěn)和崩潰的可能性。同時(shí)，電網(wǎng)運(yùn)行損耗也將增大，降低系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.3串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)

串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)主要分兩類。第一，固定串補(bǔ)（Fixde Series Compensator，F(xiàn)SC）。它是補(bǔ)償度（補(bǔ)償電容器組的容抗與補(bǔ)償線路的感抗之比）固定的串聯(lián)補(bǔ)償裝置。第二，可控串補(bǔ)（Thyristor Controlled Series Compensater，TCSC）。它是利用電力電子手段調(diào)節(jié)補(bǔ)償度的串聯(lián)補(bǔ)償裝置。

3.4按頻率、電壓減負(fù)荷技術(shù)

按頻率、電壓減負(fù)荷普遍采用基于反映檢測(cè)的穩(wěn)定控制原理，即按照預(yù)先規(guī)劃好切負(fù)荷的方案，包括切負(fù)荷頻率、電壓水平的確定，切負(fù)荷地點(diǎn)、切負(fù)荷量的確定以及合適的切負(fù)荷時(shí)間等，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障擾動(dòng)時(shí)，引起的系統(tǒng)頻率、電壓降低到預(yù)先給定的某個(gè)水平并經(jīng)預(yù)定的時(shí)延后，實(shí)施切負(fù)荷。

3.5電能質(zhì)量控制的節(jié)能效果分析

第一，直接經(jīng)濟(jì)效益。主要表現(xiàn)為：減少功率因素罰款，甚至有功功率因素獎(jiǎng)勵(lì)；節(jié)約能源；提高企業(yè)利潤(rùn)。第二，提高企業(yè)內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行的可靠性。主要表現(xiàn)為：電動(dòng)機(jī)、電容器、電纜等故障率下降；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)；變壓器溫升下降，噪聲明顯降低；企業(yè)內(nèi)部電子設(shè)備故障率下降，如計(jì)算機(jī)、數(shù)控設(shè)備等；減少生產(chǎn)性服務(wù)成本；提高企業(yè)的整體生產(chǎn)率。第三，對(duì)電網(wǎng)及周邊用戶的影響減少。主要表現(xiàn)為：系統(tǒng)供電變電所內(nèi)電容器、變壓器問(wèn)題減少；周邊用戶用電設(shè)備故障率下降；用戶投訴率下降。

主要參考文獻(xiàn)

［1］李順宗.電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2008.

［2］林海雪.現(xiàn)代電能質(zhì)量的基本問(wèn)題［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2001（10）：5-12.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.14.082

TM711

A

1673-0194（2015）14-0106-01

2015-05-13