關(guān)于提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量精細(xì)化管理的措施及建議

張少棟 王鈺 王鹿軍

【摘 ?要】近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國電力系統(tǒng)也加快了發(fā)展步伐，整體管理機(jī)制和控制措施也要具有時(shí)代特征。由于人們生產(chǎn)生活對(duì)電能的需求量在增多，需要相關(guān)部門結(jié)合電流管理要求，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行集中控制和綜合處理，保證供電系統(tǒng)工作效率符合實(shí)際需求。本文就對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量精細(xì)化管理措施及建議進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng);電能質(zhì)量;精細(xì)化;管理

電能質(zhì)量是保障電網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要方面，直接影響用戶用電質(zhì)量以及電氣設(shè)備的安全使用和壽命長(zhǎng)短。隨著目前供電企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)的自動(dòng)化程度大幅提高，網(wǎng)絡(luò)通信與自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓質(zhì)量及電流諧波監(jiān)測(cè)信息管理的實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化和系統(tǒng)化奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。通過對(duì)國網(wǎng)平遙縣供電公司電能質(zhì)量管理現(xiàn)狀的深入分析和探討，查找出公司目前電能質(zhì)量管理各環(huán)節(jié)中的問題和不足，并結(jié)合相關(guān)管理手段來實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)電能質(zhì)量的動(dòng)態(tài)精細(xì)化管理。以期向用戶供應(yīng)合格的電能，這也是建設(shè)現(xiàn)代化一流配電網(wǎng)企業(yè)的重要保證。

1、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通常情況下可以用頻率、電壓偏差、電壓波動(dòng)、高次諧波以及三相電壓的不平衡度來衡量電能質(zhì)量，根據(jù)國家供用電規(guī)則，一般交流電力設(shè)備的額定頻率為50Hz，頻率偏差一般不得超過±0.5Hz。如果電網(wǎng)裝機(jī)容量在300萬kW或者以上時(shí)，頻率偏差為±0.2Hz，當(dāng)電網(wǎng)裝機(jī)容量在300萬kW以下時(shí)，頻率偏差為±0.5Hz。隨著人們生活與工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于用電量的需求越來越大，使得電網(wǎng)中的總電流不斷增加，這樣一來就促使供配電系統(tǒng)中的變壓器、電器設(shè)備以及導(dǎo)線等元件的容量越來越大，而且用戶端電器啟動(dòng)控制設(shè)備、電量測(cè)量?jī)x器的規(guī)格以及尺寸也要隨之增大，所以也就使初期的投入成本相應(yīng)升高。在傳輸同樣的有功功率越多將會(huì)使總電流增大，從而增加了線路以及設(shè)備的損耗以及線路以及變壓器的電壓損失。電網(wǎng)的無功功率不足，會(huì)造成負(fù)荷端的供電電壓降低，但如果電網(wǎng)中的無功功率過盛，則會(huì)使供電電壓過高。對(duì)于供配電系統(tǒng)來說，如果用電額突然出現(xiàn)大幅度的增加，電網(wǎng)頻率將會(huì)明顯降低，導(dǎo)致供配電系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，這時(shí)就需要通過采取一些有效措施使供配電系統(tǒng)的頻率得到有效地恢復(fù)。

2、供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量控制模塊

2.1電壓偏差質(zhì)量控制模塊

在供配電系統(tǒng)中，電壓參數(shù)具有非常關(guān)鍵的意義和價(jià)值，只有保證電壓質(zhì)量，才能從根本上保證電能質(zhì)量的穩(wěn)定性。并且，電壓數(shù)值的穩(wěn)定性和供配電安全運(yùn)行以及線路損耗等項(xiàng)目之間的關(guān)系也非常密切，需要引起相關(guān)部門的著重關(guān)注。在系統(tǒng)常規(guī)化運(yùn)行過程中，系統(tǒng)中各個(gè)部位的實(shí)際電壓會(huì)和系統(tǒng)的額定電壓有所差距，主要是線損問題導(dǎo)致的。也就是說，在常規(guī)情況下，正常的負(fù)荷電流或者是故障電流在實(shí)際應(yīng)用和運(yùn)行過程中，要借助供配電系統(tǒng)中的各個(gè)元件進(jìn)行傳輸，相應(yīng)傳輸過程就會(huì)導(dǎo)致其電壓偏差產(chǎn)生電壓損失。在國家規(guī)定中，電壓偏差管理項(xiàng)目具有非常重要的意義。在實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)中，供電部門與用戶的產(chǎn)權(quán)分界處亦或是供用電協(xié)議規(guī)定項(xiàng)目中，對(duì)于電能質(zhì)量計(jì)量管理體系最大允許電壓偏差有明確的標(biāo)注，要求其控制在30kV左右，電壓自身正負(fù)偏差絕對(duì)值的和控制在10%左右。若是10kV亦或是三相供電電流，則整體系統(tǒng)的正負(fù)電壓偏差數(shù)值要控制在±7%之間。正是由于電壓偏差會(huì)直接制約配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，相關(guān)管理部門和項(xiàng)目控制人員要積極踐行更加系統(tǒng)化的管理措施和管控模型，要建立健全安全科學(xué)且有效的調(diào)節(jié)電壓差措施。1）在電能線路運(yùn)行過程中，要結(jié)合實(shí)際管理需求進(jìn)行統(tǒng)籌分析和綜合性處理，從而保障電壓損耗有所減少，提高整體管理能力，優(yōu)化整合數(shù)據(jù)信息和管理措施。不僅僅要對(duì)相關(guān)處理機(jī)制進(jìn)行統(tǒng)籌分析，也要對(duì)具體管理措施進(jìn)行整合，在實(shí)際管理體系中要合理化減小系統(tǒng)的阻抗數(shù)值和變壓級(jí)數(shù)等參數(shù)，保證處理效果符合預(yù)期。技術(shù)人員要結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行項(xiàng)目統(tǒng)籌分析，確保電力管理系統(tǒng)中三相電壓的平衡度參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，為項(xiàng)目升級(jí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。技術(shù)人員要保證高壓線路延伸到負(fù)荷中心后，相應(yīng)的管理體系和控制模塊符合預(yù)期，并積極建立系統(tǒng)化處理機(jī)制，升級(jí)項(xiàng)目管控措施。項(xiàng)目管理人員只需要采用多回路并聯(lián)的方式就能對(duì)整體裝置應(yīng)用效果進(jìn)行全面改良和統(tǒng)籌處理。2）要合理選擇變壓器和電壓分接接頭，對(duì)質(zhì)量模型和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行框架展開深度分析和調(diào)研，升級(jí)損耗管理效果。在實(shí)際管理模型建立和應(yīng)用體系中，要保證供配電系統(tǒng)阻抗數(shù)值符合實(shí)際需求，減少線路長(zhǎng)度以及適時(shí)增加導(dǎo)向的橫截面積，對(duì)整體長(zhǎng)度處理效果和應(yīng)用框架展開深度分析。只有積極落實(shí)高壓補(bǔ)償機(jī)制，才能在穩(wěn)定功率因素以及減少供配電線路無功功率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)有功損耗的有效處理。

2.2電壓波動(dòng)

電壓包絡(luò)線會(huì)產(chǎn)生周期性的變動(dòng)，電壓也會(huì)產(chǎn)生一系列的變動(dòng)，當(dāng)這種變動(dòng)速度大于或等于0.2%時(shí)，就被稱之是電壓波動(dòng)。當(dāng)供配電系統(tǒng)產(chǎn)生電壓波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的阻抗會(huì)隨之增大，電網(wǎng)中電壓的耗損會(huì)隨之增加，使供配電系統(tǒng)出現(xiàn)電壓異常，從而影響到電能質(zhì)量。抑制電壓波動(dòng)的措施包括：（1）合理接線，對(duì)于負(fù)荷變化比較大的設(shè)備應(yīng)用專用的線路或變壓器，從而進(jìn)行專向的供電。（2）系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)電壓波動(dòng)嚴(yán)重的時(shí)候，減小或切斷引起此現(xiàn)象的波動(dòng)性負(fù)荷。（3）特殊設(shè)備采用專用變壓器單獨(dú)供電。（4）大型的沖擊性負(fù)荷應(yīng)配備可以吸收沖擊性無功功率的裝置。

2.3電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的電壓降

電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)的過程中會(huì)引起電壓降，因此也會(huì)對(duì)定能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，因此必須對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、有效的管理，合理選擇電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式包括全壓?jiǎn)?dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)兩種，當(dāng)設(shè)備能夠承受電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)所產(chǎn)生的沖擊轉(zhuǎn)矩時(shí)才可以選擇這種方式。由于全壓?jiǎn)?dòng)會(huì)造成配電線路上強(qiáng)烈的電壓降，而且啟動(dòng)電流也很大，容易對(duì)設(shè)備造成損傷，但是全壓?jiǎn)?dòng)具有安全、經(jīng)濟(jì)、可靠以及啟動(dòng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn);降壓?jiǎn)?dòng)是利用星三角啟動(dòng)器或者自耦變啟動(dòng)器進(jìn)行啟動(dòng)。星三角啟動(dòng)器可以通過手動(dòng)或者自動(dòng)的方式來控制降壓?jiǎn)?dòng)，它的操作非常簡(jiǎn)單，采用這種方式時(shí)電流的性能穩(wěn)定，但是轉(zhuǎn)矩特性較差，所以只適用于無載或者輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。自耦變啟動(dòng)器又稱補(bǔ)償器，通常在額定電壓為220/380的三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用，利用自耦變啟動(dòng)器進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)，不僅能夠滿足各種負(fù)載的啟動(dòng)需求，而且還能夠獲得比星三角啟動(dòng)時(shí)更穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩，而且自耦變啟動(dòng)器還附有熱繼電器和失電壓脫扣器，能夠完善過載和失電壓保護(hù)等功能所以適用范圍更廣。

2.4高次諧波

高次諧波的產(chǎn)生是由于設(shè)備能夠向電網(wǎng)輸送50Hz以上頻率電流并且直接與電力系統(tǒng)相連接，也成為諧波源。伴隨著大量非線性負(fù)荷的增加以及硅整流設(shè)備的普及應(yīng)用，導(dǎo)致了越來越多的高次諧波流向電網(wǎng)，而大量的諧波造成的危害包括：使電機(jī)以及變電器降低容量，超負(fù)荷運(yùn)行溫度急速升高增加損耗;降低電力電纜的容量，電力電容器超負(fù)荷運(yùn)行甚至直接損壞;改變繼電器的性能，無法做出正確操作;使晶閘管整流裝置不能正常工作;嚴(yán)重影響了電壓的穩(wěn)定從而致使電能質(zhì)量的下降。這樣一來會(huì)對(duì)供配電系統(tǒng)造成嚴(yán)重的損傷。必須要加強(qiáng)對(duì)諧波的管理措施，以提高供配電系統(tǒng)電能的質(zhì)量。

3、結(jié)語

國民經(jīng)濟(jì)與電力系統(tǒng)發(fā)展到如今，電能的供求關(guān)系的矛盾已經(jīng)逐步得到了解決，但是有關(guān)于電能質(zhì)量的各種問題卻越來越被人們所重視，供配電系統(tǒng)在運(yùn)行中產(chǎn)生各種電能損耗，電能質(zhì)量達(dá)不到要求，會(huì)給人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來種種不利的因素，造成各種各樣的損失。為了讓供配電系統(tǒng)可以經(jīng)濟(jì)、安全、合理、穩(wěn)定的運(yùn)行，必須結(jié)合科學(xué)、有效的方法及技術(shù)，從而提高供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量，滿足不斷發(fā)展的社會(huì)的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張顯慶，方海垠.電網(wǎng)電能質(zhì)量分析和控制[J].黑龍江科技信息，2017（3）

（作者單位：然后湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院）