電能質(zhì)量檢測問題分析與治理措施

馬烈

摘要：介紹了東北特鋼股份大連基地廠區(qū)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測內(nèi)容、檢測方法，電能質(zhì)量交接＼定期檢測中問題分析，結(jié)果評定。所采取電能 質(zhì)量改善、治理和整改措施以及采取何種有效的電能質(zhì)量改善、治理和整改措施，以保證相關(guān)變電所電源進(jìn)線的電能質(zhì)量合格，保證電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量達(dá)標(biāo)，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量;定期檢測;治理措施

電力系統(tǒng)中，由于電弧爐、中頻爐、軋機(jī)等非線性負(fù)荷，在工作中產(chǎn)生大量諧波，導(dǎo)致電流波形發(fā)生畸變，嚴(yán)重影響系統(tǒng)電能質(zhì)量。同時(shí)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變等問題也會(huì)對電力系統(tǒng)產(chǎn)生危害，嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題會(huì)造成停電。如何安全、合理、有效的治理措施是解決電能質(zhì)量問題的關(guān)鍵。

1電能質(zhì)量基本概念

電能質(zhì)量（PowerQuality）是指電力系統(tǒng)中電能的質(zhì)量。合格的電能質(zhì)量是提供給敏感設(shè)備的電力和為其設(shè)置的接地系統(tǒng)均適合于該設(shè)備正常工作。造成用電設(shè)備故障或誤動(dòng)作的任何電力問題都是電能質(zhì)量問題，其表現(xiàn)為電壓、電流或頻率的偏差。電能質(zhì)量就是電壓質(zhì)量，合格的電能質(zhì)量應(yīng)當(dāng)是恒定頻率和恒定幅值的正弦波形電壓與連續(xù)供電[1]。

2鋼鐵企業(yè)電能質(zhì)量產(chǎn)生原因

（1）電弧爐的冶煉過程主要分兩個(gè)階段，即熔化期和精煉期。在熔化期，電弧阻抗不穩(wěn)定，電流波形不規(guī)律，故諧波含量大，具有較多的3次及3的倍數(shù)次諧波，還存在一定的偶次諧波。對交流電弧爐來說，其中2–7次諧波幅值較大電弧爐產(chǎn)生的電能質(zhì)量主要有三方面：諧波問題，電壓閃變及波動(dòng)問題，三相不平衡問題。（2）鋼包精煉爐含電弧和鐵磁非線性 設(shè)備的諧波源。是用來對初煉爐所熔鋼水進(jìn)行精煉，要求具有較大的變壓器容量和較大的電流波動(dòng)范圍。其三相電流不平衡，對供電質(zhì)量及用電設(shè)備也存在很大影響。（3）中頻爐是一種將工頻50Hz交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l的電源裝置，把三相工頻交流電，整流后變成直流電，再把直流電變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)的中頻電流，在感應(yīng)圈中產(chǎn)生高密度的磁力線，切割感應(yīng)圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中產(chǎn)生很大的渦流。中頻爐會(huì)產(chǎn)生大量諧波，諧波是中頻爐運(yùn)行主要的電能質(zhì)量問題。（4）軋機(jī)是廣泛使用的金屬薄板加工 設(shè)備，其源動(dòng)力大多使用直流電機(jī)，配有大功率的整流電路，在生產(chǎn)過程中就必然會(huì)產(chǎn)生大量諧波電流，流入電網(wǎng)軋機(jī)負(fù)荷主要為交直流傳動(dòng)設(shè)備，產(chǎn)生電壓波動(dòng)，諧波及無功沖擊，對電網(wǎng)產(chǎn)生污染[5]。針對諸多電能質(zhì)量問題，可以通過電能質(zhì)量檢測找出具體問題，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況找出合理解決方法。

3電能質(zhì)量檢測內(nèi)容

電能質(zhì)量檢測主要檢測項(xiàng)目包括電壓偏差、電壓總諧波畸變率、各次諧波電壓含有率、諧波電流、電壓波動(dòng)、長時(shí)間閃變、負(fù)序電壓不平衡、平均功率因數(shù)等。（1）電壓偏差是供配電系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，運(yùn)行電壓（U）對系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（Un）的偏差相對值，以百分?jǐn)?shù)表示。其限值為35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差絕對值之和不超過電網(wǎng)標(biāo)稱電壓的10%，如供電電壓上下偏差同號（均為正或負(fù)）時(shí)，按較大的偏差絕對值作為衡量依據(jù);20kV及以下三相供電電壓偏差為電網(wǎng)標(biāo)稱電壓的±7%;220V單相供電電壓偏差為電網(wǎng)標(biāo)稱電壓的+7%、-10%。（2）三相電壓不 平衡是指三相電壓在幅值上不同或相位差不是120°，或兼而有之。三相電壓不平衡的分析通常采用對稱分量法。電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)電壓不平衡度允許值為：電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的最?。ㄝ^小）方式下，最大的生產(chǎn)（運(yùn)行）周期中負(fù)荷所引起的負(fù)序電壓不平衡度不超過2%，短時(shí)不得超過4%。接于電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶引起該點(diǎn)負(fù) 序電壓不平衡度允許值一般為1.3%，短時(shí)不超過2.6%。（3）電壓波動(dòng)是 指電壓方均根值一系列的變動(dòng)或連續(xù)的改變。它是由波動(dòng)負(fù)荷（生產(chǎn)或運(yùn)行過程中周期性或非周期性地從供電網(wǎng)中取用變動(dòng)功率的負(fù)荷，如煉鋼電弧爐、軋機(jī)等）引起的電壓快速變動(dòng)。閃變是指燈光照度不穩(wěn)定造成的視感。閃變不僅與電壓波動(dòng)的大小有關(guān)，而且與波動(dòng)頻度、波形、照明燈具

的形式和參數(shù)（電壓、功率）有關(guān)，此外還和人的視感靈敏度有關(guān)[2]。

4電能質(zhì)量檢測方法

（1）檢測輔助程序中需明確在電能質(zhì)量檢測時(shí)段內(nèi)受檢線路處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，受檢線路是否采用電能質(zhì)量改善和治理措施，以及采取何種有效的電能質(zhì)量改善和治理措施。（2）檢測數(shù)據(jù)采集過程，使用C.A8335型三相電能質(zhì)量分析儀在線連續(xù)檢測168h。其中需編譯組態(tài)設(shè)定，連續(xù)排程檢測。（3）檢測安全保證措施需要檢測作業(yè)人員應(yīng)資質(zhì)合格，執(zhí)行工 作票制度，勞保護(hù)具穿戴整齊，檢測作業(yè)班至少有兩人參加，應(yīng)指定檢測負(fù)責(zé)人1名，兼職安全員1名，檢測作業(yè)人員之間應(yīng)進(jìn)行互保。（4）檢測 技術(shù)保證措施需要檢測作業(yè)開始前以及檢測作業(yè)過程中，根據(jù)檢測相關(guān)要求適時(shí)對受檢測線路進(jìn)行驗(yàn)電。被檢測線路中電流互感器二次側(cè)不允許開路，電壓互感器二次側(cè)不允許短路。

5電能質(zhì)量治理措施

（1）加強(qiáng)鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)諧波治理，增強(qiáng)諧波抑制和減少諧波產(chǎn)生。企業(yè)中整流器是電力系統(tǒng)中諧波的主要來源，可通過增加整流脈動(dòng)數(shù)，將波形變得平滑，減少諧波含量。當(dāng)兩臺(tái)以上整流變壓器由同一段母線供電時(shí)，可以將整流變壓器二次側(cè)繞組交替結(jié)成Y型和Δ型，這樣可以使5次和7次諧波相互抵消，剩下的11次和13次諧波由于頻次高波動(dòng)幅度小，危害相對較小[3]。（2）利用濾波器及補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)治理需求。無源濾波器是一種用RC無源元件組成的濾波器來抑制進(jìn)入公用電網(wǎng)的諧波電流的方法。將其設(shè)計(jì)為某頻率下低阻抗，對相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)行分流。無緣濾波器只能濾除某頻率范圍內(nèi)的諧波，不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗影響大等缺點(diǎn)，但它結(jié)構(gòu)簡單，其投資較小。有源電力濾波器屬于主動(dòng)注入式電力濾波器，通過產(chǎn)生與負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的電流，抵消電網(wǎng)諧波電流，從而達(dá)到抑制諧波的目的。由于受元器件及價(jià)格的限制，在中高壓系統(tǒng)中，一般采用無源電力濾波器或混合式電力濾波器的方式，進(jìn)行抑制諧波。TCR+FC型靜止無功補(bǔ)償器（SVC）晶閘管組控制電抗器支路的感性無功輸出，與容性FC支路并聯(lián)于系統(tǒng)的接入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自超前至滯后無功的連續(xù)輸出。近年來，這種并聯(lián)補(bǔ)償裝置在電力，冶金，礦山等行業(yè)廣泛用于改善電網(wǎng)電能的質(zhì)量，抑制電壓閃變，提高功率因數(shù)，消除電網(wǎng)諧波等場合。靜止同步補(bǔ)償器是當(dāng)今無功補(bǔ)償領(lǐng)域最新技術(shù)的代表，屬于靈活柔性交流輸電系統(tǒng)的重要組成部分。SVG并聯(lián)于電網(wǎng)中，相當(dāng)于一個(gè)可控的無功電流源，其無功電流可以快速地跟隨負(fù)荷無功電流的變化而變化，自動(dòng)補(bǔ)償電網(wǎng)系統(tǒng)所需無功功率，對電網(wǎng)無功功率實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償[5]。（3）改善供電環(huán)境，選擇合理的供電電壓，保持三相電壓平衡，能有效減少諧波對電網(wǎng)的影響。對于諧波源的負(fù)荷，要由專門線路進(jìn)行攻堅(jiān)，以此減少諧波對其他線路產(chǎn)生影響，同時(shí)也有利于集中抑制和消除諧波[4]。

結(jié)束語：電能質(zhì)量問題隨著用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)的變化出現(xiàn)，如何提高電能質(zhì)量，對于保證生產(chǎn)生活的正常進(jìn)行并減少損失有著重要意義。采用先進(jìn)的技術(shù)措施，推動(dòng)電能質(zhì)量檢測與控制的研究和開發(fā)，是為了保證提供合格的電能和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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[3]匡玉麟，朱永平.電力系統(tǒng)諧波成因及改善措施的研究[J].湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，18（02）：10-11.