大功率電動(dòng)機(jī)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響和抑制方式

李友光

摘要：大功率電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行過程中會產(chǎn)生極大的沖擊負(fù)荷，其對于電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響比較明顯，本文探討某工程項(xiàng)目中的大功率電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行中其對于電網(wǎng)電能質(zhì)量所產(chǎn)生的影響問題和抑制方式，深層次了解大功率電動(dòng)機(jī)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的穩(wěn)定性和對生產(chǎn)過程中的重大影響。

關(guān)鍵詞：大功率電動(dòng)機(jī);電網(wǎng)電能質(zhì)量;影響問題;抑制方式;價(jià)值作用

大功率電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)啟動(dòng)過程中必然會產(chǎn)生極大電流沖擊，如此可能會引發(fā)相對較大的電網(wǎng)壓降，對于電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響不容忽視。因此，在工程項(xiàng)目實(shí)踐過程中往往要考慮采用有效抑制方式限制電動(dòng)機(jī)中的過大電流，就目前看來相對經(jīng)濟(jì)成熟的大功率電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)啟動(dòng)方法就包括了降壓啟動(dòng)與變頻啟動(dòng)變頻方式，這兩種方式對于電網(wǎng)所產(chǎn)生的電能質(zhì)量影響是相對較大的[1]。

某工程項(xiàng)目基本概況

某工程項(xiàng)目中擁有專業(yè)的催化裂化裝置，其中大功率電動(dòng)機(jī)主要采用到了6000kW三相異步電動(dòng)機(jī)，主要配置為兩臺，一用一備。在變電站戶外部分設(shè)置了內(nèi)橋式接線，同時(shí)設(shè)置兩臺50MVA、110kV變壓器。而最小系統(tǒng)短路容量則采用到額定功率為6000kW、功率因數(shù)為0.90的機(jī)組變電所10kV系統(tǒng)供電控制技術(shù)體系，其受到電網(wǎng)結(jié)構(gòu)容量限制在機(jī)組啟動(dòng)過程中受到電壓波動(dòng)影響。為此，本工程項(xiàng)目中的大功率電動(dòng)機(jī)采用到了降壓啟動(dòng)方式，在啟動(dòng)結(jié)束后將降壓啟動(dòng)旁路直接切除[2]。

如果從生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)層面考量，大功率電動(dòng)機(jī)在主機(jī)啟動(dòng)過程中需要采用到固態(tài)軟啟動(dòng)器，通過備機(jī)啟動(dòng)方式滿足電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求，最大啟動(dòng)電流達(dá)到1200A，且最大電網(wǎng)壓降則控制在9.5%Ue，啟動(dòng)時(shí)間控制在45s左右[3]。

某工程項(xiàng)目大功率電動(dòng)機(jī)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響問題與抑制方式

（一）大功率電動(dòng)機(jī)主機(jī)啟動(dòng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響問題與抑制方式

某工程項(xiàng)目在正式投產(chǎn)以后，其大功率電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中會出現(xiàn)補(bǔ)償電容柜保護(hù)跳閘與上級開關(guān)柜過流保護(hù)跳閘問題。在對電能質(zhì)量問題進(jìn)行初步分析過程中發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償電容柜在保護(hù)中可能會因?yàn)閱?dòng)導(dǎo)致壓降大幅度變化，其解決方法主要是通過電機(jī)全壓運(yùn)行過程實(shí)現(xiàn)電容柜補(bǔ)償投入，滿足上級開關(guān)柜的過流整定值問題，始終保證本級電流正常。在這一過程中，也要適當(dāng)調(diào)高開關(guān)整定值，對電容投切問題、保護(hù)舞動(dòng)事故問題進(jìn)行全面分析，充分意識到高壓系統(tǒng)中的電能質(zhì)量影響情況，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致電壓系統(tǒng)電容柜事故發(fā)生使得全廠停電，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失[4]。

針對這一情況，本工程項(xiàng)目充分意識到高低壓系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定問題，并對全廠電能質(zhì)量進(jìn)行普查分析，確保電能質(zhì)量檢測與分析工作到位。所以具體來說還必須重點(diǎn)檢測分支路非線性負(fù)載與各個(gè)補(bǔ)償電容器組，在檢測催化10kV I段、II段過程中了解對電網(wǎng)電能質(zhì)量所產(chǎn)生的影響，并思考有效抑制方法。具體來講，就是要對進(jìn)線電流與補(bǔ)償電容器電流中的高穩(wěn)定諧波分量進(jìn)行分析，創(chuàng)建11次與13次諧波分量，并對初步判斷電容器與系統(tǒng)存在并聯(lián)諧振問題進(jìn)行分析，并計(jì)算短路容量。換言之，就是要對本工程項(xiàng)目中大功率電動(dòng)機(jī)主機(jī)的啟動(dòng)基波阻抗進(jìn)行計(jì)算分析，確保補(bǔ)償電容器補(bǔ)償容量控制在計(jì)算范圍內(nèi)。在計(jì)算獲取諧振點(diǎn)過程中明確抑制方式作用，確保流入電容器諧波電流計(jì)算到位。

（二）大功率電動(dòng)機(jī)最小電流系統(tǒng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響問題與抑制方式

在本工程項(xiàng)目中，大功率電動(dòng)機(jī)最小電流系統(tǒng)對于電網(wǎng)電能質(zhì)量所產(chǎn)生的影響較大，其中電流流過系統(tǒng)的11次諧波電流放大系數(shù)最高達(dá)到20.2甚至以上，而諧波電流的放大系數(shù)也會達(dá)到18以上。如此可以了解到，補(bǔ)償電容器與系統(tǒng)之間是確實(shí)存在諧振危險(xiǎn)的，在項(xiàng)目中如果大功率電動(dòng)機(jī)正常工作可能會由于基本線性負(fù)載影響導(dǎo)致諧波較小，不會出現(xiàn)任何故障問題。不過如果從暫態(tài)過程分析就可以了解到控制大功率電動(dòng)機(jī)過程中發(fā)生故障問題，導(dǎo)致諧波電流含量較高，頻譜過于豐富，如此可能會導(dǎo)致諧振與諧波問題影響程度被放大[5]。

從本工程項(xiàng)目中的實(shí)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果看來，需要對電動(dòng)機(jī)中的軟啟動(dòng)器啟動(dòng)過程進(jìn)行分析，了解電動(dòng)機(jī)的支路電流畸變率范圍控制在15%～19%，且在系統(tǒng)中分析10kV側(cè)的電壓畸變率范圍應(yīng)該在6%～8%，同時(shí)將啟動(dòng)電流控制在1200A左右。在抑制本工程項(xiàng)目中大功率電動(dòng)機(jī)最小電流系統(tǒng)對電網(wǎng)電能影響過程中，需要分析流過系統(tǒng)電流上級開關(guān)，分析由于上級開關(guān)跳閘所引發(fā)的影響問題成因，并加以解決。具體來講，要在本工程項(xiàng)目中選擇性采用多電路延時(shí)整定技術(shù)，建立區(qū)域選擇性連鎖機(jī)制。就是要對大功率電動(dòng)機(jī)中的母線短路電流進(jìn)行分析，有效切斷故障線路以達(dá)到排除故障的最終目標(biāo)。而在發(fā)送信號過程中則應(yīng)該基于原設(shè)定時(shí)間選擇性分析延時(shí)0.4s跳閘狀況，在低壓狀態(tài)下保證項(xiàng)目中電動(dòng)機(jī)能夠通過選擇性保護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的良性影響，完善化抑制方式。在系統(tǒng)安全性與可靠性分析過程中，需要體現(xiàn)一定經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，建立電動(dòng)機(jī)區(qū)域性連鎖技術(shù)機(jī)制，如此可降低技術(shù)應(yīng)用成本。

在針對本工程項(xiàng)目中大功率電動(dòng)機(jī)最小電流系統(tǒng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響問題分析過程中可以了解到，結(jié)合反復(fù)試驗(yàn)操作來選擇正確的系統(tǒng)抑制方式是有必要的，它希望基于上級開關(guān)恢復(fù)原有整定值，結(jié)合軟啟動(dòng)器對電動(dòng)機(jī)中的電阻控制軟啟動(dòng)操作進(jìn)行分析，建立多級保護(hù)跳閘與電容器故障控制機(jī)制，充分驗(yàn)證相關(guān)分析理論技術(shù)內(nèi)容，確保大功率電動(dòng)機(jī)中最小電流系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，達(dá)到預(yù)期生產(chǎn)效果[6]。

總結(jié)：

綜上所述，本文中結(jié)合某工程項(xiàng)目分析了大功率電動(dòng)機(jī)對于電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響問題和抑制方式。在通過系統(tǒng)監(jiān)測與分析、試驗(yàn)過程中充分驗(yàn)證大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)設(shè)備對于電網(wǎng)電能質(zhì)量所產(chǎn)生的重要影響。在對電能質(zhì)量進(jìn)行分析過程中，需要引起諸如某工程項(xiàng)目企業(yè)的高度重視，分析大功率電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中對生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的生產(chǎn)安全與產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益問題，同時(shí)對諧波問題背景下的電能質(zhì)量問題進(jìn)行分析，進(jìn)而保證諧波連續(xù)穩(wěn)定，如此對于檢測與治理大功率電動(dòng)機(jī)運(yùn)行生產(chǎn)問題都有一定幫助。近年來，我國電力部門也已經(jīng)頒布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中針對大功率電動(dòng)機(jī)中暫態(tài)、具有沖擊性的諧波進(jìn)行分析，分析其所引發(fā)的故障難以捕捉與分析問題。而在針對大容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程進(jìn)行分析時(shí)也能了解到大功率電動(dòng)機(jī)的短暫啟動(dòng)過程，其對于電網(wǎng)所產(chǎn)生的影響極大，對于啟動(dòng)設(shè)備所產(chǎn)生的影響就是限制了一定的啟動(dòng)電流。所以本文中基于某工程項(xiàng)目中的可調(diào)電阻控制軟啟動(dòng)器進(jìn)行分析，希望基于它的優(yōu)良啟動(dòng)性能分析其中所產(chǎn)生的不良諧波問題，進(jìn)而保證大功率電動(dòng)機(jī)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生良性影響，明確并合理使用諧波抑制方式。

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