優(yōu)化電力設(shè)計(jì)降低電能污染的策略

林璟

摘 要：社會(huì)工業(yè)化水平越來越高，提出了更高的電能需求，而在滿足人們生活所需時(shí)，產(chǎn)生了電能污染，擾亂了人們的正常生活，不利于電力運(yùn)行的發(fā)展。為此，需要加大電力設(shè)計(jì)的優(yōu)化力度。分析了電能污染，提出了優(yōu)化方案，以將電網(wǎng)中的電能污染減至較少，維持人們的正常生活。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化；電力設(shè)計(jì)；降低；電能污染

中圖分類號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

社會(huì)向前推進(jìn)，人們逐漸提升了環(huán)保意識(shí)，污染問題關(guān)乎環(huán)境與利益，備受人們重視。電力污染，就是電力設(shè)備在周邊運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的消極影響，也可認(rèn)為是電磁環(huán)境問題。社會(huì)快速向前推進(jìn)，非傳統(tǒng)用電設(shè)備使用量越來越多，使得其在用電系統(tǒng)中占據(jù)較大的比例，這是世界范圍內(nèi)都比較重視的問題。對(duì)節(jié)能熒光燈系統(tǒng)等很多非線性的負(fù)載，采用了變頻的驅(qū)動(dòng)設(shè)備與不間斷電源的負(fù)載等，均在一定程度上污染了電網(wǎng)內(nèi)部，導(dǎo)致電能質(zhì)量偏低，阻礙供電設(shè)備的正常運(yùn)行，繼而影響用戶用電，甚至釀成火災(zāi)事故。

1.電力設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀

電力設(shè)計(jì)在電力工業(yè)中起到輔助作用，和電力企業(yè)的發(fā)展關(guān)系密切。在國民經(jīng)濟(jì)中，電力工業(yè)是基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。能源化推進(jìn)的同時(shí)，我國步入一個(gè)特殊過程中，電能取代非電能資源，逐步拓寬其應(yīng)用范圍。在消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，電在終端能源所占比例越來越多，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展下，更為依賴電力。我國是電力生產(chǎn)及消費(fèi)大國，每年的發(fā)電量在世界范圍內(nèi)是比較多的，在工業(yè)化和城市化平行發(fā)展過程中，后續(xù)電力需求將越來越大，輸電與發(fā)電領(lǐng)域的投資也將逐漸增加。

2.電能污染

2.1 穩(wěn)態(tài)的電能污染

穩(wěn)態(tài)的電能污染比較突出的問題便是諧波污染問題，現(xiàn)階段從查閱有關(guān)資料不難發(fā)現(xiàn)，多次研究諧波污染危害，得到了眾多可支持性的結(jié)論。下面具體介紹諧波表現(xiàn)極其危害。

2.1.1 污染輸電線路

如果系統(tǒng)諧波被放大或產(chǎn)生諧振，諧波極大損害電網(wǎng)。通常與基波電流相比起來，諧波電流所占比例較少，而諧波頻率比基波高，諧波增多的電阻因?yàn)榇嬖趯?dǎo)線集膚效應(yīng)，變得越來越多，而諧波也產(chǎn)生了比較大的附加耗損。此外，諧波在選取的電纜輸電系統(tǒng)中可致電能波形出現(xiàn)尖峰，繼而使電纜絕緣老化變快，導(dǎo)致介質(zhì)耗損過大，提升了溫度，結(jié)果使得電纜使用壽命變短。通常額定電能比較高的電纜，諧波危害響應(yīng)較大。

2.1.2 污染電力變壓器

變壓器的繞組諧波電流導(dǎo)致附加損耗變大，這種影響比較突出。使得某些緊固零件與外殼硅鋼片發(fā)熱，局部過熱，導(dǎo)致變壓器老化速度變快，極大地縮短其壽命，需要立即防治這種污染危害。此外，負(fù)定電流導(dǎo)致三相電流不對(duì)稱與變壓器額定出力不夠。

2.1.3 污染旋轉(zhuǎn)電機(jī)

對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子是一個(gè)敏感部位，國內(nèi)多出現(xiàn)這種情況，也即汽輪發(fā)電機(jī)將電輸送給電鐵時(shí)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子部件的嵌裝面過熱而遭受損壞，進(jìn)而釀成事故，因?yàn)橄啾榷ㄗ訙厣?，汽輪發(fā)電機(jī)的諧波與負(fù)序溫升過高，局部溫度比較高。此外，負(fù)序電流通過發(fā)電機(jī)時(shí)，生成了負(fù)序的旋轉(zhuǎn)磁場、同步轉(zhuǎn)矩，同時(shí)，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了附加震動(dòng)。諧波的出現(xiàn)因?yàn)槭沟冒l(fā)電機(jī)振動(dòng)而出現(xiàn)噪聲，當(dāng)振動(dòng)時(shí)間持續(xù)很長一段時(shí)間，出現(xiàn)金屬疲勞，一些時(shí)候會(huì)破壞機(jī)械。

2.1.4 污染電力測量儀表的準(zhǔn)確性

諧波很大程度上污染了電力測量儀表，如，感應(yīng)型與磁電型電表，尤其是電能表，當(dāng)諧波較大時(shí)，使得計(jì)量無序，致使測量結(jié)果極不準(zhǔn)確。

2.1.5 污染繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置

基于負(fù)序量，諧波會(huì)形成干擾。對(duì)自動(dòng)裝置的啟動(dòng)元件為負(fù)序的濾波器，諧波會(huì)對(duì)這種自動(dòng)裝置造成較大的擾亂。由于繼電保護(hù)功能很大程度上受負(fù)序量整定的影響，當(dāng)整定值變小，則靈敏度變高。

2.2 暫態(tài)的電能污染

暫態(tài)的電能污染，也就是電網(wǎng)操作出現(xiàn)的系統(tǒng)沖擊問題，抑或電網(wǎng)遭受外來襲擾，也可以是內(nèi)部故障出現(xiàn)的問題，性能指標(biāo)多為電能跌落，短時(shí)間內(nèi)切斷電能，電能脈沖。上述性能表明，暫態(tài)電能污染多是電源污染，事實(shí)上，電源污染表現(xiàn)出浪涌沖擊與三相不平衡。

2.2.1 浪涌沖擊與雷擊

浪涌沖擊與雷電波的入侵使得系統(tǒng)出現(xiàn)閃變，閃變?yōu)殡妷核矔r(shí)脈沖，其時(shí)間比1ms小，該脈沖可具有明顯的直流分量抑或振蕩性質(zhì)，當(dāng)然正極性或負(fù)極性也可以。一般上述脈沖被稱為缺口或干擾、毛刺。

2.2.2 三相不平衡

交流三相電力系統(tǒng)的正常，需要電壓與電流的A、B、C具有相等的三相幅值，并且相位差全部是1200，當(dāng)符合這個(gè)條件，使得三相不平衡，帶來一定的損害。

2.2.3 電壓值偏差

電壓值偏差，相比標(biāo)稱的額定值，實(shí)際電壓有所偏移。因?yàn)槠凭哂胁煌臅r(shí)間長短，劃分成持續(xù)較長與瞬時(shí)的，通常前者為電壓波動(dòng)，也就是≤1個(gè)的許多正弦波峰的值，超過或低于標(biāo)準(zhǔn)值，大致由半周波拓至幾百個(gè)周波。對(duì)正值偏差而言，即過電壓，一般的過電壓避雷器與保護(hù)器無法徹底消除過壓波動(dòng)，而人們多不注意該情況，使得計(jì)算機(jī)與控制系統(tǒng)等產(chǎn)生故障故障，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)停機(jī)。還有即欠壓波動(dòng)，也就是在特定時(shí)間內(nèi)，相比標(biāo)準(zhǔn)值，正弦波峰值較低，也就是我們通常說的晃動(dòng)或降落。因?yàn)樵摰碗妷撼掷m(xù)時(shí)間并不長，并不直接破壞電氣設(shè)備，而通常使得自動(dòng)控制系統(tǒng)與邏輯系統(tǒng)無序。

3.優(yōu)化電力設(shè)計(jì)降低電能污染的方案

3.1 優(yōu)化電力設(shè)計(jì)

在電壓具體優(yōu)化上，需要做到以下幾方面：

①調(diào)節(jié)電壓。要求電力設(shè)計(jì)人員調(diào)節(jié)母線，將調(diào)整變壓器與電力電容器應(yīng)用其中，繼而維持電能的質(zhì)量，確保運(yùn)行電壓較高的合理性。使用變壓器中的自動(dòng)調(diào)壓器，將輸入電壓調(diào)整在有效范圍，從而把控輸出電壓，基于此，節(jié)省供電投入，提升了供電質(zhì)量，減少了電能污染，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

②無功補(bǔ)償。電力設(shè)備在供電系統(tǒng)中損耗了一定的功率，事實(shí)上，這時(shí)的一些功率是無用的，原因在于，一些電力屬于感性負(fù)荷，基于此，不利電能節(jié)約，產(chǎn)生了電能污染。所以，設(shè)計(jì)人員應(yīng)無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)電力設(shè)備，繼而把控電能損耗度。無功補(bǔ)償電能設(shè)備的積極意義比較突出，其往往能把控電力系統(tǒng)的電能損耗，維持電能質(zhì)量，確保電力設(shè)備運(yùn)行正常，降低了電費(fèi)，帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 優(yōu)化電能質(zhì)量

現(xiàn)階段變流設(shè)備與電氣設(shè)備的數(shù)量越來越多，電力設(shè)計(jì)系統(tǒng)受多方因素影響，在這種情況下，電能質(zhì)量越來越低，產(chǎn)生的電能污染也比較多，所以，優(yōu)化電能質(zhì)量很重要。在電能質(zhì)量優(yōu)化過程中，需要充分把握電能質(zhì)量實(shí)際，制定科學(xué)、有效的優(yōu)化方案。同時(shí)，應(yīng)完善電能質(zhì)量檢測網(wǎng)絡(luò)，在檢測過程中，使用的檢測方法有專項(xiàng)檢測與定期檢測等，采用各種方法，切實(shí)提高電能質(zhì)量，維持電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定，確保不會(huì)出現(xiàn)安全問題，基于此，減少了電能污染。

結(jié)語

處在新環(huán)境中，人們要求更高的供電質(zhì)量，當(dāng)把握不充足的情況下，需要將科學(xué)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)理論結(jié)合起來，進(jìn)行分析，做出探究，在事情尚未發(fā)生之前，采取防范措施。后續(xù)電力設(shè)計(jì)面臨著未知的挑戰(zhàn)，產(chǎn)生的電能污染也不可知，所以，專業(yè)人員需要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，不斷進(jìn)取，敢于迎接挑戰(zhàn)。

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