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电网电能质量污染的治理

更新时间:2016-09-30 点击数:282

1.电能质量指标定义

  电能质量包括四个方面的相关术语和概念:电压质量(VOLTAGEQUALITY)即用实际电压与额定电压间的偏差(偏差含电压幅值,波形和相位的偏差),反映供电企业向用户供给的电力是否合格;电流质量(CURRENTQUALITY)即对用户取用电流提出恒定频率、正弦波形要求,并使电流波形与供电电压同相位,以保证系统以高功率因数运行,这个定义有助于电网电能质量的改善,并降低网损;供电质量(QUALITYOFSUPPLY)包含技术含义和非技术含义两个方面:技术含义有电压质量和供电可靠性;非技术含义是指服务质量(QUALITYOFSERVICE)包括供电企业对用户投诉的反应速度和电力价格等;用电质量(QUALITYOFCONSUMPTION)包括电流质量和非技术含义,如用户是否按时、如数缴纳电费等,它反映供用双方相互作用与影响用电方的责任和义务。

  一般地,电能质量的定义:导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。这个定义简单明晰,概括了电能质量问题的成因和后果。随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用,电力系统中用电负荷结构发生改变,即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏,而电能作为商品,人们会对电能质量提出更高的要求,电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题,有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题,有必要对其相关指标与改善措施作讨论和分析。

  2.电能质量指标

  电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述,不同的指标有不同的定义,参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类如下:

  (1)低频传导现象:谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡,电压暂降与短时断电,电网频率变化,低频感应电压,交流网络中的直流;

  (2)低频辐射现象:磁场、电场;

  (3)高频传导现象:感应连续波电压与电流,单向瞬态、振荡瞬态;

  (4)高频辐射现象:磁场、电场、电磁场(连续波、瞬态);

  (5)静电放电现象。

  对于以上电力系统中的电磁现象,稳态现象可以利用幅值、频率、频谱、调制、缺口深度和面积来描述,非稳态现象可利用上升率、幅值、相位移、持续时间、频谱、频率、发生率、能量强度等描述。

  保障电能质量既是电力企业的责任,供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准;同时也是用户(拥有干扰性负荷)应尽的义务,即用户用电不得危害供电;安全用电;对各种电能质量问题应采取有效的措施加以抑制。

  电能质量指标国内外大多取95%概率值作为衡量依据,并需指明监测点,这些指标特点也对用电设备性能提出了相应的要求。即电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行,而且应具备承受短时超标运行的能力。

  3.电能质量指标标准

  综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准,中低压电能质量标准分5大类13个指标。

  (1)频率偏差:包括在互联电网和孤立电网中的两种;

  (2)电压幅值:慢速电压变化(即电压偏差);快速电压变化(电压波动和闪变);电压暂降(是由于系统故障或干扰造成用户电压短时间(10MS~LMIN)内下降到90%的额定值以下,然后又恢复到正常水平,会使用户的次品率增大或生产停顿);短时断电(又称电压中断,是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失(3MIN,电压中断使用户生产停顿,甚至混乱);长时断电;暂时工频过电压;瞬态过电压;

  (3)电压不平衡;

  (4)电压波形:谐波电压;间谐波电压;(由较大的波动或冲击性非线性负荷引起,如大功率的交一交变频,间谐波的频率不是工频的整数倍,但其危害等同于整数次谐波)。

  (5)信号电压(在电力传输线上的高频信号,用于通信和控制)

  4.电能质量指标污染的治理的基础性工作

  首先要掌握供电网络运行状态,对电能质量开展实时监测,以掌握其动态;第二是分析诊断其变化,即在详细分析电能质量数据的基础上,利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行计算与分析,排除虚假的谐波干扰;第三是开展系统的合理设计和改造,变电站的设计和投运以及新的电力用户投运之前都要进行谐波源负荷及电能质量要求等方面的技术咨询,线路网络改造和建设也要结合运行负荷的特点和措施,以降低线损,降低设备损失事故,最后才是开展滤波装置或无功补偿装置的研制、调试和现场测试,以了解治理后的效果,并总结经验。

  5.电能质量指标结语

  随着电力电子与信息技术在社会各个领域的渗透应用,一些新型电力负荷对电能质量的要求不断提高,电能质量已成为电力企业和用户共同关心的课题。当今威胁信息电力质量的主要干扰除了谐波、电压波动外,更多为人们所关注的将是电压暂降和短时断电、电压闪变等动态电能质量问题;我们应因地制宜,对症下药,在深入调研、现场实测、试验研究的基础上,运用FACTS和电力新技术对电能质量进行系统化地综合补偿,这将是今后解决电能质量问题的最根本途径。


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