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    邦世課堂:解析工業負荷電能質量危害及治理方法

    更新時間:2021-08-07 點擊數:138


    導讀

      工業化發展伴隨大量非線性及沖擊負荷接入電網,這些負荷引起的電能質量問題嚴重的影響電網運行的安全性,對電網中的其它電力用戶設備形成潛在危害,同時引起大量電能損失,造成資源浪費。為了限制此類負荷對電網的影響,建立一個清潔的綠色電網,為廣大電力用戶提供干凈的電力能源,國家頒布了系列電能質量標準,以此作為評價工業用戶接入電網引起的電能質量問題*低要求的依據,并制定了相應的獎懲規定強制工業用戶執行電能質量標準。由此,工業用戶負荷接入電網引起的電能質量問題必須進行治理。

     

    1.電能質量問題及危害

    工業典型非線性負荷和沖擊負荷包括電爐、軋機、電氣化鐵路牽引電機以及大量的電力電子設備。由這些負荷引起的主要電能質量問題包括諧波電流、電壓畸變、電壓波動、電壓閃變、三相電壓不平衡。對于電網比較薄弱的地區,大的沖擊負荷可能會引起電網頻率和電壓偏差的問題。功率因數雖然沒有歸于電能質量的問題,但是也是供電部門對工業用戶重點考核的指標之一,功率因數低于要求值時,將會被嚴厲處罰,高于要求的功率因數時,將會得到獎勵,從某種程度上鼓勵了工業用戶進行治理的積極性。

    電能質量問題帶來的危害很多,不同的電能質量有不同的危害型式,各種電能質量帶來的危害如下:

     

    1.1諧波對電氣設備的危害主要表現

    諧波對旋轉電機的主要影響是引起附加損耗,其次是產生機械振動、噪聲和諧波過電壓。諧波是供電變壓器損耗增大,產生較大造音。

    交流電網的電壓畸變可能引起常規變流器控制角的觸發脈沖間隔不等,并通過正反饋而放大系統的電壓畸變,使整流器的工作不穩定;而對逆變器則可能發生連續的換相失敗而無法正常工作,甚至損壞換相設備。

    1.2無功沖擊將導致如下不佳影響

    使供電母線的電壓降落和產生波動,降低了機電設備的運行水平;

    當供電點的母線電壓產生波動時,將使得用戶的異步機類負荷轉矩隨之變化,輸入負載的有功功率隨之下降,影響生產和設備出力;

    快速的無功沖擊引起母線電壓波動導致閃變,對人眼造成刺激,對電視機、計算機顯示器圖象造成干擾。

    1.3負序的影響

    造成電力系統繼電保護裝置中負序啟動元件的誤動;造成發電機和工廠異步電動機發熱和振動。

    1.4低功率因數將導致如下不佳影響

    根據《電力系統電壓和無功電力技術導則》的規定,高壓供電的工業用戶和高壓供電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶,功率因數應大于0.9以上,否則,用戶將受到低功率因數罰款,直接影響企業的經濟效益。

    低功率因數負載從系統吸收大量無功功率,增加了線損和變壓器的損耗。

    由于供電變壓器同時通過有功功率和大量的無功功率,降低了變壓器的供電能力。

     

    2.電能質量標準

    電力部門為每個工業用戶接入電網的電能質量標提出了限制值,工業用戶引起的質量電能各指標不能超過限制值,否則將會被要求治理。電力部門提出的限制值主要參照了由國家技術監督局或國家質量監督檢驗檢疫總局頒布的電能質量列標準,常用的標準如下:

    GB12326-2000電能質量電壓波動和閃變

    GB/T14549-1993電能質量公用電網諧波

    GB/T12325-2003電能質量供電電壓允許偏差

    GB/T15945-1995電能質量力系統頻率允許偏差

    GB/T15543?1995電能質量相電壓允許不平衡度

    電力部門對工業負荷的電能質量考核點在工業負荷接入電網點即公共連接點(PCC)。工業負荷引起的電能質量各項指標均可以直接從電能質量標準中查到。但是諧波電流及電壓閃變指標則需按照標準標明的計算方法按照考核點處的短路容量、協議容量及供電容量進行折算。功率因數也是主要的考核指標之一,一般要求工業負荷公共連接點處的功率因數高于0.9則不會被處罰。

     

     

    3.電能質量治理方法及邦世電氣

                   -BS系列靜止無功發生器(SVG)


    1.針對大型負荷的專項補償。典型的負荷就是在鋼鐵生產中常用的軋鋼機、電弧爐以及電氣化鐵路牽引站等。這類裝置的特點是用電量大,對電力系統產生的沖擊大且復雜,不但能耗很大,而且對電網造成的沖擊和不利影響也很大。2.大工業用戶。高耗能的工業負荷在我國總用電負荷中占了很大部分,如冶金、石油化工等。這些大工業用戶的用電一般自成系統,只在外部的公共連接點與公用電網互聯。而供電部門對于這些大用戶有技術指標的約束,最典型的就是功率因數調整電費。

    3. 諧波與無功的綜合補償。很多大容量的工業負荷,既需要補償無功,提高功率因數,又需要治理諧波。這主要是因為諧波的存在,會使電容器等常規補償裝置不能正常工作。利用SVG,可同時對負載的無功進行動態補償,并同時達成諧波治理的效果。

     

     

     

     


    目前,治理電能質量的裝置主要采用BS靜止型動態無功補償裝置(SVC),SVC能對負荷引起的電能質量問題進行綜合治理。SVC裝置有很多種類,經常使用的幾類裝置在表1中進行了對比。從表中可以看到,治理電能質量問題綜合性能最好的還是采用TCR型SVC裝置。

     

     


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