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          邦世课堂:解析工业负荷电能质量危害及治理方法

          更新时间:2021-08-07 点击数:175


          导读

            工业化发展伴随大量非线性及冲击负荷接入电网,这些负荷引起的电能质量问题严重的影响电网运行的安全性,对电网中的其它电力用户设备形成潜在危害,同时引起大量电能损失,造成资源浪费。为了限制此类负荷对电网的影响,建立一个清洁的绿色电网,为广大电力用户提供干净的电力能源,国家颁布了系列电能质量标准,以此作为评价工业用户接入电网引起的电能质量问题*低要求的依据,并制定了相应的奖惩规定强制工业用户执行电能质量标准。由此,工业用户负荷接入电网引起的电能质量问题必须进行治理。

           

          1.电能质量问题及危害

          工业典型非线性负荷和冲击负荷包括电炉、轧机、电气化铁路牵引电机以及大量的电力电子设备。由这些负荷引起的主要电能质量问题包括谐波电流、电压畸变、电压波动、电压闪变、三相电压不平衡。对于电网比较薄弱的地区,大的冲击负荷可能会引起电网频率和电压偏差的问题。功率因数虽然没有归于电能质量的问题,但是也是供电部门对工业用户重点考核的指标之一,功率因数低于要求值时,将会被严厉处罚,高于要求的功率因数时,将会得到奖励,从某种程度上鼓励了工业用户进行治理的积极性。

          电能质量问题带来的危害很多,不同的电能质量有不同的危害型式,各种电能质量带来的危害如下:

           

          1.1谐波对电气设备的危害主要表现

          谐波对旋转电机的主要影响是引起附加损耗,其次是产生机械振动、噪声和谐波过电压。谐波是供电变压器损耗增大,产生较大造音。

          交流电网的电压畸变可能引起常规变流器控制角的触发脉冲间隔不等,并通过正反馈而放大系统的电压畸变,使整流器的工作不稳定;而对逆变器则可能发生连续的换相失败而无法正常工作,甚至损坏换相设备。

          1.2无功冲击将导致如下不佳影响

          使供电母线的电压降落和产生波动,降低了机电设备的运行水平;

          当供电点的母线电压产生波动时,将使得用户的异步机类负荷转矩随之变化,输入负载的有功功率随之下降,影响生产和设备出力;

          快速的无功冲击引起母线电压波动导致闪变,对人眼造成刺激,对电视机、计算机显示器图象造成干扰。

          1.3负序的影响

          造成电力系统继电保护装置中负序启动元件的误动;造成发电机和工厂异步电动机发热和振动。

          1.4低功率因数将导致如下不佳影响

          根据《电力系统电压和无功电力技术导则》的规定,高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户,功率因数应大于0.9以上,否则,用户将受到低功率因数罚款,直接影响企业的经济效益。

          低功率因数负载从系统吸收大量无功功率,增加了线损和变压器的损耗。

          由于供电变压器同时通过有功功率和大量的无功功率,降低了变压器的供电能力。

           

          2.电能质量标准

          电力部门为每个工业用户接入电网的电能质量标提出了限制值,工业用户引起的质量电能各指标不能超过限制值,否则将会被要求治理。电力部门提出的限制值主要参照了由国家技术监督局或国家质量监督检验检疫总局颁布的电能质量列标准,常用的标准如下:

          GB12326-2000电能质量电压波动和闪变

          GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波

          GB/T12325-2003电能质量供电电压允许偏差

          GB/T15945-1995电能质量力系统频率允许偏差

          GB/T15543?1995电能质量相电压允许不平衡度

          电力部门对工业负荷的电能质量考核点在工业负荷接入电网点即公共连接点(PCC)。工业负荷引起的电能质量各项指标均可以直接从电能质量标准中查到。但是谐波电流及电压闪变指标则需按照标准标明的计算方法按照考核点处的短路容量、协议容量及供电容量进行折算。功率因数也是主要的考核指标之一,一般要求工业负荷公共连接点处的功率因数高于0.9则不会被处罚。

           

           

          3.电能质量治理方法及邦世电气

                         -BS系列静止无功发生器(SVG)


          1.针对大型负荷的专项补偿。典型的负荷就是在钢铁生产中常用的轧钢机、电弧炉以及电气化铁路牵引站等。这类装置的特点是用电量大,对电力系统产生的冲击大且复杂,不但能耗很大,而且对电网造成的冲击和不利影响也很大。2.大工业用户。高耗能的工业负荷在我国总用电负荷中占了很大部分,如冶金、石油化工等。这些大工业用户的用电一般自成系统,只在外部的公共连接点与公用电网互联。而供电部门对于这些大用户有技术指标的约束,最典型的就是功率因数调整电费。

          3. 谐波与无功的综合补偿。很多大容量的工业负荷,既需要补偿无功,提高功率因数,又需要治理谐波。这主要是因为谐波的存在,会使电容器等常规补偿装置不能正常工作。利用SVG,可同时对负载的无功进行动态补偿,并同时达成谐波治理的效果。

           

           

           

           


          目前,治理电能质量的装置主要采用BS静止型动态无功补偿装置(SVC),SVC能对负荷引起的电能质量问题进行综合治理。SVC装置有很多种类,经常使用的几类装置在表1中进行了对比。从表中可以看到,治理电能质量问题综合性能最好的还是采用TCR型SVC装置。

           

           


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