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提高質量

編輯

電能是國民經濟和人民生活極為重要的能源， 它作為電力部門向用戶提供的由發(fā)電、供電、用電三方面共同保證質量的特殊商品， 其質量的好壞越來越受到關注。電能質量的技術治理與控制是改善電能質量的有效方法， 也是優(yōu)質供用電的必要條件， 但電能質量具有動態(tài)性、相關性、傳播性、復雜性等特點， 對電能質量的控制和提高并不是一件輕而易舉的事。為確保電能質量的有效控制， 本文從電能質量的全面質量管理的技術角度對提高電能質量的方法進行了分析與探討，努力滿足電能質量的設計要求和目標， 并和同行分享。

1電能質量控制分析概述

1. 1電能質量的衡量指標

圍繞電能質量的含義， 電能質量的衡量指標通常包括如下幾個方面：

( l) 電壓質量

指實際電壓與理想電壓的偏差， 反映供電企業(yè)向用戶供應的電能是否合格。這里的

電力系統(tǒng)電能質量

偏差應是廣義的，包含了幅值、波形和相位等。這個定義包括了大多數電能質量問題， 但不包括頻率造成的電能質量問題， 也不包括用電設備對電網電能質量的影響和污染。

( 2) 電流質量

反映了與電壓質量有密切關系的電流的變化， 電力用戶除對交流電源有恒定頻率、正弦波形的要求外，還要求電流波形與電壓同相位以保證高功率因數運行。這個定義有助于電網電能質量的改善， 并降低線損， 但不能概括大多數因電壓原因造成的質量問題。

其它的指標還有供電質量、用電質量等， 這些指標共同反映了電力系統(tǒng)生產傳輸的電能的質量， 并可以依據這些指標對電能進行管理 [4]  。

1. 2電能質量的影響因素

( 1) 電力負荷構成的變化

目前， 電力系統(tǒng)中存在大量非線性負荷: 大規(guī)模電力電子應用裝置( 節(jié)能裝置、變頻設備等) ， 大功率的電力拖動設備、直流輸出裝置、電化工業(yè)設備( 化工、冶金企業(yè)的整流) 、電氣化鐵路、煉鋼電弧爐( 交、直流) 、軋機、提升機、電石機、感應加熱爐及其它非線性負荷。

( 2) 大量諧波注入電網

含有非線性、沖擊性負荷的新型電力設備在實現(xiàn)功率控制和處理的同時， 都不可避免地產生非正弦波形電流， 向電網注入諧波電流， 使公共連接點( PCC) 的電壓波形嚴重畸變， 負荷波動性和沖擊性導致電壓波動、瞬時脈沖等各種電能質量干擾。

( 3) 電力設備及裝置的自動保護和正常運行

大型電力設備的啟動和停運、自動開關的跳閘及重合等對電能質量的影響， 使額定電壓暫時降低、產生電壓波動與閃變， 對電能質量也會產生影響。

2提高電能質量的方法探討

2. 1常用技術措施

( 1) 中樞調壓

電力系統(tǒng)電壓調整的主要目的是采取各種調壓手段和方法， 在各種不同運行方式下， 使用戶的電壓偏差符合國家標準。但由于電力系統(tǒng)結構復雜、負荷眾多， 對每個用電設備的電壓都進行監(jiān)視和調整， 既不可能也無必要。

電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調整可以通過對中樞點電壓的監(jiān)視和調整來實現(xiàn)。所謂中樞點是指電力系統(tǒng)可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠和變電站的母線， 很多負荷都由這些母線供電。若控制了這些中樞點的電壓偏差， 也就控制了系統(tǒng)中大部分負荷的電壓偏差。

除了對中樞點進行調壓， 還可以進行發(fā)電機調壓、調壓器調壓等， 實現(xiàn)對電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定， 從而提高電能質量。

( 2) 諧波的抑制

解決電能諧波的污染和干擾， 從技術上實現(xiàn)對諧波的抑制， 從工程現(xiàn)場的實際來看， 已經有很多行之有效的解決方法， 概括起來主要可以采取下面的兩種方法：

諧波的抑制

a.增加換流裝置的相數換流裝置是供電系統(tǒng)主要諧波源之一。理論分析表明， 換流裝置在其交流側與直流側產生的特征諧波次數分別為p k+ 1 和p k( p 為整流相數或脈動數， k 為正整數) ， 當脈動數由p = 6 增加到p = 12 時， 其特征諧波次數為可以有效清除的幅值較大的低頻項， 從而大大地降低了諧波電流的有效值。

b. 無源濾波法和有源濾波法為了減少諧波對供電系統(tǒng)的影響， 實現(xiàn)對電氣設備的保護， 根本的方法是從諧波的產生源頭抓起， 設法在諧波源附近防止諧波電流的產生， 從而有效降低諧波電壓。

防止諧波電流危害的方法， 一是被動的防御， 即在已經產生諧波電流的情況下， 采用傳統(tǒng)的無源濾波的方法， 由一組無源元件: 電容、電抗器和電阻組成的調諧濾波裝置， 減輕諧波對電氣設備的危害； 另一種方法是主動的預防諧波電流的產生， 即有源濾波法， 其基本原理是利用關斷電力電子器件產生與負荷電流中諧波電流分量大小相等、相位相反的電流來消除諧波 [2]  。

防雷措施

編輯

供電部門的防雷工作是極其艱巨的，設備一旦損壞就有可能促使整個電力系統(tǒng)癱瘓，造成無法挽回的損失。因此，在變電站設計的過程中，要重視變電站設備的安全穩(wěn)定，確保供電的可靠性。下面就主要分析一些國內電網架空線路以及變電站的主要防雷措施：

1. 高壓防雷技術

高壓防雷

電力裝置通過裸導線架空線路的方式進行電力傳輸，而架空線路一般設置在離地面6～18m的空間范圍內，這時雷電入侵波產生的雷電過電壓會促使線路或者設備絕緣擊穿，進而遭到破壞。利用高壓防雷技術，通過給線路或者設備人為地制造絕緣薄弱點即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或者設備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常運行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態(tài)，當雷電發(fā)生時強大的過電壓使間隙擊穿，從而產生接地保護，起到保護線路或設備絕緣的作用 [5]  。

2. 間隙保護技術

間隙保護就是變壓器中性點間隙接地保護裝置。線路大體的兩極由角形棒組成，一極固定在絕緣件上連接帶電導線，另一極直接接地，間隙擊穿后電弧在角形棒間上升拉長，當電弧電流變小時可以自行熄弧，間隙保護技術的優(yōu)點是結構簡單，運行維護量小，而缺點則是當電弧電流大到幾十安以上時就沒法自行熄弧，保護特性一般，而且間隙動作會產生截波，對變壓器本身的絕緣也不利。

3. 避雷器保護技術

避雷器是一種雷電流的泄放通道，也是一種等電位連接體，在線路上并聯(lián)對地安

避雷器

裝，正常運行下處于高阻抗狀態(tài)。當雷電發(fā)生時，避雷器將雷電電流迅速泄入大地，同時使大地、設備、線路處在等電位上，從而保護設備免遭強電勢差的損害。避雷器技術當然也存在很多的缺點，由于避雷器的選用受安裝地點的限制，其當受到雷擊或者雷擊感應的能量相當大，靠單一的避雷器件很難將雷電流全部導入大地而自身不會損壞。另外，間隙保護和避雷器技術都是靠間隙擊穿接地放電降壓來起到保護的作用，這兩種防雷技術往往會造成接地故障或者相間短路故障，所以不能達到科學合理的保護作用。

保護裝置

編輯

介紹

電力系統(tǒng)微機保護裝置機保護是由高集成度、總線不出芯片單片機、高精度電

保護裝置

流電壓互感器、高絕緣強度出口中間繼電器、高可靠開關電源模塊等部件組成。微機保護裝置主要作為110KV及以下電壓等級的發(fā)電廠、變電站、配電站等，也可作為部分70V-220V之間電壓等級中系統(tǒng)的電壓電流的保護及測控 [6]  。

原理

電力系統(tǒng)微機保護裝置的數字核心一般由CPU、存儲器、定時器/計數器、Watchdog等組成。目前數字核心的主流為嵌入式微控制器（MCU），即通常所說的單片機;輸入輸出通道包括模擬量輸入通道（模擬量輸入變換回路（將CT、PT所測量的量轉換成更低的適合內部A/D轉換的電壓量，±2.5V、±5V或±10V）、低通濾波器及采樣、A/D轉換）和數字量輸入輸出通道（人機接口和各種告警信號、跳閘信號及電度脈沖等）