電網(wǎng)客戶側(cè)電能質(zhì)量治理分析-如何濾除用戶側(cè)諧波

時間：2020-06-17作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：482

摘要:客戶側(cè)的電能質(zhì)量對于用戶電能的使用和電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行都有著重要的意義，提升客戶側(cè)的電能質(zhì)量勢在必 行。通過對電能質(zhì)量常見問題和治理方式的研究，結(jié)合實(shí)例分析，表明客戶側(cè)電能質(zhì)量的提升對于電網(wǎng)的穩(wěn)定和能源利 用率的改善有著重要的作用，同時為現(xiàn)代電網(wǎng)的治理提供思路。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；電網(wǎng)技術(shù)；治理分析
 
1電能質(zhì)量概述
電能質(zhì)量是指通過公用電網(wǎng)供給客戶端的交流電的品質(zhì)。 理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、正弦波形和標(biāo)準(zhǔn)電壓持 續(xù)對用戶供電。一些因素會使波形偏離對稱正弦，由此便產(chǎn)生 了電能質(zhì)量問題。電能質(zhì)量問題是一個復(fù)雜的系統(tǒng)問題，電能 的發(fā)、輸、變、配、用瞬間完成，任何環(huán)節(jié)的異常變化都可能對電 能質(zhì)量造成影響。**電工**（IEC）指出：“一定數(shù)量的 電能質(zhì)量問題是不可避免的，大多數(shù)設(shè)備應(yīng)具有承受一定程度 電能質(zhì)量問題影響的能力。”這意味著，電能質(zhì)量問題的治理需 要電力企業(yè)、設(shè)備制造商以及客戶三方的共同努力，在電網(wǎng)不 斷提高抗外力干擾能力及穩(wěn)定運(yùn)行水平的同時,設(shè)備工藝的改 良、客戶端安裝補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量下降時正確的處理方式等 都可以幫助客戶減少損失。
 
2案例分析
以某科技有限公司電能質(zhì)量事件調(diào)查分析為例，對客戶側(cè) 電能質(zhì)量的治理與分析進(jìn)行評估。事件概況:①4月9日10： 40左右，某科技有限公司供電線路1號變電站F26出現(xiàn)“閃 斷”，導(dǎo)致客戶電梯、電腦等受影響。②4月13日11：07左右， 租賃物業(yè),分別由2號變電站F41和F51供電，出現(xiàn)電壓波動， 導(dǎo)致客戶機(jī)房、所有辦公電腦等受影響。③4月15日08：51左 右，某科技有限公司供電線路1號變電站F26出現(xiàn)“閃斷”。其 中，1號變電站F26位于1號變電站10 kV 2BM,2號變電站 F41和F51位于2號變電站10 kV 3M。
過程分析:經(jīng)查電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，1號變電站和2號變 電站110 kV側(cè)均未發(fā)生電能質(zhì)量暫態(tài)事件，排除1號變電站 和2號變電站上級電源分別對其10 kV側(cè)的影響。1號變電站 F14（10 kV 2AM）接地跳閘，重合不成功，故障原因?yàn)?戶外公 用柜#4開關(guān)電纜出現(xiàn)故障。2015年4月13 H 2號變電站 10 kV3M未有暫態(tài)事件記錄。經(jīng)查SOE數(shù)據(jù)，主配網(wǎng)設(shè)備均 無異常，但11 ：07 ：04 2號變電站#3主變復(fù)合電壓啟動又復(fù)歸。 （注:復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)功能是作為饋線或者變壓器保護(hù) 的后備，其功能是解決系統(tǒng)在運(yùn)行方式下線路終 端兩相短路（負(fù)序閉鎖）或三相短路（低電壓閉鎖）時,故障電 流達(dá)不到速斷整定值,過流延時時間又太長的矛盾引入復(fù)合電 壓回路，來降低過流的動作值o）2015年4月13日11：07 2號 變電站10 kV 3M站外線路應(yīng)出現(xiàn)瞬時短路，但未造成線路跳 閘。故障原因可能是站外線路瞬間短路或客戶設(shè)備瞬間短路。 1號變電站F02（10 kV 2AM）接地跳閘，重合成功；1號變電站 F14（ 10 kV 2AM）接地跳閘，重合不成功，故障原因?yàn)椋河脩綦?纜終端頭故障。
原因分析:①2015年4月9日和2015年4月15日，某科 技有限公司電能質(zhì)量事件均是由于1號變電站F14接地跳閘 （重合不成功），引起1號變電站10 kV 2AM母線的電壓波動； 由于1號變電站10 kV 2AM和2BM存在電氣連接，使得10 kV 2BM電壓也出現(xiàn)電壓波動現(xiàn)象，造成1號變電站F26電能質(zhì)量 事件的發(fā)生。②2015年4月13日，租賃物業(yè)（分別由2號變電 站F41和F51供電）電能質(zhì)量事件原因?yàn)椋?號變電站10 kV 3M站外線路瞬間短路或客戶設(shè)備瞬間短路，引起2號變電站 10 kV3M電壓波動，造成2號變電站F41和F51電能質(zhì)量事件 的發(fā)生。
結(jié)論：2015年4月9日和2015年4月15日，某科技有限 公司電能質(zhì)量事件均是由于1號變電站F14接地跳閘引起。 2015年4月13日，租賃物業(yè)（分別由2號變電站F41和F51供 電）電能質(zhì)量事件原因?yàn)檎就饩€路或設(shè)備瞬間短路引起。
 
3 客戶側(cè)電能質(zhì)量常見問題
在日常工作中客戶反映較多，對客戶用電設(shè)備影響比較大 的電能質(zhì)量問題主要有電壓波動、諧波、電壓暫降和短時中斷， 引起這些問題的原因多種多樣，大致可分為電力系統(tǒng)倒閘操 作、自然氣候影響、電力系統(tǒng)故障和沖擊性負(fù)荷投切等。
電壓波動是指電壓方均根值（有效值）一系列的變動或連 續(xù)的改變。電壓波動是在某一時段內(nèi),實(shí)際電壓幅值“急劇”變 化而偏離了額定電壓，偏差是動態(tài)的，也就是我們通常所說的 “電壓忽高忽低”。上述案例屬于電壓波動，短時間內(nèi)造成客戶 端電壓波動過允許值，這種現(xiàn)象主要危害在于可能因?yàn)樗矔r 電壓波動而導(dǎo)致線路與設(shè)備失壓停機(jī),造成該科技大廈的電 梯、安保系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等中止工作。
諧波是指其頻率為基波的整數(shù)倍的輔波或分量。在理想 的純凈供電系統(tǒng)中，電流和電壓都是正弦波。在只含線性元件 （電阻、電感及電容）的簡單電路里，流過的電流與施加的電壓 （大小）成正比，流過的電流是正弦波。近些年來，由于各種非 線性負(fù)荷（如變頻調(diào)速設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等）的迅速發(fā)展使得公 用電網(wǎng)的諧波污染日趨嚴(yán)重，由諧波引起的各種故障和事故也 不斷發(fā)生，諧波危害的嚴(yán)重性才引起人們的高度關(guān)注。
電壓暫降是指電氣供電系統(tǒng)某一點(diǎn)上的工頻電壓方均根　　值突然減小到標(biāo)稱電壓的0. lpu ~ 0. 9pu,隨后經(jīng)歷10ms ~ Imin恢復(fù)到正常值的情況。短時中斷是指電氣供電系統(tǒng)某一 點(diǎn)上的工頻電壓方均根值突然減小到標(biāo)稱電壓的a ipu以下， 隨后經(jīng)歷10ms~lmin恢復(fù)到正常值的情況。
 
4 電能質(zhì)量的治理方法
目前電能質(zhì)量的治理方法主要為改善用電功率因數(shù)，使無 功就地平衡。合理選擇供電半徑。合理選擇供電系統(tǒng)線路的 導(dǎo)線截面。合理配置變、配電設(shè)備，防止其過負(fù)荷運(yùn)行。適當(dāng) 選用調(diào)壓措施，如串聯(lián)補(bǔ)償、變壓器加裝有載調(diào)壓裝置、安裝同 期調(diào)相機(jī)或靜電電容器等。
對于電站來說在電站系統(tǒng)中，將正常運(yùn)行設(shè)備為參考對 象，分析其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù),然后將分析結(jié)果同故障設(shè)備的檢測 結(jié)果做對比分析，根據(jù)對比結(jié)果便可以確定故障發(fā)生位置。 此種檢測方法主要適用于定值校驗(yàn)過程中實(shí)測值與整定值存 在較大偏差，同時又不能準(zhǔn)確確定故障發(fā)生原因的故障類型。 另外,選擇此種方法對電站的電磁型繼電器定值進(jìn)行校驗(yàn)時， 如果繼電器實(shí)測值與整定值存在較大偏差時，要選擇用相同 儀器對其他相同回路同類繼電器進(jìn)行診斷，然后將兩個繼電 器的診斷結(jié)果進(jìn)行對比，確定是否真的存在運(yùn)行故障,而不是 在一次診斷后直接斷定該繼電器不合格，或者對參數(shù)進(jìn)行 調(diào)整。智能電網(wǎng)可以集中調(diào)試故障線路，作為一次設(shè)備集中 保護(hù)了大量電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)該加強(qiáng)其容錯性。對 于主干線路的開關(guān)控制以及線路自身的使用方面有著重要的 意義。獨(dú)立性的開關(guān)可以將主線與支線在較短時間內(nèi)進(jìn)行分 割，便于解除故障。在母線的保護(hù)電路中可以采用多個電路 來防止偶然性錯誤造成的系統(tǒng)自動判斷失誤。同一時段如果 部分電路有問題，對應(yīng)支路可以替代其工作，并且保證其同步 性。在經(jīng)濟(jì)合理的成本下實(shí)現(xiàn)對用戶端用電系統(tǒng)設(shè)施的管理 控制，可以大幅提高配電用電系統(tǒng)與設(shè)施的運(yùn)行與管理效率， 降低運(yùn)營成本。
對于上述案例，針對1號變電站F14近期頻繁跳閘，建議 加強(qiáng)對該線路的巡視工作，及時排除故障隱患，減少線路再次跳閘，造成對其余線路客戶的影響。鑒于某科技有限公司近幾次電能質(zhì)量事件 的發(fā)生 ，均是 由于其余線路或客戶故障對其造成的影響，其承受電壓波動能力不強(qiáng)， 建議該公司根據(jù)用 電設(shè)備實(shí)際情況，重新整定其低壓保護(hù)設(shè)定時間，減少電壓波動對其造成的影響。宜綜合采用不問斷電源 (UPS)、動態(tài)電壓暫降恢復(fù)裝置(DVR)、電壓整流器 、VSP電壓暫降保護(hù)器等設(shè)備，緩解以電壓暫降和短時中斷為特征的電能質(zhì)量問題。有效減輕電壓波動對于設(shè)備帶來的影響 ，起到平波的作用 ，同時也減輕了對于線路的損耗，是相對科學(xué)有效的辦法。
 
5 安科瑞諧波治理產(chǎn)品選型


 
6總結(jié)與展望
客戶側(cè)電能質(zhì)量對于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的作用，本文建立在客戶側(cè)電能質(zhì)量基礎(chǔ)上的治理方案，通過對客戶側(cè)電能質(zhì)量的定義和一般故障特征的分析，將客戶側(cè)電能質(zhì)量的治 理與分析方案進(jìn)行了綜述與闡明，將其應(yīng)用進(jìn)行了討論與分析。隨著客戶側(cè)電能質(zhì)量技術(shù)的發(fā)展，我國電網(wǎng)的管理能力也將不斷進(jìn)步。由此也可以看出，傳統(tǒng)的單一的客戶側(cè)電能治理 方案已經(jīng)不再適合多元化電網(wǎng)建設(shè)的需要。優(yōu)化客戶側(cè)電能 質(zhì)量分析治理方案是電網(wǎng)順利建設(shè)和正常運(yùn)作的一項(xiàng)關(guān)鍵的組成部分，在確保且提升總體運(yùn)作效果與工作效能方面，具備重要的推動作用?？蛻魝?cè)電能質(zhì)量處理技術(shù)的更新 換代是一條光明而曲折的路，在這條路上會出現(xiàn)很多難題與挑戰(zhàn)，這個任務(wù)長期而又艱巨，需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，不斷地進(jìn) 行總結(jié)歸納。為實(shí)現(xiàn)自身的長遠(yuǎn)發(fā)展而進(jìn)行大膽革新,利用創(chuàng) 新思維進(jìn)行現(xiàn)代化建設(shè)，從而大踏步地走向科學(xué)電網(wǎng)管理目標(biāo)。

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