探討如何控制供用電雙方電能質(zhì)量的方法

吳育青

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)程的加快，我國(guó)的電力行業(yè)也發(fā)生了重大的改革。為了適應(yīng)新時(shí)期的電力需求，如何正確的控制供用電雙方電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電磁整體化，成為電力科技工作者面臨的一項(xiàng)重要的工作。本文就對(duì)如何控制供用電雙方電能質(zhì)量的方法做出簡(jiǎn)要探討。

【關(guān)鍵詞】電能雙方；電能質(zhì)量；方法策略

控制用電雙方的電能質(zhì)量即利用行政手段、科學(xué)技術(shù)管理手段進(jìn)行的用電管理，達(dá)到良好地技術(shù)用電標(biāo)準(zhǔn)，是安全用電、高質(zhì)量用電的技術(shù)導(dǎo)航。我國(guó)《電力供應(yīng)與使用條例》中規(guī)定：“國(guó)家電網(wǎng)對(duì)電力的供應(yīng)及使用，應(yīng)做到安全用電、節(jié)約用電、計(jì)劃用電的原則”[2]。因此，電能質(zhì)量極其重要。它不僅關(guān)系到電壓質(zhì)量、電頻率、電諧波等非線(xiàn)性自動(dòng)化系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，也關(guān)系到人們對(duì)電能的使用情況及電力企業(yè)服務(wù)的評(píng)價(jià)。

1.電能質(zhì)量現(xiàn)今存在的問(wèn)題

電能既屬于產(chǎn)品又高于產(chǎn)品，它不僅具有一般產(chǎn)品的可測(cè)量性及可控制性，又具有超出一般產(chǎn)品的改變性。電能是一種由電力部門(mén)向電力用戶(hù)提供由發(fā)、供、用三方共同質(zhì)量的特殊產(chǎn)品，是具有實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、清潔、易操控于一身的易轉(zhuǎn)換的能量[1]，是人們生產(chǎn)、生活中的一部分。現(xiàn)今電能問(wèn)題主要從動(dòng)態(tài)電能與靜態(tài)電能兩方面進(jìn)行分析，具體分析如下：

1.1動(dòng)態(tài)電能

動(dòng)態(tài)電能即脈沖與振蕩兩種暫態(tài)下所形成的電能。主要問(wèn)題有：（1）電壓瞬變，即短時(shí)間的電壓值超速變化。（2）電壓閃變，即電波呈現(xiàn)的照明異常等一些列的隨即變化。（3）短時(shí)間斷電，即存在半個(gè)周期至4秒之間的供電中斷。（4）電壓失控，即電壓忽生忽降，持續(xù)時(shí)間一般在半個(gè)周期至1分鐘間。

1.2靜態(tài)電能

靜態(tài)電能即穩(wěn)定輸送態(tài)下的電能。主要問(wèn)題有：（1）過(guò)電壓，即持續(xù)時(shí)間超出半個(gè)周期且1分鐘以上的大于正常工作電壓的狀態(tài)。（2）欠電壓，即持續(xù)時(shí)間超出半個(gè)周期且一分鐘以下的小于正常工作電壓的狀態(tài)。（3）電壓不平衡，即電壓的最大偏移與三相電壓的平均值的比超過(guò)正常范圍。

2.電能質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的原因

電力系統(tǒng)屬較容易發(fā)生內(nèi)外故障的系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)架較薄弱。因此，非線(xiàn)性負(fù)載也在不斷增加，并受到“諧波污染”現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生主要有以下幾點(diǎn)原因：

2.1非線(xiàn)性負(fù)載

非線(xiàn)性負(fù)載，即在負(fù)載的投入和運(yùn)行的過(guò)程中，電流與電壓不成線(xiàn)性關(guān)系，且電流與電壓經(jīng)常發(fā)生變化。非線(xiàn)性負(fù)載在工業(yè)和生活用電負(fù)載中占據(jù)著相當(dāng)大的比重[4]。例如：（1）電弧爐的諧波具有不穩(wěn)定性和隨機(jī)性，主要由起弧的時(shí)延和電弧的嚴(yán)重非線(xiàn)性引起，且在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生明顯的變化。（2）具有伏安特性的熒光燈，其會(huì)引起嚴(yán)重的諧波電流，并可間接引起諧振，使電壓波形發(fā)生嚴(yán)重畸變。

2.2電力系統(tǒng)設(shè)備的非線(xiàn)性

電力系統(tǒng)中諧波的來(lái)源主要從發(fā)電機(jī)和電力變壓器兩者來(lái)獲得。例如：（1）發(fā)電機(jī)作為電網(wǎng)的主要來(lái)源，在實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)感應(yīng)的電勢(shì)能不呈現(xiàn)正弦波形，導(dǎo)致了輸出電壓中存在一部分的諧波，造成電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)。（2）勵(lì)磁回路作用于變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)、鐵心飽中混繞，使其連接方式發(fā)生改變，產(chǎn)生諧波電流。

2.3電力系統(tǒng)故障

電力系統(tǒng)運(yùn)行中由于短路、雷擊、誤操作等引發(fā)的電力系統(tǒng)內(nèi)、外故障，可使勵(lì)磁系統(tǒng)工作狀態(tài)發(fā)生變化。另外，故障保護(hù)裝置中的電力電子設(shè)備的啟動(dòng)等都將造成各種電能質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)。

3.控制供用電雙方電能質(zhì)量的方法

電能質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)服務(wù)的最好論據(jù)?？刂乒┯秒婋p方電能質(zhì)量的方法主要從電壓質(zhì)量、設(shè)備諧波、系統(tǒng)頻率三方面入手。具體表現(xiàn)如下：

3.1對(duì)電壓質(zhì)量進(jìn)行控制

因電力部門(mén)不能完全預(yù)計(jì)負(fù)荷發(fā)展的數(shù)量、特征及電能要求，用戶(hù)也對(duì)電能電壓的穩(wěn)定頗為關(guān)注，因此，對(duì)電壓質(zhì)量進(jìn)行控制是實(shí)現(xiàn)供用電雙方電能質(zhì)量平衡的最好的方法之一。電壓質(zhì)量的控制，即對(duì)電網(wǎng)無(wú)功電源和負(fù)荷進(jìn)行綜合平衡操控，是一個(gè)涉及到電網(wǎng)規(guī)劃、電力生產(chǎn)運(yùn)行的大范圍技術(shù)領(lǐng)域。

對(duì)電壓質(zhì)量進(jìn)行控制的方法有：（1）合理規(guī)劃電力系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并落實(shí)相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)施。（2）編制全網(wǎng)無(wú)功負(fù)荷曲線(xiàn)平衡表，并根據(jù)季度的供電要求做出詳細(xì)變化。（3）綜合考慮無(wú)功電源的布局，即按照無(wú)功補(bǔ)償分層次、區(qū)域等按照就地平衡的原則，進(jìn)行合理的城建規(guī)劃要求。（4）綜合分析布控骨干電站，即對(duì)網(wǎng)內(nèi)直屬、縣屬的電站，進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度，并注重電網(wǎng)調(diào)壓。（5）考核實(shí)施力率，即電力監(jiān)管部門(mén)對(duì)電網(wǎng)接口及電能的大用戶(hù)，進(jìn)行平均力率的測(cè)評(píng)。（6）轉(zhuǎn)移電壓考核點(diǎn)，即在適當(dāng)?shù)臈l件下對(duì)重要的敏感用戶(hù)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，并作出電壓記錄，為進(jìn)一步的審核提供依據(jù)。（7）給用電大戶(hù)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償裝置，并對(duì)投入、切除時(shí)間、電壓變差值進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)不同問(wèn)題予以指導(dǎo)，形成防止低力率和低谷無(wú)底倒送的良好舉措。

3.2對(duì)諧波進(jìn)行控制

諧波源主要來(lái)自于用戶(hù)，雖然電力系統(tǒng)中也存在諧波，但所占份額較小，因此，控制諧波就要從用戶(hù)方著手。諧波是一個(gè)數(shù)學(xué)或者物理學(xué)的概念，是指周期性波形中所能用的常量（有時(shí)也可用函數(shù)代替），并與原波形最小變頻中的常量進(jìn)行線(xiàn)性組合表達(dá)的部分，即電能變化夾角的正弦值與余弦值。諧波可引起電壓的畸形、轉(zhuǎn)矩噪音、無(wú)功補(bǔ)償電容器過(guò)電流等現(xiàn)象的出現(xiàn)，甚至可引起電容器、電力電纜、發(fā)電機(jī)的損壞。諧波所引發(fā)的電力設(shè)備故障在近幾年中呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，因此，加強(qiáng)諧波的控制與管理十分迫切。

對(duì)諧波進(jìn)行控制的方法有：（1）設(shè)置諧波重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即在發(fā)電廠、變電站及大容器諧波源處，設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償裝置的連接點(diǎn)。（2）實(shí)施電流諧波含量的監(jiān)測(cè)，即在短時(shí)間、高頻率的對(duì)諧波源和供電點(diǎn)的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行記錄，綜合分析，遭到故障切入點(diǎn)。（3）把定設(shè)備參數(shù)。對(duì)接入點(diǎn)往后的大容器的諧波源、諧波過(guò)濾裝置進(jìn)行專(zhuān)門(mén)、逐次的測(cè)量。（4）電力部門(mén)鼓勵(lì)用戶(hù)安裝靜止無(wú)功補(bǔ)償器和過(guò)濾諧波裝置，將用戶(hù)的諧波畸變保持在規(guī)定的限度之下，從而減少諧波對(duì)系統(tǒng)的不良影響。

3.3對(duì)頻率進(jìn)行控制

運(yùn)行頻率偏差對(duì)電力系統(tǒng)的影響，取決于偏差持續(xù)的時(shí)間及偏差數(shù)值的大小。系統(tǒng)頻率控制即系統(tǒng)對(duì)有功功率輸入輸出的自動(dòng)化控制，我國(guó)通常采用一次50HZ變頻。電力系統(tǒng)斌率發(fā)生變化通常由于電力系統(tǒng)內(nèi)的大型沖擊負(fù)荷的增加及用戶(hù)快速的從系統(tǒng)中吸取視在功率，因此，電力系統(tǒng)頻率的變化與電力系統(tǒng)中電壓電流的畸變及用戶(hù)的誤操作有關(guān)。

對(duì)頻率進(jìn)行控制的方法有：（1）提高主要電站調(diào)速設(shè)備的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能對(duì)負(fù)荷電壓、頻率波動(dòng)進(jìn)行自行快速地跟蹤調(diào)控。（2）安裝自動(dòng)減負(fù)荷裝置，尤其是在負(fù)荷相對(duì)集中的變電站及重要的出線(xiàn)裝置中。（3）在列節(jié)點(diǎn)合理的情況下，安排主、輔調(diào)頻機(jī)組。電力監(jiān)管部門(mén)對(duì)用戶(hù)電能的負(fù)荷性及沖擊負(fù)荷性進(jìn)行調(diào)差，并整合數(shù)據(jù)租出具體分析。（4）對(duì)電容較大或用電量較大的用戶(hù)，進(jìn)行內(nèi)部加裝自動(dòng)減負(fù)荷裝置，以減少頻變。

4.結(jié)束語(yǔ)

電力企業(yè)不僅要優(yōu)化電力系統(tǒng)，更要優(yōu)化電力服務(wù)。實(shí)現(xiàn)電能的優(yōu)化不僅僅是電力企業(yè)一方的力量，更需要廣大用戶(hù)積極配合。因此，電力企業(yè)的要從服務(wù)于大眾的角度，合理要求用戶(hù)配合加強(qiáng)電能質(zhì)量整改技術(shù)措施的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)雙方電能質(zhì)量?jī)?yōu)化，做到有序、高質(zhì)量用電。電力監(jiān)管部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高用電量用戶(hù)的監(jiān)管，根據(jù)易發(fā)生的故障點(diǎn)，對(duì)用戶(hù)進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的設(shè)備安裝預(yù)防，做到防患于未然。 [科]

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