淺析低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)電能質(zhì)量及節(jié)電策略

【摘 要】目前的低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)中，有很多部件，比如變頻水泵和鼓風(fēng)機(jī)等等。這些裝置都具有變頻的特性，而變頻將導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生和瞬流浪涌現(xiàn)象的發(fā)生，嚴(yán)重的情況下將會(huì)使該設(shè)備和系統(tǒng)中其它設(shè)備運(yùn)行停止，而隱含的也可能致使系統(tǒng)中所有設(shè)備的壽命減少。然而，當(dāng)前對(duì)這種變頻導(dǎo)致的諧波和瞬流浪涌相關(guān)的研究還較少，因此本文系統(tǒng)通過(guò)對(duì)低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的分析和研究，從而提出相應(yīng)的節(jié)電策略和解決方案。

【關(guān)鍵詞】變頻諧波 瞬流浪涌 節(jié)電策略

一、概述

供電系統(tǒng)是一個(gè)大型完整系統(tǒng)的動(dòng)力所在，也是生產(chǎn)穩(wěn)定、持續(xù)的重要保障，因此供電系統(tǒng)電能質(zhì)量好壞將關(guān)乎生產(chǎn)的成敗問(wèn)題。因此上，世界各國(guó)都對(duì)供電系統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)充分的重視，尤其是對(duì)諧波和瞬流浪涌相關(guān)的問(wèn)題。其中常用的有諧波濾波器以及瞬流浪涌吸收器等等，其目的就是為了改善電能質(zhì)量并節(jié)約電能。

隨著電子電路相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和在實(shí)踐中的成功應(yīng)用，交流變頻調(diào)速和傳動(dòng)裝置受到更廣泛的關(guān)注。常見(jiàn)的低壓配電系統(tǒng)中，經(jīng)常使用的變頻設(shè)備有水泵和風(fēng)機(jī)等等，然而這些變頻設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生諧波和瞬流浪涌，嚴(yán)重的情況下可能導(dǎo)將會(huì)使該設(shè)備和系統(tǒng)中其它設(shè)備運(yùn)行停止，而隱含的也可能致使系統(tǒng)中所有設(shè)備的壽命減少。然而，當(dāng)前對(duì)這種變頻導(dǎo)致的諧波和瞬流浪涌相關(guān)的研究還較少，因此本文系統(tǒng)通過(guò)對(duì)低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的分析和研究，從而提出相應(yīng)的節(jié)電策略和解決方案。

二、低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)需求

如前文所述，低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)是很多生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)力關(guān)鍵設(shè)備，關(guān)乎到整個(gè)生產(chǎn)的成敗，因此各個(gè)國(guó)家都對(duì)其系統(tǒng)內(nèi)的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)范。中國(guó)在這一領(lǐng)域里也緊跟世界的步伐，我國(guó)已經(jīng)相繼頒布出一些國(guó)家級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，比如《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》等.這些國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)文件中對(duì)低壓配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量的各項(xiàng)參數(shù)都做了相應(yīng)的規(guī)范，在設(shè)計(jì)和調(diào)配低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)參照這些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于已經(jīng)投入使用的設(shè)備但不滿(mǎn)足這些標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)當(dāng)提出相應(yīng)的改造技術(shù)方案。另外由于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要考慮覆蓋面廣，因此還有待完善，部分技術(shù)參數(shù)還不能充分滿(mǎn)足需求，因此在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)的過(guò)程中，可以在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有做出明確指導(dǎo)意見(jiàn)的部分，參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。另外，還要保障電能質(zhì)量的測(cè)試時(shí)間，應(yīng)當(dāng)在實(shí)際測(cè)試時(shí)保障在線測(cè)試時(shí)間。如果諧波畸變率和考核節(jié)電率沒(méi)有達(dá)標(biāo)，則應(yīng)考慮對(duì)浪涌吸收器和諧波濾波器的參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并重復(fù)這一過(guò)程，直至達(dá)標(biāo)。

三、低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)技術(shù)節(jié)電技術(shù)研究方法淺析

在低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)中，主要針對(duì)的節(jié)電研究?jī)?nèi)容是系統(tǒng)中所配備的變頻設(shè)備。因?yàn)檫@部分設(shè)備產(chǎn)生的諧波和瞬流浪涌不但會(huì)損害該設(shè)備本身，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)中其它的設(shè)備造成不良的影響。在給系統(tǒng)帶來(lái)不穩(wěn)定因素的同時(shí)，變頻設(shè)備所產(chǎn)生的諧波和瞬流浪涌也會(huì)導(dǎo)致很大的電能流失問(wèn)題，因此從增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和節(jié)能的角度來(lái)講，都需要對(duì)低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)的節(jié)電技術(shù)進(jìn)行研究。本文以低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)中常見(jiàn)的兩種變頻設(shè)備，鼓風(fēng)機(jī)和送水泵為例，對(duì)相關(guān)的節(jié)電技術(shù)進(jìn)行一定的討論。

節(jié)電技術(shù)是一門(mén)新興的技術(shù)門(mén)類(lèi)。系統(tǒng)層面上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)電處理具有很重要的意義，但是與此同時(shí)也具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。節(jié)電是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，需要按照一定的步驟規(guī)律來(lái)執(zhí)行。首先需要對(duì)低壓配電系統(tǒng)中的變頻設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)和測(cè)量，確認(rèn)是指對(duì)這些設(shè)備是否符合相關(guān)認(rèn)證，相關(guān)電參數(shù)是否符合國(guó)標(biāo)規(guī)定等信息加以確認(rèn)，不合格的需要及時(shí)更換，甚至淘汰。測(cè)量則是指對(duì)制定設(shè)備的定時(shí)定量測(cè)量，比如鼓風(fēng)機(jī)和送水泵，需要在其設(shè)備回路的低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)中接入電能質(zhì)量測(cè)試設(shè)備，而后對(duì)系統(tǒng)的電量值、諧波和瞬流浪涌數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。而后，根據(jù)測(cè)試的數(shù)據(jù)，通過(guò)仿真分析和計(jì)算，確定系統(tǒng)中所應(yīng)使用的浪涌吸收器和諧波濾波器的電路參數(shù)，并將設(shè)計(jì)好的浪涌吸收器和諧波濾波器嵌入系統(tǒng)中瞬流浪涌和諧波最嚴(yán)重的系統(tǒng)回路中去，進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，并測(cè)量相關(guān)的參數(shù)。測(cè)試時(shí)，也要保障測(cè)試時(shí)間充分長(zhǎng)，并在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后重復(fù)測(cè)量。如果參數(shù)不滿(mǎn)足要求，則需要重復(fù)進(jìn)行上述測(cè)量-計(jì)算-設(shè)計(jì)-測(cè)試-改進(jìn)的步驟，直到所有參數(shù)都滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)需求。

在進(jìn)行上述步驟對(duì)低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)電技術(shù)改進(jìn)的同時(shí)，還需要注意到一些實(shí)際情況，應(yīng)當(dāng)把一些實(shí)際參數(shù)和運(yùn)行環(huán)境等問(wèn)題考慮進(jìn)去。比如現(xiàn)場(chǎng)情況以及相關(guān)解決方案等等。有時(shí)部分參數(shù)的調(diào)整不滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)改造的可行性，這就需要進(jìn)行替代方案的選擇。比如在低壓配電系統(tǒng)電源進(jìn)線和主要負(fù)荷饋線回路上，可以?xún)?yōu)先考慮安裝瞬流浪涌抑制設(shè)備，而在變頻電機(jī)所在回路饋線上，則應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮安裝低壓濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置。并且由于為了保障測(cè)量-計(jì)算-設(shè)計(jì)-測(cè)試-改進(jìn)這個(gè)步驟的準(zhǔn)確性，整個(gè)周期相對(duì)較長(zhǎng)，應(yīng)當(dāng)在實(shí)施之前做好統(tǒng)籌規(guī)劃，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理的安排和測(cè)量。

四、總結(jié)與分析

當(dāng)前行業(yè)內(nèi)電能的計(jì)量通過(guò)供配電系統(tǒng)基波電壓和基波電流信號(hào)來(lái)計(jì)算的，而在這種計(jì)算方式下沒(méi)有考慮到諧波和波形畸變無(wú)功功率這兩方面。雖然在高質(zhì)量的電網(wǎng)中通常這兩項(xiàng)被抑制，可以忽略不計(jì)，但在電能質(zhì)量差的電網(wǎng)中需要予以特別的考量。在一些低壓用電設(shè)備中，諧波和波形畸變無(wú)功功率甚至可以高達(dá)到基波功率的40%至100%，這就造成了低壓電能計(jì)量數(shù)據(jù)與高壓電能計(jì)量數(shù)據(jù)之間存在很大的偏差。然而實(shí)踐中通常將這一偏差算到電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)損和線損上，并不合理。通過(guò)使用浪涌吸收器和諧波濾波器的方法，可以有效的降低諧波和波形畸變無(wú)功功率的損耗。本文通過(guò)對(duì)這兩項(xiàng)參數(shù)的一般設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了分析和討論，希望能夠?qū)Φ蛪簞?dòng)力配電系統(tǒng)的節(jié)電技術(shù)提供參考和指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李關(guān)定， 周佃民， 陳忠平， 等. 低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)電能質(zhì)量治理及節(jié)電措施[J]. 上海節(jié)能， 2008 （5）： 25-28.

[2]王平， 魯鐵成， 彭曉鶯， 等. 配電動(dòng)力系統(tǒng)諧波諧振過(guò)壓研究[J]. 電工技術(shù)， 2005 （12）： 8-9.