電能質(zhì)量對發(fā)電廠安全運(yùn)行的影響分析及解決方法

摘要：我國經(jīng)濟(jì)在發(fā)展過程中需要大量的電能，因此，人們對發(fā)電廠的電能質(zhì)量有嚴(yán)格要求，同時(shí)電能質(zhì)量對于發(fā)電站場的正常運(yùn)行也有重要影響，由此可見，研究如何提高電能質(zhì)量對于發(fā)電廠的安全運(yùn)行而言是十分有必要的。文章通過研究影響電能質(zhì)量的常見因素進(jìn)而提出相應(yīng)的解決措施，使發(fā)電廠能夠安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；發(fā)電廠；安全運(yùn)行；影響因素；解決方法 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM714 文章編號：1009-2374（2016）35-0187-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.091

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及電力技術(shù)的廣泛運(yùn)用，人們對于電能的要求越來越大。為了能夠向人們提供足夠的電能，電廠對電力系統(tǒng)做了較大的調(diào)整，雖然這能夠向各城鎮(zhèn)輸送大量的電能，但是這卻會對電廠的安全造成一定的威脅。例如，電除塵的整流變將會導(dǎo)致6千伏系統(tǒng)的電流以及電壓產(chǎn)生畸變，這將使整個(gè)電壓系統(tǒng)受到諧波污染，使電壓做出保護(hù)動作導(dǎo)致城市電路癱瘓。除此之外，大型的電機(jī)及變壓器都將使電路系統(tǒng)受到高次諧波，這對電廠的電力設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)造成巨大的威脅，由此可見，研究電能質(zhì)量對發(fā)電廠安全運(yùn)行而言是十分有必要的。

1 電能質(zhì)量影響發(fā)電廠安全運(yùn)行的主要因素

1.1 電壓偏差對發(fā)電廠安全運(yùn)行的威脅

電力設(shè)備只有在額定電壓下才能正常工作，電力設(shè)備在運(yùn)作過程中才能真正達(dá)到它的運(yùn)行指標(biāo)，如果電力設(shè)備在現(xiàn)實(shí)工作中使用的電壓與額定電壓相差甚遠(yuǎn)的話，這不僅將影響到電力設(shè)備的正常工作指標(biāo)，而且還將大大地縮短電力設(shè)備的使用壽命。工作電壓與額定電壓相差越大，對電力設(shè)備造成的影響也將越大。電壓偏差指的是實(shí)際運(yùn)行電壓與額定電壓的差值與額定電壓之間的比值，雖然在現(xiàn)實(shí)生活中，許多電力設(shè)備的工作電壓無法達(dá)到它的額定電壓，但由于這二者之間相差不大，因此這對電力設(shè)備不會造成太大的影響?！峨娔苜|(zhì)量供電電壓偏差》中對電壓允許的狀況有著較詳細(xì)的要求。在220千伏或220千伏以上的電網(wǎng)中，電壓的正、負(fù)之間的偏差的絕對值之和不允許超過額定電壓的10%；在6千伏左右的電網(wǎng)中，實(shí)際運(yùn)行電壓與額定電壓之間的偏差允許范圍在±7%之間；而在400伏的電網(wǎng)中，實(shí)際運(yùn)行電壓與額定電壓之間的允許偏差范圍±10%之間。電廠的電壓正偏差在220千伏，電壓負(fù)偏差在6千伏與400伏之間。因此，電廠在運(yùn)作過程中應(yīng)注意電壓的大小，避免因電壓超過規(guī)定的偏移范圍而引起電力設(shè)備故障。當(dāng)電廠的電壓過高時(shí)，將會大大地降低降壓變壓器輸出功率，導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果沒有及時(shí)處理電壓過高的狀況的話，發(fā)電機(jī)將會因觸動保護(hù)裝置而停止工作，這將導(dǎo)致供電區(qū)域無法獲得電能。同時(shí)電壓過高還將導(dǎo)致變壓器的電流大幅度地增大，從而增加電力設(shè)備的損害，使電力設(shè)備出現(xiàn)不正常的發(fā)熱，這將導(dǎo)致電力設(shè)備中的線路出現(xiàn)燒毀的現(xiàn)象，使整個(gè)電路出現(xiàn)癱瘓的現(xiàn)象。除電壓過高之外，電壓過低也將會對電廠的安全運(yùn)行造成巨大的影響。電壓過低將增大電動機(jī)的電流量，導(dǎo)致電動機(jī)的定子繞組因過熱而出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，這對電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是很不利的，因此電廠在運(yùn)行過程中應(yīng)密切關(guān)注電壓的變化。

1.2 諧波對發(fā)電廠安全運(yùn)行的威脅

隨著我國電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，我國電廠的電力系統(tǒng)開始大量使用非線性負(fù)載，雖然這能夠使我國電廠更好地產(chǎn)生電能，但是隨著大量非線性負(fù)載的增加，電廠的電力設(shè)備在工作過程中將受到諧波的危害。諧波是由于施加在電力設(shè)備中的電壓與產(chǎn)生的電流之間未形成線性關(guān)系而導(dǎo)致的。

電廠中的諧波主要分為鐵磁飽和型以及電子開關(guān)型。鐵磁飽和型主要指電子設(shè)備中的鐵芯設(shè)備的鐵磁飽和性呈現(xiàn)非線性關(guān)系，例如變壓器。而電子開關(guān)型指的是交流電與直流電換流的設(shè)備在工作期間產(chǎn)生諧波，較為典型的是電除塵的整流變。諧波的出現(xiàn)將增加電力設(shè)備在工作過程中出現(xiàn)的損耗，對于電動機(jī)及變壓器這類鐵磁飽和型的設(shè)備而言，諧波不僅將增加設(shè)備的損耗而且還會帶來過多的熱量，當(dāng)機(jī)器的熱量超過設(shè)備的正常承受熱量的范圍時(shí)，將會導(dǎo)致電力設(shè)備出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，甚至?xí)闺娏υO(shè)備因熱量過高而出現(xiàn)跳閘，導(dǎo)致城市的電路陷入癱瘓。除此之外，諧波還將導(dǎo)致電動機(jī)與變壓器因震動而使設(shè)備零件出現(xiàn)松動的現(xiàn)象，這對電廠的安全運(yùn)行將造成巨大的影響，還將影響到工作人員的生命安全。而對于電子開關(guān)型的設(shè)備而言，例如，電感與電容將因諧波而出現(xiàn)諧振的現(xiàn)象，這將觸動設(shè)備的保護(hù)裝置，導(dǎo)致電力設(shè)備無法正常工作。

1.3 頻率偏差對發(fā)電廠安全運(yùn)行的威脅

電源與負(fù)電荷之間由于功率不同將會導(dǎo)致電子設(shè)備出現(xiàn)頻率偏差，如果電力設(shè)備的工作頻率與額定頻率相差太多的話，這將大大地提高電力設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率。為此，我國在《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》中對電力系統(tǒng)的頻率偏差做了嚴(yán)格的規(guī)范。對于一般電力系統(tǒng)的頻率偏差的允許值是0.2赫茲，當(dāng)頻率偏差超過（50±0.2）赫茲時(shí)，電力設(shè)備將因頻率異常而出現(xiàn)故障。在電廠運(yùn)行過程中，發(fā)電機(jī)的頻率將會因?yàn)榇罅控?fù)電荷的存在而迅速上升，這將導(dǎo)致電廠的輔機(jī)因工作頻率以及電壓的急劇升高而出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，使系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)出現(xiàn)解列，導(dǎo)致電廠無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，頻率偏差過大還將會導(dǎo)致汽輪機(jī)葉片出現(xiàn)劇烈震動，而長時(shí)間的震動將導(dǎo)致葉片斷裂，使電力設(shè)備無法正常工作。

2 促進(jìn)電廠安全運(yùn)行的相應(yīng)解決措施

2.1 調(diào)整電壓偏差

電壓偏差對發(fā)電廠正常運(yùn)行將造成巨大的影響，為了避免電壓偏差超過允許范圍，發(fā)電廠可通過調(diào)整勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電流來調(diào)整發(fā)電機(jī)的電壓。這種方法主要是通過提前運(yùn)行勵(lì)磁系統(tǒng)或者滯后勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行，使發(fā)電機(jī)能夠始終輸出有功電流，保證電力設(shè)備能夠正常運(yùn)行。電廠能夠手動調(diào)整勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電流，也可自動調(diào)整勵(lì)磁電流，目前，電廠中通常使用AVR自動電壓調(diào)整裝置來調(diào)整電壓大小。在電廠運(yùn)行中，應(yīng)密切注意電壓的變化情況，當(dāng)電壓下降到廠用電壓的5%時(shí)，電廠應(yīng)立刻提高電壓，如果電壓長時(shí)間低于廠用電壓的95%時(shí)，一些大型的設(shè)備將會停止工作。除了調(diào)整勵(lì)磁電流之外，還可通過調(diào)整變壓器的分接頭來調(diào)整設(shè)備的電壓。

2.2 減少諧波產(chǎn)生的相應(yīng)措施

為了避免諧波對電力設(shè)備造成影響，電廠可通過二次諧波制動的方式來防止變壓器因受到諧波電流的影響而出現(xiàn)保護(hù)動作。同時(shí)，電廠應(yīng)在6千伏電源處安裝諧波監(jiān)視裝置，通過對諧波的觀察來發(fā)現(xiàn)諧波的運(yùn)行規(guī)律以及產(chǎn)生的原因，進(jìn)而可通過調(diào)整電力設(shè)備的運(yùn)行方式來減少諧波的產(chǎn)生。除此之外，電廠還應(yīng)定期檢查電機(jī)端部的線棒的頻率，使電機(jī)端部的頻率始終在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，這將大大地減少諧波的產(chǎn)生。目前，我國大部分電廠通過使用變頻器控制的高壓電機(jī)來避免諧波對電機(jī)造成的影響。電廠還可使用空間矢量控制法來避免諧波對電機(jī)的影響，這種空間電壓矢量控制法是通過使用三相對稱正弦交流電機(jī)的理想圓磁通來控制逆變器，這將大大地降低電機(jī)在轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的脈動，最終達(dá)到消除諧波的作用。

2.3 調(diào)整頻率偏差

為了避免頻率偏差對電力設(shè)備造成影響，我國大部分電廠都安裝了一次調(diào)頻裝置來調(diào)整電力設(shè)備的工作頻率，這種調(diào)頻裝置主要是通過調(diào)整機(jī)組負(fù)荷，使機(jī)組負(fù)荷的頻率能夠與電網(wǎng)頻率保持一致，使機(jī)組的輸出容量能夠滿足電網(wǎng)的輸出要求。除此之外，發(fā)電廠還應(yīng)在發(fā)電機(jī)中安裝低頻累加保護(hù)裝置，避免發(fā)電機(jī)的汽輪機(jī)葉片因發(fā)生諧振而出現(xiàn)斷裂。

這是由于發(fā)電機(jī)的葉輪機(jī)葉片的材料產(chǎn)生的疲勞是一個(gè)不可逆積累的過程，如果發(fā)電機(jī)在低頻的條件下工作時(shí)間過長的話，汽輪機(jī)葉片將因持續(xù)疲勞而出現(xiàn)斷裂，因此電廠應(yīng)規(guī)定發(fā)電機(jī)在某個(gè)頻率下的工作時(shí)間，當(dāng)達(dá)到規(guī)定時(shí)間后，電廠應(yīng)及時(shí)更換發(fā)電機(jī)，避免發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致電力設(shè)備無法工作。

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也隨著有了巨大的提高，人們對于電能的質(zhì)量的要求變得越來越高。電能質(zhì)量不僅影響用戶的用電質(zhì)量，對于電廠的安全運(yùn)行也有著重大的影響。為了使電廠能夠安全運(yùn)行，電廠的相關(guān)工作人員應(yīng)加強(qiáng)對電能質(zhì)量的監(jiān)督，使電能質(zhì)量能夠達(dá)到電廠正常運(yùn)行的要求，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量存在問題時(shí)，電廠的工作人員應(yīng)立刻檢查問題的原因，進(jìn)而提出相應(yīng)的解決措施，使我國的電廠能夠更好地為人們提高服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：宋琳（1982-），女，河南鄭州人，大唐灞橋熱電廠工程師，研究方向：火力發(fā)電廠運(yùn)行生產(chǎn)管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）