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電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)淺析

時(shí)間:2006-11-21 09:31:00來源:wangsl

導(dǎo)語(yǔ):?隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展,供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性負(fù)載,特別是靜止變流器
 隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展,供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性負(fù)載,特別是靜止變流器,從低壓小容量家用電器到高壓大容量用的工業(yè)交直流變換裝置,由于靜止變流器是以開關(guān)方式工作的,會(huì)引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變,引起電網(wǎng)的諧波“污染”。另外,沖擊性、波動(dòng)性負(fù)荷,如電弧爐、大型軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等運(yùn)行中不僅會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波,而且使得電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡日趨嚴(yán)重,這些對(duì)電網(wǎng)的不利影響不僅會(huì)導(dǎo)致供用電設(shè)備本身的安全性降低,而且會(huì)嚴(yán)重削弱和干擾電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,造成對(duì)電網(wǎng)的“公害”,為此,國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局相繼頒布了涉及電能質(zhì)量五個(gè)方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),即:供電電壓允許偏差,供電電壓允許波動(dòng)和閃變,供電三相電壓不允許平衡度,公用電網(wǎng)諧波,以及供電頻率允許偏差等的指標(biāo)限制。   1.電壓允許偏差   用電設(shè)備的運(yùn)行指標(biāo)和額定壽命是對(duì)其額定電壓而言的。當(dāng)其端子上出現(xiàn)電壓偏差時(shí),其運(yùn)行參數(shù)和壽命將受到影響,影響程度視偏差的大小、持續(xù)的時(shí)間和設(shè)備狀況而異,電壓偏差計(jì)算式如下: 電壓偏差(%)=(實(shí)際電壓-額定電壓) /額定電壓×100%……(1) 《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》(GB12325-90)規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下,用戶受電端供電電壓的允許偏差為: (1)35kV及以上供電和對(duì)電壓質(zhì)量有特殊要求的用戶為額定電壓的+5%~-5%; (2)10kV及以下高壓供電和低壓電力用戶為額定電壓的+7%~-7%; (3)低壓照明用戶為額定電壓的+5%~ -10%。 為了保證用電設(shè)備的正常運(yùn)行,在綜合考慮了設(shè)備制造和電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)合理性后,對(duì)各類用戶設(shè)備規(guī)定了如上的允許偏差值,此值為工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 在工業(yè)企業(yè)中,改善電壓偏差的主要措施有三: (1)就地進(jìn)行無功功率補(bǔ)償,及時(shí)調(diào)整無功功率補(bǔ)償量,無功負(fù)荷的變化在電網(wǎng)各級(jí)系統(tǒng)中均產(chǎn)生電壓偏差,它是產(chǎn)生電壓偏差的源,因此,就地進(jìn)行無功功率補(bǔ)償,及時(shí)調(diào)整無功功率補(bǔ)償量,從源上解決問題,是最有效的措施。 (2)調(diào)整同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流,在銘牌規(guī)定植的范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流,使其超前或滯后運(yùn)行,就能產(chǎn)生超前或滯后的無功功率,從而達(dá)到改善網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的功率因數(shù)和調(diào)整電壓偏差的目的。 (3)采用有載調(diào)壓變壓器。從總體上考慮無功負(fù)荷只宜補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)為0.90~0.95,仍然有一部分變化無功負(fù)荷要電網(wǎng)供給而產(chǎn)生電壓偏差,這就需要分區(qū)采用一些有效的辦法來解決,采用有載調(diào)壓變壓器就是有效而經(jīng)濟(jì)的辦法之一。 2.公用電網(wǎng)諧波 諧波(Harmonic)即對(duì)周期性的變流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解,得到頻率為大于1的整數(shù)倍基波頻率的分量,它是由電網(wǎng)中非線性負(fù)荷而產(chǎn)生的。 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》(GB/T14529- 93)中規(guī)定了各電壓等級(jí)的總諧波畸變率,各單次奇次電壓含有率和各單次偶次電壓含有率的限制值,詳見表1: 該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的諧波電流(2~25次)注入的允許值;而且同一公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶向電網(wǎng)注入的諧波電流允許值按此用戶在該點(diǎn)的協(xié)議容量與其公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量之比進(jìn)行分配,以體現(xiàn)供配電的公正性。 3.電壓波動(dòng)和閃變 電壓波動(dòng)(Fluctuation)即電壓方均根值一系列的變動(dòng)或連續(xù)的改變,閃變(Flick)即燈光照度不穩(wěn)定造成的視感,是由波動(dòng)負(fù)荷,如電弧爐、軋機(jī)、電弧焊機(jī)等引起的。 《電能質(zhì)量 電壓波動(dòng)和閃變》(GB12326- 2000)是在原來標(biāo)準(zhǔn)GB12326-90的基礎(chǔ)上,參考了國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)IEC6100-3-7等而修訂而成的,適用于由波動(dòng)負(fù)荷引起的公共連接點(diǎn)電壓的快速變動(dòng)及由此可能人對(duì)燈閃明顯感覺的場(chǎng)合,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各級(jí)電壓下的閃變限制值,見表2: 表2中的括號(hào)內(nèi)的數(shù)值僅適用于公共連接點(diǎn)(PCC)點(diǎn)連接的所有用戶為同電壓等級(jí)的用戶場(chǎng)合,Pst為短時(shí)間閃變值,即衡量短時(shí)間(若干分鐘)內(nèi)閃變強(qiáng)弱的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量值;Plt為長(zhǎng)時(shí)間閃變值,它由Pst推算出,反映出長(zhǎng)時(shí)間(若干小時(shí))內(nèi)閃變強(qiáng)弱的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量值。 4.三相電壓不平衡 《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》(GB/T15543-1995)適用于交流額定頻率為50Hz電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下由于負(fù)序分量而引起的PCC點(diǎn)連接點(diǎn)的電壓不平衡,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值為2%,短時(shí)間不得超過4%。 而且該標(biāo)準(zhǔn)還解釋:不平衡度允許值指的是在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的最小方式下負(fù)荷所引起的電壓不平衡度為最大的生產(chǎn)(運(yùn)行)周期中的實(shí)測(cè)值,例如煉鋼電弧爐應(yīng)在熔化期測(cè)量等。在確定三相電壓允許不平衡指標(biāo)時(shí),該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用95%概率值作為衡量值。即正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值,對(duì)于波動(dòng)性較小的場(chǎng)合,應(yīng)和實(shí)際測(cè)量的五次接近數(shù)值的算術(shù)平均值對(duì)比;對(duì)于波動(dòng)性較大的場(chǎng)合,應(yīng)和實(shí)際測(cè)量的95%概率值對(duì)比;以判斷是否合格。其短時(shí)允許值是指任何時(shí)刻均不能超過的限制值,以保證保護(hù)和自動(dòng)裝置的正確動(dòng)作。 5.電網(wǎng)頻率 《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》(GB/T 15945-1995)中規(guī)定:電力系統(tǒng)頻率偏差允許值為0.2Hz,當(dāng)系統(tǒng)容量較大時(shí),偏差值可放寬到+0.5Hz~-0.5Hz,標(biāo)準(zhǔn)中并沒有說明系統(tǒng)容量大小的界限,而在《全國(guó)供用電規(guī)則》中有規(guī)定:“供電局供電頻率的允許偏差:電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦及以上者為0.2Hz;電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦以下者為0.5Hz?!睂?shí)際運(yùn)行中,我國(guó)各跨省電力系統(tǒng)頻率都保持在+0.1Hz~-0.1Hz的范圍內(nèi),這點(diǎn)在電網(wǎng)質(zhì)量中最有保障。 6.結(jié)語(yǔ) 加強(qiáng)電能質(zhì)量管理,提高電能質(zhì)量,已經(jīng)成為電力系統(tǒng)廣泛關(guān)注的重要內(nèi)容之一,并且有關(guān)電力行業(yè)規(guī)則明確:用戶的非線性負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷、波動(dòng)負(fù)荷、非對(duì)稱負(fù)荷對(duì)供電質(zhì)量產(chǎn)生影響或?qū)Π踩\(yùn)行構(gòu)成干擾和妨礙時(shí),用戶必須采取措施加以消除。抑制電壓波動(dòng)、電壓閃變、電網(wǎng)諧波等不利影響的最直接、最常用的現(xiàn)有措施是裝設(shè)無功功率補(bǔ)償兼諧波濾波裝置、靜止型無功功率補(bǔ)償裝置(SVC),以及有源濾波器、無功發(fā)生器(SVG)等。通過對(duì)影響電能質(zhì)量的五個(gè)方面國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的了解,從而為實(shí)際工程中抑制電網(wǎng)諧波“污染”,減小電壓波動(dòng)等找到?jīng)Q策略與設(shè)計(jì)的依據(jù)。

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