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电能质量关乎电网健康

发布时间:2012-03-14     点击次数:2926



        随着我国电力负荷结构的重大改变和工业自动化水平的不断提高,公用电网的电能质量问题已经成为电能供应市场的核心问题,成为发电、输配电、工业用电、电力用户、电力设备制造商和电力监管部门等越来越来关注的焦点,研究和解决这一问题变得日益迫切
        开栏的话:电力建设滞后中国经济的发展,引发了今天的电力“吃紧”;而电力“吃紧”又激发了各大发电集团对电源建设的热情。在这股热情的包围中,我们的电力开发商们在“跑马圈地”的同时,是否关注过电能质量在电网安全运行中的“分量”?关注过谐波“污染”带给电网的危害?目前,电力系统普遍存在的谐波“污染”已经成为新形势下电力生产过程中的一个突出问题,如何看待和解决它就显得尤为重要。为此,本报将对此进行深入探讨。
           为什么谐波“污染”以前未被重视
       多少年来,我国是一个自给自足的农业型国家,直到改革开放以前,工业水平还比较落后,制造业工艺还比较粗糙,高、精、尖方面的先进制造业更是缺乏,因而,谐波引起的影响与危害并不明显,而谐波问题更提不到议事日程。人们普遍认为,只要能保证电网频率的正常以及保证供电电压在一定范围内,就等于保证了电网的电能质量。
      谐波综合治理是现代电力生产发展的紧迫要求
     20世纪80年代,我国的电力工业取得了日新月异的飞速发展,不仅装机容量空前增加,输变电设备质量以及电力自动化水平也取得了很大发展。但与此同时,工业负荷的种类与容量发展更快,由此引发的新问题逐渐浮出水面。比如,大量的非线性负荷引起的电网谐波“污染”以及由此造成的电力事故时有发生。应该说,由于现代工业生产的规模、自动化程度以及对供电可靠性的依赖,任何停电事故造成的经济损失以及政治影响都是不可忽视的。
    有资料分析,发达国家50%以上的负荷要通过电力电子装置供电。目前我国30%左右的负荷经过各类功率变换后供用户使用,随着人们节能意识及环保意识的增强,此类负荷在我国将会迅速增加,由此带来的谐波“污染”问题将会更加突出。可以预言:电力事故发生的可能性将逐渐表现为由电能质量的不合格所引发。
我们知道,电气化铁道等非线性负荷不仅会引起严重的谐波“污染”,同时还会产生大量的负序电流分量,严重地威胁电网的安全可靠运行。比如,为了配合陕西神府煤田的运输,建成了神朔电气化铁道(神府——朔州)。在运行初期,2000年10月27日至11月5日,陕西省电力公司组织人员对正常供电方式下的谐波、负序、三相电压不平衡度等电能质量指标进行了测试,结果为:110千伏供电电压波形畸变达18%、三相电压不平衡度为13.34%、负序电流瞬间数值可达100A持续5秒钟、110千伏电压偏差17%左右。由于电气化铁道附近有发电厂,致使发电机自动装置不能正常工作,为了保证发电机的安全,机组被迫停运。[FS:Page]
电能质量的综合治理是信息革命的必然要求
       随着信息时代的到来,不仅负荷的容量与数量迅猛增加,而且负荷对电网的供电质量也提出了更高更苛刻的要求,仅仅能够保证供电不中断或电压合格率就算符合电网要求的观念将逐渐成为历史。信息电力的时代已经到来,怎样迎接新的挑战是摆在广大电力工作者面前的重要课题。
     信息电力是指正在悄然来临的以信息技术为先导的知识经济时代所需求的电力供应。传统的供电是基于系统的稳态而言,而以往电力系统的许多机电设备在供电电压幅值变化较大的范围内也能正常工作。但是在未来5年~10年内,随着高新技术特别是信息技术的飞速发展,基于计算机、微机处理器的管理、分析、检测、控制的用电设备和各种电力电子设备在电力系统中大量投入使用,他们对系统的干扰比一般机电设备更加敏感,对供电质量的要求更加苛刻,即不论系统处于什么状态下运行,均需保证幅值偏差很小的基波正弦电力的可使用性。目前,威胁信息电力质量的不仅有周期性的波形畸变(即谐波“污染”),而且还存在其他动态电能质量问题。英国1995年就电能质量问题对容量超过1兆瓦的100家用户进行了调查,结果显示,在过去的12个月里,69%的用户在
         生产过程中因电能质量问题受到过破坏。IBM公司的市场调查也表明,48.5%的计算机数据丢失是由于电能质量引起的。试想,随着计算机及网络技术在不同行业的应用,任何因电能质量问题引起的数据丢失都将是非常可怕的。
电能质量的提高是时代发展的呼唤
随着我国加入WTO,将有大量的高、精、尖的高新技术企业进入中国市场,在这场全局转变的战略过程中,电网的电能质量能否满足精细制造业的要求将成为一个突出的问题。据2001年4月在北京举行的“现代电力电子技术应用及电能质量”研讨会介绍,上海曾出现过某外商准备进行计算机硬盘生产的投资,结果在考察中发现电网电能质量不符合要求后,该计划“流产”。
    新北京 新奥运 新电力
在国人为北京将举办2008年奥运会而欢呼时,同时又为我们需要做大量细致而具体的工作感到任重道远。环境污染的治理是举行奥运的一个突出问题。为此,国家准备花费巨资来完成这一浩大工程,而我们为谐波“污染”这一棘手问题能做些什么?怎样才能确保我们的电力是“绿色电力”,又怎样确保那些高、精、尖的奥运通讯器材不受电能质量的影响?为此,我们必须进行谐波治理。[FS:Page]
    1.何谓电能质量
合格的电能质量是指给敏感设备提供的电力和设备的接地系统均适合于该设备的正常工作。谐波“污染”(电网波形畸变)、负序分量、电压偏差以及三相不平衡度等均是描述电能质量的最重要的指标参数。
    2.认识谐波“污染”
对于电力系统谐波“污染”的认识始于1920年至1930年,随后经过多年的理论研究与试验分析,其危害已经得到了人们的普遍认同。于是,人们提出,在用电设备投运前以及在制定电网扩建计划时就考虑谐波的因素并采取必要的措施,但是由于没有足够的电网背景的谐波原始数据以及充分的资金支撑,使得这一提议很难实现。目前,国际电工委员会(IEC)和国际大电网会议(CIGRE)第七次会议又将其更名为电力谐波与电能质量学术会(ICHQP)。1984年,原水利电力部颁发了SD126-84谐波管理暂行办法。1993年,国家技术监督局正式颁发了《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-93)国家标准,这使得谐波综合治理工作走向了规范化道路。
 
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