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提高質(zhì)量
編輯
電能是國民經(jīng)濟(jì)和人民生活極為重要的能源, 它作為電力部門向用戶提供的由發(fā)電、供電、用電三方面共同保證質(zhì)量的特殊商品, 其質(zhì)量的好壞越來越受到關(guān)注。電能質(zhì)量的技術(shù)治理與控制是改善電能質(zhì)量的有效方法, 也是優(yōu)質(zhì)供用電的必要條件, 但電能質(zhì)量具有動(dòng)態(tài)性、相關(guān)性、傳播性、復(fù)雜性等特點(diǎn), 對(duì)電能質(zhì)量的控制和提高并不是一件輕而易舉的事。為確保電能質(zhì)量的有效控制, 本文從電能質(zhì)量的全面質(zhì)量管理的技術(shù)角度對(duì)提高電能質(zhì)量的方法進(jìn)行了分析與探討,努力滿足電能質(zhì)量的設(shè)計(jì)要求和目標(biāo), 并和同行分享。
1電能質(zhì)量控制分析概述
1. 1電能質(zhì)量的衡量指標(biāo)
圍繞電能質(zhì)量的含義, 電能質(zhì)量的衡量指標(biāo)通常包括如下幾個(gè)方面:
( l) 電壓質(zhì)量
指實(shí)際電壓與理想電壓的偏差, 反映供電企業(yè)向用戶供應(yīng)的電能是否合格。這里的
電力系統(tǒng)電能質(zhì)量
偏差應(yīng)是廣義的,包含了幅值、波形和相位等。這個(gè)定義包括了大多數(shù)電能質(zhì)量問題, 但不包括頻率造成的電能質(zhì)量問題, 也不包括用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響和污染。
( 2) 電流質(zhì)量
反映了與電壓質(zhì)量有密切關(guān)系的電流的變化, 電力用戶除對(duì)交流電源有恒定頻率、正弦波形的要求外,還要求電流波形與電壓同相位以保證高功率因數(shù)運(yùn)行。這個(gè)定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善, 并降低線損, 但不能概括大多數(shù)因電壓原因造成的質(zhì)量問題。
其它的指標(biāo)還有供電質(zhì)量、用電質(zhì)量等, 這些指標(biāo)共同反映了電力系統(tǒng)生產(chǎn)傳輸?shù)碾娔艿馁|(zhì)量, 并可以依據(jù)這些指標(biāo)對(duì)電能進(jìn)行管理 [4] 。
1. 2電能質(zhì)量的影響因素
( 1) 電力負(fù)荷構(gòu)成的變化
目前, 電力系統(tǒng)中存在大量非線性負(fù)荷: 大規(guī)模電力電子應(yīng)用裝置( 節(jié)能裝置、變頻設(shè)備等) , 大功率的電力拖動(dòng)設(shè)備、直流輸出裝置、電化工業(yè)設(shè)備( 化工、冶金企業(yè)的整流) 、電氣化鐵路、煉鋼電弧爐( 交、直流) 、軋機(jī)、提升機(jī)、電石機(jī)、感應(yīng)加熱爐及其它非線性負(fù)荷。
( 2) 大量諧波注入電網(wǎng)
含有非線性、沖擊性負(fù)荷的新型電力設(shè)備在實(shí)現(xiàn)功率控制和處理的同時(shí), 都不可避免地產(chǎn)生非正弦波形電流, 向電網(wǎng)注入諧波電流, 使公共連接點(diǎn)( PCC) 的電壓波形嚴(yán)重畸變, 負(fù)荷波動(dòng)性和沖擊性導(dǎo)致電壓波動(dòng)、瞬時(shí)脈沖等各種電能質(zhì)量干擾。
( 3) 電力設(shè)備及裝置的自動(dòng)保護(hù)和正常運(yùn)行
大型電力設(shè)備的啟動(dòng)和停運(yùn)、自動(dòng)開關(guān)的跳閘及重合等對(duì)電能質(zhì)量的影響, 使額定電壓暫時(shí)降低、產(chǎn)生電壓波動(dòng)與閃變, 對(duì)電能質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生影響。
2提高電能質(zhì)量的方法探討
2. 1常用技術(shù)措施
( 1) 中樞調(diào)壓
電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的主要目的是采取各種調(diào)壓手段和方法, 在各種不同運(yùn)行方式下, 使用戶的電壓偏差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。但由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)荷眾多, 對(duì)每個(gè)用電設(shè)備的電壓都進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整, 既不可能也無必要。
電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可以通過對(duì)中樞點(diǎn)電壓的監(jiān)視和調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。所謂中樞點(diǎn)是指電力系統(tǒng)可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠和變電站的母線, 很多負(fù)荷都由這些母線供電。若控制了這些中樞點(diǎn)的電壓偏差, 也就控制了系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏差。
除了對(duì)中樞點(diǎn)進(jìn)行調(diào)壓, 還可以進(jìn)行發(fā)電機(jī)調(diào)壓、調(diào)壓器調(diào)壓等, 實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定, 從而提高電能質(zhì)量。
( 2) 諧波的抑制
解決電能諧波的污染和干擾, 從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的抑制, 從工程現(xiàn)場的實(shí)際來看, 已經(jīng)有很多行之有效的解決方法, 概括起來主要可以采取下面的兩種方法:
諧波的抑制
a.增加換流裝置的相數(shù)換流裝置是供電系統(tǒng)主要諧波源之一。理論分析表明, 換流裝置在其交流側(cè)與直流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波次數(shù)分別為p k+ 1 和p k( p 為整流相數(shù)或脈動(dòng)數(shù), k 為正整數(shù)) , 當(dāng)脈動(dòng)數(shù)由p = 6 增加到p = 12 時(shí), 其特征諧波次數(shù)為可以有效清除的幅值較大的低頻項(xiàng), 從而大大地降低了諧波電流的有效值。
b. 無源濾波法和有源濾波法為了減少諧波對(duì)供電系統(tǒng)的影響, 實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù), 根本的方法是從諧波的產(chǎn)生源頭抓起, 設(shè)法在諧波源附近防止諧波電流的產(chǎn)生, 從而有效降低諧波電壓。
防止諧波電流危害的方法, 一是被動(dòng)的防御, 即在已經(jīng)產(chǎn)生諧波電流的情況下, 采用傳統(tǒng)的無源濾波的方法, 由一組無源元件: 電容、電抗器和電阻組成的調(diào)諧濾波裝置, 減輕諧波對(duì)電氣設(shè)備的危害; 另一種方法是主動(dòng)的預(yù)防諧波電流的產(chǎn)生, 即有源濾波法, 其基本原理是利用關(guān)斷電力電子器件產(chǎn)生與負(fù)荷電流中諧波電流分量大小相等、相位相反的電流來消除諧波 [2] 。
防雷措施
編輯
供電部門的防雷工作是極其艱巨的,設(shè)備一旦損壞就有可能促使整個(gè)電力系統(tǒng)癱瘓,造成無法挽回的損失。因此,在變電站設(shè)計(jì)的過程中,要重視變電站設(shè)備的安全穩(wěn)定,確保供電的可靠性。下面就主要分析一些國內(nèi)電網(wǎng)架空線路以及變電站的主要防雷措施:
高壓防雷技術(shù)
高壓防雷
電力裝置通過裸導(dǎo)線架空線路的方式進(jìn)行電力傳輸,而架空線路一般設(shè)置在離地面6~18m的空間范圍內(nèi),這時(shí)雷電入侵波產(chǎn)生的雷電過電壓會(huì)促使線路或者設(shè)備絕緣擊穿,進(jìn)而遭到破壞。利用高壓防雷技術(shù),通過給線路或者設(shè)備人為地制造絕緣薄弱點(diǎn)即間隙裝置,間隙的擊穿電壓比線路或者設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平低,在正常運(yùn)行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態(tài),當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)強(qiáng)大的過電壓使間隙擊穿,從而產(chǎn)生接地保護(hù),起到保護(hù)線路或設(shè)備絕緣的作用 [5] 。
2. 間隙保護(hù)技術(shù)
間隙保護(hù)就是變壓器中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)裝置。線路大體的兩極由角形棒組成,一極固定在絕緣件上連接帶電導(dǎo)線,另一極直接接地,間隙擊穿后電弧在角形棒間上升拉長,當(dāng)電弧電流變小時(shí)可以自行熄弧,間隙保護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)行維護(hù)量小,而缺點(diǎn)則是當(dāng)電弧電流大到幾十安以上時(shí)就沒法自行熄弧,保護(hù)特性一般,而且間隙動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生截波,對(duì)變壓器本身的絕緣也不利。
3. 避雷器保護(hù)技術(shù)
避雷器是一種雷電流的泄放通道,也是一種等電位連接體,在線路上并聯(lián)對(duì)地安
避雷器
裝,正常運(yùn)行下處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí),避雷器將雷電電流迅速泄入大地,同時(shí)使大地、設(shè)備、線路處在等電位上,從而保護(hù)設(shè)備免遭強(qiáng)電勢差的損害。避雷器技術(shù)當(dāng)然也存在很多的缺點(diǎn),由于避雷器的選用受安裝地點(diǎn)的限制,其當(dāng)受到雷擊或者雷擊感應(yīng)的能量相當(dāng)大,靠單一的避雷器件很難將雷電流全部導(dǎo)入大地而自身不會(huì)損壞。另外,間隙保護(hù)和避雷器技術(shù)都是靠間隙擊穿接地放電降壓來起到保護(hù)的作用,這兩種防雷技術(shù)往往會(huì)造成接地故障或者相間短路故障,所以不能達(dá)到科學(xué)合理的保護(hù)作用。
保護(hù)裝置
編輯
介紹
電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置機(jī)保護(hù)是由高集成度、總線不出芯片單片機(jī)、高精度電
保護(hù)裝置
流電壓互感器、高絕緣強(qiáng)度出口中間繼電器、高可靠開關(guān)電源模塊等部件組成。微機(jī)保護(hù)裝置主要作為110KV及以下電壓等級(jí)的發(fā)電廠、變電站、配電站等,也可作為部分70V-220V之間電壓等級(jí)中系統(tǒng)的電壓電流的保護(hù)及測控 [6] 。
原理
電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的數(shù)字核心一般由CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、Watchdog等組成。目前數(shù)字核心的主流為嵌入式微控制器(MCU),即通常所說的單片機(jī);輸入輸出通道包括模擬量輸入通道(模擬量輸入變換回路(將CT、PT所測量的量轉(zhuǎn)換成更低的適合內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換的電壓量,±2.5V、±5V或±10V)、低通濾波器及采樣、A/D轉(zhuǎn)換)和數(shù)字量輸入輸出通道(人機(jī)接口和各種告警信號(hào)、跳閘信號(hào)及電度脈沖等)