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        電網電能質量管理
        日期:2019-03-13  人氣:1553

        電網電能質量管理

            如果把"電能"看作是一種產品,不難發現在建設和投入時,注意力都集中在如何提高我們的產品產出數量上,而如何監控和保障我們"電能"產品的質量上確沒有任何體現。好比建一個工廠,我們只是投資建大量的生產線,生產出大量的產品,而對于產品質量管理體系和品質保障方面沒有考慮的話,這樣的工廠在市場競爭中是很難有生命力的。并且一個產品的質量提高了,返工、耽擱、失誤等就會減少,可以更好地利用原料和時間,有助于我們提高產量。

            在一個理想的電力系統中,電能是以恒定頻率(50Hz)和幅值的三相平衡正弦電壓向用戶供電,在實際的電力系統運行中,由于負荷是變化的,三相電壓的幅值、頻率及相位差不能保持恒定不變,而且由于負荷的非線性,電壓波形不再是單一正弦波,還包含有高次諧波。這些問題在過去還未對電力系統產生十分嚴重的影響,沒有引起電力和用電部門的重視。但是近年來,隨著冶金工業,化學工業及電氣化鐵路的發展,電力系統中的非線性負荷(硅整流設備,電力機車,電解設備)及沖擊性負荷(電弧爐,軋鋼機)使電力網的非線性(諧波)、非對稱性(負序)和波動性日趨嚴重。電能質量的下降嚴重影響了供電設備的安全經濟運行,特別是對于敏感負荷,如計算機芯片制造廠、半導體生產廠、造紙廠等,電壓下降幾十毫秒,就會導致生產設備不能正常工作和出現大量廢品,為此已發生有的廠商被迫遷出不能保證其供電質量的所在地區,而尋求更高供電質量地區的現象。

            對于普通用戶,有問題的電能質量同樣會引起許多問題,例如:電腦死機,屏幕頻閃,燈光頻閃,中線過載,功率因數補償設備所產生的問題,諧波集膚效應所引起的導線過熱,在負載適中情況下的變壓器過熱現象等。

        因此在電網大規模建設和快速發展過程中和現代電力市場模式下,電能質量的內涵越來越豐富,除了從技術角度來理解電能質量概念外,對發、供、用三方更應該站在管理的角度來建立一個客觀的、多種指標體現的、綜合的電能質量管理體系,對電能質量各項指標進行綜合評定,以提高和改善電能質量。一個全面的電能質量的管理系統包括以下三個方面:電能質量的監督制度制定;電能質量分析測試開展;電能質量冶理工作。

            電能質量的監督制度是一個分級管理體系:它不僅包含國家在此方面的方針、政策和法規及主管部門頒發的條例、標準,還有各行業和各級單位制定的規程、制度。它是一個樹狀結構,并且是整個電能質量管理的基礎,只有這個架構完整以后,電能質量的管理系統才能良性運轉。

            在我國由于電能質量問題造成的電能浪費和由此而引發的事故所造成的經濟損失是驚人的。例如:由于諧波的諧振造成電容器的擊穿,諧波、負序及直流分量過大造成電機及變壓器的損壞,諧波對通訊的干擾,負序諧波使自動裝置誤動作等。例如:上海金橋開發區的某電子有限公司,主要生產0.25um~0.5um的硅晶片,對供電電壓的下陷十分敏感,由于一次電壓跌落80%UN,持續20ms以上,使設備停機,造成直接經濟損失200萬元人民幣。某鋼廠曾因110Kv供電電壓下降到89%標稱電壓,持續時間僅20ms就造成3個軋鋼廠機組的供電中斷,停產兩天,造成數百萬的經濟損失;

            大功率沖擊性非線性負荷對電力網的污染所帶來的問題同環境污染問題一樣可怕,人們對電力污染造成電能質量下降的嚴重性遠不如對環境污染的嚴重性認識那么深刻。盡管電能質量管理也有國標作依據,但沒有像環境污染管理那樣嚴格。電能質量治理從技術角度來說有好多方法如:諧波相消法、濾波、正確設計和正確布置用電設備等。以下內容就電能質量治理中的幾個問題進行探討:

            1、電能質量治理的前提是做好電能質量的普查工作。電能質量治理是一項極為復雜的系統工程,它包括無功補償,高次諧波抑制,平衡三相負荷,降低損耗等工作。技術難度大、投資高,要制定科學的電能質量治理方案,提高投資效益,節約資金,必須首先對電力網電能質量進行普查。電能質量普查的內容應包括:背景諧波,在生產周期內的諧波電壓、諧波電流、基波電壓、基波電流、負序電壓、負序電流、功率因數、基波功率、諧波功率、諧波阻抗、諧波流向、電壓波動與閃變動態變化趨勢及統計數據。

            2、用戶電力(Customer Power)技術,其基本概念就是供電部門針對不同的用戶的需求,通過技術手段提供不同質量和形式的電力供應,是具有高度靈活性、可靠性和智能化的供電技術。目前正在研究和使用的相關產品有:配網靜止同步補償器(DSTATCOM)、動態電壓恢復器(DYNAMIC VOLTAGE RESTORER-DVR)、固態斷路器(SOLID STATC CIRCUIT BREAKER-SSCB)、故障電流限制器(FCL)和有源電力調整器(APLC)等。隨著電力電子技術的迅猛發展,核心器件價格的下降,用戶電力技術很快就會得到廣泛應用和普及。

            3、由誰治理:

            (1) 供電側解決方案:對配網供電中出現的擾動和波形畸變等電能質量問題進行統一治理,從而提供給每個饋線用戶不同質量的合格電能。目前來講,由于電價單一(還沒有優質高價),電價體系不完善,供電部門的投資回報率太低,這種方案還不具備實施條件。

            (2) 用戶側解決方案:用戶根據自身的需求,對自己一側的電能質量進行治理。這種方案由用戶自己投資來改善自身的用電品質,不過多涉及供電部門,比較適合目前的國情。只是供電部門需要對這來用戶加強監督管理,以防其對供電系統產生危害。

            電能質量系統管理的概念提出其實是當代電網建設發展于負荷構成新變化的要求,隨著相關政策方針指導下,我國電網將逐步形成全國聯網,這就對系統運行穩定性與可靠性提出的更高要求,另外從電力負荷構成角度上:

            1、在當代電力負荷中,存在大量的非線性負荷,這些負荷將給電力系統的電能質量帶來嚴重的污染;

            2、現代用電設備對電能質量的要求較之傳統設備更高;

            3、電力用戶已提高了對電能質量的認識,正在掌握如供電間斷、電壓凹陷等實際問題。并且為高效生產流程的需要,維護用電設備的正常運行,越來越多的用戶向電力部門提出了高質量供電的要求,甚至通過簽定供電合同和質量協議加以保證。電力用戶的需求正在由原來量的需求向現在優質電能和高可靠性供電的需求轉變,因此,無論是電網還是電力用戶都必需加強電能質量系統管理概念。電能質量系統管理的概念提出還是電力市場化的必然要求。

         
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