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电网系统电能质量分析控制

日期: 2021-03-24
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1.谐波及三相电压不平衡

 

       根据近几年谐波测试报告及在谐波影响严重的电网连接点上所装谐波在线监测仪的检测分析,虽然数据不连续且没有搜盖全网及所有主要用户,但能够反映甘肃电网的谐波基本情况。

 

       按国家现行标准GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》,通过对各个电压等级下电压总谐波崎变率、各次谐波电压含有率、注入电网的各次谐波电流的允许值的规定来评定谐波污染。甘肃电网110kV及以上电网电压总谐波崎变率检测到一个变电站110kV母线(其主要负荷为电铁整流、化工电石冶炼)为2.24%,其余均小于2%。35kV电网电压总谐波崎变率检测到一个变电站35kV母线(其主要负荷为冶金整流、电弧炉)为3.84%,其余均小于3%。10kV电网电压总谐波崎变率检测到一个变电站10kV母线(其主要负荷为冶金整流、电弧炉)为6.72%,其余均小于4%。

 

       110kV及以上电网谐波电流监测到一个变电站110kV出线(其负荷为电铁整流)的谐波电流含有率时近30%,基波负序电流分量超过基波电流的50%。  35kV电网谐波电流含有率检测到一个变电站35kV出线(其主要负荷为采矿整流)为26.38%, 10kV电网电压总谐波畸变率检测到一个变电站10kV母线(其主要负荷为冶金整流、电弧炉)为13.61%。从测试结果看,各电压等级都含有谐波电压,分布在全省电网。谐波源主要是原材料工业负荷,这些用户中整流、电弧炉、轧钢机等设备均为谐波源。电铁负荷近几年上升也很快,其流动性强的特点使其不易治理。居民用电量增长速度很快,特别是使用非线性电器,如电视机、吸尘器、日光灯、环形灯、空调器、微波炉等,使得居民分散的谐波污染呈明显上升趋势。

 

        前几年甘肃电网受非线性负荷的影响,谐波污染较严重,不仅影响供电网的电能质量,同时对电气设备也造成了一定程度的危害。早期的整流型距离保护、晶体管保护、集成电路保护,甚至电压互感器等一次设备,在不同程度上受到谐波的危害。晶体管距离保护电抗变多次烧坏,故障录波器及保护频繁起动,电压互感器产生谐振过电压,一些无功补偿电容器不能投入等。例如1999年平凉电厂开始分步试运时,因其启动电源接于 110kV电网末端.且此系统中有宝中电铁负荷,引起厂用电动机负序过负荷跳闸多次;2002年酒钢热电厂接有电炉变负荷6kV系统,由于对谐波危害估算不足致使电容补偿装置初投就烧毁。

 

        谐波对电能计盘方面产生的影响直接影响到供电公司的经济效益。兰州电网按年售电量150亿kWh.工业谐波源用户约占40%,目前使用的感应式电能表少计量非线性负荷的电能约在0.3% -1.0%左右(谐波源用户将吸收的一部分电能转换为谐波注入电网,不仅“污染”电网,而且少交电费)。由于谐波源用户造成的电量损失,以平均值0.5%估算,则每年损失电量3000万kWh,每千瓦时电费按0.3元计算,约合人民币900万元。以兰州维尼纶厂为例,在谐波专项治理前,接入35kV公用电网的线路功率因数常年一直在0.85以下运行,给供电方和用户都造成了大的经济损失,同时由于谐波导致的两侧电能计量偏差使双方争吵不断,所以有必要进一步开展谐波对电能计量影响及由谐波引起的无功补偿研究工作,研制抗谐波等干扰的电能计量装置。

 

        近几年由于电网发展,其短路容量及输送功率增大,微机继电保护装置对谐波及负序有专门措施,谐波影响没有产生大的事故,没有发生谐波直接引起的继电保护误动、拒动。但因谐波及负序的影响,易造成继电保护及安全自动装置调整试验中的错误,如电铁专线谐波含量高、负荷波动大且不平衡,保护投产试验中测不准电流相位关系而未检查出极性接反、差流超标;也容易造成事故分析中的误判断,受谐波现象影响不能找到原因,留下事故隐患。

 

2.电压及频率

 

       电力系统各级运行电压的管理按调度管辖范围划分,分别由网调、省调和各地调分工负责。省调按调度管辖范围在电网内设置电压控制点和监测点,并下发电压控制点的电压曲线或无功出力曲线,电压控制点的发电厂和变电站按此曲线运行,使电压符合规定的数值。

 

       由于电网改造,2003年主网考核点电压合格率累计99.66%.较去年同期的99.55%同比增长0.11%;电网监测点电压合格率98.92%,较去年同期的98.37%同比增长0.55%;综合供电电压合格率98.75%;较去年同期的98.06%同比增长0.69%。国家现行标准规定电力系统频率偏差允许值为0.2Hz,当系统容量较小时,偏差值可放宽到+0.5-0.5Hz,实际运行中,甘肃电网为西北电网的一部分,与我国其他各区域电网一样,频率都保持在+0.1一0.1 Hz的范围内.这点在电能质且中有***, 2003年甘肃电网责任频率合格率99.9992%(西北电网甘肃责任指标为99.9822%),2002年为99.9996%,降低了0.0004%,主要是由于300MW大机组在试运行期间跳闸,同时电网旋转备用不足所致,没有发生因电网原因造成的频率降低。

 

3.电压波动和闪变

 

        近几年还未比较系统地开展电压波动和闪变的监测。事实上电压波动已经对安全供电造成威胁,一些公共连接点电压闪变已引起人对灯闪感觉明显。如兰州供电局220kV淌沟变电站三台220/35/10kV变压器高压侧并列,中低压侧分裂运行;高压侧接系统,中低压侧主要为工业铁合金冶炼波动负荷。1号主变压器义幻型微机变压器保护装置于2001年12月17日I时12分误动,220, 35, 10kV三侧开关跳闸。跳闸报告显示B相差动保护动作,差流值为0.48A,定值0.39A。从保护跳闸报告采样值看,动作前1号主变压器10kV侧负荷波动幅度增大,造成保护装置启动,保护进入故障处理程序,启动后第15点(此保护装置为每周波12点采样)B相低压侧电流采样瞬时值10.24A,差动电流瞬时值为2.92A,其他点采样值反映正常负荷,差流很小。分析认为保护由于负荷波动频繁启动,长期处于比较恶劣的运行环境;其中一侧一相电流的一点采样瞬时值采到大干扰或硬件异常导致采样值变大使差动电流超过定值而出口。么刃2年2月4日20时45分本站2号主变压器同型微机变压器保护装置误动,三侧开关跳闸。跳闸报告显示^相差动速断保护动作,差流值为17.32A.定值5.91 A,情况与上次类似。

三、电能质量存在问题

 

        电能质量监督中谐波检侧积累了一定的数据,为进一步开展电能质量监测打下了一定基础。但还存在一些问题,如监侧分析过程方面系统运行方式等有关数据记录不全,某些检测点电压总谐波畸变率、各次谐波电压含有率(奇次、偶次)测试数据不全,未进行95%概率值计算,0.4kV低压供电网数据太少。一些电网公共连接点的谐波电流(2-25次)注入的允许值未按每个用户在该点的协议容派与其公共连接点的供电设备容量之比进行折算,也未进行95%概率值计算;个别报告给出谐波电流含有率,无法与标准对比。电网公共连接点进行了谐波监测的数目不足一半,进行了谐波监测的点大多数没有连续进行,个别的检侧时间及次数不够。只有个别的电铁牵引变进行了负序和三相不平衡监测。农网和0.4kV低压供电网电压偏差数据少,差别大。还未开展电压波动和闪变的监测。设备方面存在无功补偿和滤波设备未设计或与用电负荷不能同步投入;无功补偿和滤波设备因设计或维护不当退出运行,如电铁牵引变的补偿设备;无功补偿和滤波设备不能随着电网运行方式变化及时调整;无功补偿和滤波设备本身有问题不能运行;电网薄弱的供电末端,如河西、陇南、甘南局部电网短路容量小,供电半径长,无功补偿不足,电压偏低,还有非线性负荷或其比重大,电能质量问题严重。

 

        近几年由于电力改革,管理人员变动,部分电力企业在电能质量重要性的认识滑坡.对非线性负荷的技术监督管理不力,电能质量问题的分析深度不够,不愿意在不被视为重要的系统和不会有直接回报的项目上投资。

 

四、提高电能质量的对策

 

       电能质量问题的核心是供给用户合格的电能,同时电能质徽也定义电网的性能,现代化的电网须供给用户合格的电能。电能质量问题不会等待,它遵循自身规律积累发展。随着电力改革的深人,电网、电厂和电力用户各自职责明确、对电能质量有高标准的用户的增多,是着手系统解决电能质量问题的时候了。为改善公用电网的电能质量,须结合电力改革实际建立并完善电能质量的监督管理体系,从增强公用电网的承受能力和减少来自用户的谐波干扰两方面着手。

1.加强优化电网建设

 

       坚强的电网是供电电能质量的基础,这一点如上面所述已经在主网建设、两网改造中得到证明;同时要优化电网结构,合理安排运行方式。

 

2.加强非线性负荷的管理

 

       对于非线性负荷接人系统,要在项目立项前,按照国家标准和有关规定对此非线性负荷产生的影响进行评估。发现不符合标准时,要求采取有效的防治措施,并与该工程同时设计、同时施工、同时验收、同时投运。

 

        对于应用越来越广泛的低压电力电子设备等非线性符合也要进行质量检验,对不合格品发布通报,禁止使用,***低压电网电能质量。3.采用现代化手段实行电能质量监督监控

 

       合理选择电能质量检测点、选用检测方式及检测仪器仪表。逐步建立电能质量监测网及数据管理系统.通过对荃础数据的统计和分析,有针对性地采取技术改造、控制负荷等措施。

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