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电能质量的性能指标与改善方法

 作者:未知 来源:不详 时间:2006-4-3

 
 

《电能质量电压波动和闪变))(GBl2326-2000)是在原来标准GBl2326-1990的基础上,参考了IEC电磁兼容(EMC)标准IECTl00-3-7等修订而成的,适用于由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能人对灯闪明显感觉的场合,该标准规定了各级电压下的闪变限制值,见表2。
表2中的括号内的数值仅适用于公共连接点(PCC)连接的所有用户为同电压等级的用户场合,Pst为短时闪变值,即衡量短时间(若干分钟)内闪变强弱的一个统计量值;Plt为长时闪变值,它由Pst推算出,反映出长时间(若干小时)内闪变强弱的一个统计量值。

3.4 三相电压不平衡

《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)适用于交流额定频率为50Hz电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的PCC连接点的电压不平衡,该标准规定:电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%,短时不得超过4%,每个用户不得超过1.3%。
而且该标准还解释:不平衡度允许值指的是在电力系统正常运行的最小方式下负荷所引起的电压不平衡度为最大的生产(运行)周期中的实测值,例如炼钢电弧炉应在熔化期测量等。在确定三相电压允许不平衡指标时,该标准规定用95%概率值作为衡量值。即正常运行方式下不平衡度允许值,对于波动性较小的场合,应和实际测量的五次接近数值的算术平均值对比;对于波动性较大的场合,应和实际测量的95%的概率值对比;以判断是否合格。其短时允许值是指任何时刻均不能超过的限制值,以保证保护和自动装置的正确动作。

3.5 电网频率

《电能质量电力系统频率允许偏差》(GB/T15945-1995)中规定:电力系统频率偏差允许值为o.2Hz,当系统容量较大时,偏差值可放宽到+0.5Hz~-0.5Hz,标准中并没有说明系统容量大小的界限,而在《全国供用电规则》中有规定:"供电局供电频率的允许偏差:电网容量在3GW及以下者为0.2Hz;电网容量在3GW以上者为0.5Hz"。实际运行
中,我国务跨省电力系统频率都保持在+0.1Hz~-0.1Hz的范围内,这点在电网质量中最有保障。

3.6 暂时过电压和瞬态过电压

由于开关操作或雷击等原因引起,暂时过电压与瞬态过电压是直接危及电力设备安全运行的重要原因之一,以往只是对电器设备的耐压水平进行考核,而对电网中实际产生的过电压水平则无限制。电网的过电压水平也是电能质量的一个重要指标。
《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》GB/T18481-2001标准主要根据GB311.1,按过电压的波形特点分为两大类,因为是过电压波形,幅值和持续时间决定了对设备绝缘和保护装置的影响。"暂时过电压"是指其频率为工频或某谐波频率,且在其持续时间范围内无衰减或衰减慢的过电压;"瞬态过电压"为振荡的或非振荡的,通常衰减很快,持续时间只有几毫秒且为缓波前的(例如一些操作过电压)或几十个微秒且为快波前的(如雷电过电压)的过电压。虽然"操作过电压","雷电过电压"通常分别由操作(或故障)及雷电放电所引起,但其波形特征未必总是如此。例如:当变压器一侧有雷电波作用时,经绕组间耦合的电感性传递过电压,会有接近于操作过电压的缓波前;而当单相接地时,依照相间的电磁耦合,可在正常相上产生接近于雷电过电压的的快波前。因此,本标准中所谓的"操作"、"雷电"过电压是指可分别用缓波前的操作冲击和快波前的雷电冲击来代表的过电压(见表3)

4 电能质量污染的治理

4.1 治理的基础性工作

首先要掌握供电网络运行状态,对电能质量开展实时监测,以掌握其动态;第二是分析诊断其变化,即在详细分析电能质量数据的基础上,利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行计算与分析,排除虚假的谐波干扰;第三是开展系统的合理设计和改造,变电站的设计和投运以及新的电力用户投运之前都要进行谐波源负荷及电能质量要求等方面的技术咨询,线路网络改造和建设也要结合运行负荷的特点和措施,以降低线损,降低设备损失事故,最后才是开展滤波装置或无功补偿装置的研制、调试和现场测试,以了解治理后的效果,并总结经验。

4.2 SVC装置

近些年来发展起来的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置,已成功地用于电力、冶金、采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿,它可使所需无功功率作随机调整,从而保持在非线性、冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。

Qi=QD+QL-Qc (2)

式(2)中Qi、QD、QL、Qc分别为:系统公共连接点的无功功率、负荷所需的无功功率、可调(可控)电抗器吸收的无功功率、电容器补偿装置发出的无功功率,单位均为kvar。
当负荷产生冲击无功△QD时,将引起

△Qi=△QD+△QL+△Qc (3)

其中△Qc=0,欲保持△QC不变,即△Qi=0,则△QD=-△QL,即SVC装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机调整,此时电压水平能保持恒定不变。
SVC由可控支路和固定(或可变)电容器支路并联而成,主要有四种型式:
(1)可控硅阀控制空芯电抗器型(称TCR型)SVC,它用可控硅阀控制线性电抗器实现快速连续的无功功率调节,它具有反应时间快(5~20ms)、运行可靠、无级补偿、分相调节,能平衡有功,适用范围广,价格便宜等优点。TCR装置还能实现分相控制,有较好的抑制不对称负荷的能力,因而在电弧炉系统中采用最广泛,但这种装置采用了先进的电子和光导纤维技术,对维护人员要专门培训提高维护水平。
(2)可控硅阀控制高阻抗变压器型(TCT型),优点与TCR型差不多,但高阻抗变压器制造复杂,谐波分量也略大一些。由于有油,要求一级防火,只宜布置在一层平面或户外,容量在30Mvar以上时价格较贵,不能得到广泛采用。
(3)可控硅开关控制电容器型(TSC):分相调节、直接补偿、装置本身不产生谐波,损耗小,但是它是有级调节,综合价格比较高。
(4)自饱和电抗器型(SSR型):维护较简单,运行可靠,过载能力强,响应速度快,降低闪变效果好,但其噪音大,原材料消耗大,补偿不对称电炉负荷自身产生较大谐波电流,无平衡有功负荷的能力。

4.3 无源滤波装置

该装置由电容器、电抗器,有时还包括电阻器等无源元件组成,以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路,以达到抑制高次谐波的作用;由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区,所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联,这样既满足无功补偿、改善功率因数,又能消除高次谐波的影响。
国际上广泛使用的滤波器种类有:各阶次单调谐滤波器、双调谐滤波器、二阶宽颇带与三阶宽频带高通滤波器等。

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