浅谈胜利发电厂电能质量改善

　　摘要：本文联系胜利发电厂实际浅谈电能质量的改善方法和措施：SVC设备，无源滤波器，有源滤波器。
　　
　　关键词：胜利发电厂；电能；质量；改善
　　1、前言
　　胜利发电厂座落在黄河入海口的三角洲上，是我国第二大油田----胜利油田的自备燃煤电厂。总装机容量100万千瓦。随着胜利发电厂的迅速发展，电网使用电力电子元件也越来越多，使电网被注入大量谐波电流，产生正弦波畸变，电能质量下降，不仅对电源一些重要的设备系统，而且对广大油田用户都产生重大影响，造成了严重的危害。如何提高胜利发电厂电能质量，为胜利油田主业保驾护航，是胜利电厂人必须面对的问题。
　　2、 电能的质量标准
　　综合了新颁布的国家标准和发达国家相关标准，电压电能质量标准分5大类指标。
　　2.1频率质量
　　频率是整个电力系统的统一运行参数，电源系统只有一个频率即50Hz。在我国，300万千瓦以上的电力系统频率偏差不得超过±0.2Hz;300万千瓦以下的小容量电力系统频率偏差不得超过±0.5Hz。
　　频率改变的原因。在电力系统中，发电机发出的功率和用电设备及送电设备消耗的功率不匹配，将造成电力系统频率变化。当负荷高于或低于电厂系统输出负载时，系统会增加或减少频率，输出功率的变化也将导致系统频率变化。
　　低频操作的危害。低频电力系统运行会使发电厂和用户都受到不利影响。低频率运行系统将产生以下不利影响：发电厂涡轮叶片由于振动而产生裂缝甚至脱落事故；厂内所有交流电机速度相应降低，从而使给水泵，风机，磨煤及其它辅助机械速度减少，严重影响了电厂的输出，促使频率进一步下降，造成恶性循环，甚至可能造成工厂停运的严重事故。低频也会导致用户交流电机的转速相应减少，工业和农业产量和质量会不同程度地降低，如频率低于49Hz，纺织品，纸张，将出现缺陷，质量参差不齐。
　　电厂系统本身和用户高频工作也将产生不利后果，例如会使系统电压升高将对绝缘不利，增加用户和系统的损耗等等。
　　2.2电压质量
　　供电电压标准和允许偏差。我国的额定电压和偏差规定如下①低压220V/380V，用于照明允许偏差+5%～-10%；用于其他为±7%。②高压10kV，10kV及以下允许偏差为±7%；对特殊用户有35kV、110kV供电的，允许偏差为±5%。[1]
　　电压偏差的原因。电力通过变压器和输电线路将有压降，接收端电压比输送电压会有所降低。一般来说，离电源越近，用户负载越小，电压降越小；相反，将有更大的压降。用户消耗功率包括有功和无功。如果用户所需无功途经变压器和线路传递而来，则会产生较大的压降，从而使用户电压偏低，用户吸收的无功越大，则用户端的电压就越低。因此，用户的用电功率因数将直接影响用户本身的电压质量。
　　低压电气设备运行危害：①使电机电流过大，线圈温度过高，甚至电机不能启动，然后烧坏;②暗灯，荧光灯启动困难;③线路损耗增加;④枢纽变电站的电源和电网的电压下降到约70%额定电压时，可能发生电压崩溃的意外。
　　高压将使用户运行的设备（如灯泡）寿命降低，电机发热，损耗增加。
　　2.3电压不平衡
　　在现代的用电设备中，出现了变频调速设备等非线性负荷。它们不但引起电压波动而且造成电压的不对称性和非正弦性。电压的不对称性是指三相电压间的不对称。电压的非正弦性是指电压波形的畸变。
　　2.4电压波形
　　谐波电压，间谐波电压（或由非线性负载引起大的波动，如大功率交流变频）。
　　2.5信号电压
　　（线路上的高频信号，用于通信和控制）
　　3、电力质量的改善
　　3.1基础工作
　　一是必须掌握我厂供电网络运行，进行实时电能质量监测，以掌握其动态;二是要分析变化的原因并进行诊断，在详细分析电能质量数据的基础上，使用模拟软件对我厂电网结构的固有谐振特性进行计算和分析，以杜绝谐波干扰;三是开展系统的合理设计和改造。在我厂网络改造和线路施工中应根据的负荷特性采取相应措施，以减少线路损耗，减少设备事故损失。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，及时了解治理后的效果，并总结经验。
　　3.2SVC设备
　　静止无功补偿设备(SVC)通过动态调节无功功率，可以快速抑制因故障引起的瞬间电压波动，提高电网电压及功率传送的稳定水平；抑制冲击负荷引起的母线电压波动，提高功率因数，降低非线性负荷所引起的谐波干扰，使三相负荷平衡化，改善我厂电能质量，提高油田用户的生产工效。
　　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。
　　①TCR型(可控硅阀控制空芯电抗器型)它用可控硅阀控制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，具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。这种装置有的还采用了先进的光电转换技术。
　　②TCT型(可控硅阀控制高阻抗变压器型)优点与TCR型基本相同，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，价格较贵，因而未能得到广泛采用。
　　③TSC型(可控硅开关控制电容器型)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。
　　④SSR型(自饱和电抗器型)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，但其噪声大，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，无平衡有功负荷能力。
　　3.3无源滤波设备
　　该装置由电容器，电抗器，有时还有电阻等无源元件构成，以对某个频率谐波形成低阻抗通路，实现高次谐波抑制的作用;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，提高功率因数，而且又能消除高次谐波的影响。
　　目前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、高通滤波器等。
　　①单调谐滤波器：一阶单调谐滤波器的优点是滤波效果好，结构简单；缺点是电能损耗比较大。
　　②高通（宽频带）滤波器，一般用于某次及以上次的谐波抑制。当在非线性负荷系统中采用时，对5次以上起滤波作用时，通过参数调整，可形成该滤波器回路对5次及以上次谐波的低阻抗通路。
　　3.4有源滤波设备
　　有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功。
　　有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高。目前的有源滤波器均以低压为主，高压有源滤波器技术已经成熟，但是实际应用安全系数很低，国际普遍做法是以变压器升压，来保证可靠性，我国相关部门也要求以变压器升压的形式和有源滤波器结合，治理高压谐波。
　　4、结论
　　随着电力电子与信息技术在胜利油田各个领域的不断应用，一些崭新的电力负荷对胜利发电厂电能质量的要求不断提高，电能质量已成为胜利发电厂和油田用户共同关心的课题。我们应在深入调研、现场实测、试验研究的基础上，运用电力新技术对电能质量进行系统化地综合补偿，这将是今后解决胜利发电厂电能质量问题的最根本办法。
　　参考文献：
　　[1]电能质量－公用电网谐波
　　[2]电力系统高次谐波．北京：中国电力出版社，1998

《浅谈胜利发电厂电能质量改善》

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