一、电能质量概述
电能质量(PowerQuality):导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差,其内容包括电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变与谐波、电压暂降与短时间中断等。
二、电压偏差
国标:供电电压偏差(GB12325—1990)(GB/T12325-2008)
电压偏差:供电系统在正常运行方式下,某一节点的实际电压与系统标称电压之差对系统标称电压的百分数,称为该节点的电压偏差。
国标要求:
1、35kV及以上正负偏差之和10%
2、20kV及以下≤±7%
3、220V单相+7%~-10%
4、对供电短路容量较小,供电距离较长以及对供电电压有有特殊要求的用户,由供用电双方共同确定。
控制措施:危害不必多言,对设备,功角稳定等都有较大危害。
1)配置足够的无功功率电源
原则:分区、分层、分变电所进行补偿,实现无功功率的就地平衡,并留有足够的备用容量。
2)系统调压
在系统中选择一些关键性的母线作为电压监测点,若能降电压监测点的电压偏差控制在允许范围内,系统中其它点的电压及负荷电压就能基本满足要求。这些电压监测点称为电压中枢点。电压中枢点一般选择系统内装机容量较大的发电厂高压母线,容量较大的变电站低压母线,有大量地方负荷的发电机母线。
发电机调压:首先被考虑,缺点:此方法只能满足电厂地区负荷的调压要求,对于通过多级电压输电的负荷无法满足要求。
变压器调压:这种调压方式的前提是系统的无功功率充足,这种方式只是改变了电力系统无功功率分布。在无功功率充足的系统中,应大力推广采用有载调压变压器。
至于无功电压的分级自动控制,则是另外一个层面的事了。
工程案例:
平时的电能质量分析报告,无功配置计算是比较关键的点(另一个是谐波计算)。
最终得出的无功补偿配置方案应该来自于两个方面,一个是理论计算,就是根据类似线路长度,箱变台数的电气参数,算出需要配置多少无功,另一个就是仿真计算,计算在大小方式下,相关元件母线电压的情况,如下图。
三、电压波动与闪变
国标:电压波动和闪变(GB12326—2000)(GB/T12326-2008)
电压波动:波动幅值不超过10%的周期性电压变动。通常,这个变化值远小于大部分电气设备敏感限制,因此只在少数情况下才会发生运行上的问题。引起电压波动的主要原因是功率冲击性波动负荷。(下图为电弧炉引起电压波动)
国标中以典型的电弧炉负荷为对象设定了电压波动的极限值。
电压闪变:闪变是电压波动引起的有害结果,是指人对照度波动的主观视感,它不属于电磁现象。严格讲用电压闪变这一术语从概念上是混淆的。这里也有一些测量指标,但是一般不易量化,考虑的不多。
控制措施:
(1)提高供电电源的电压等级,以提高与电网公共连接点的短路容量,使其对电网的影响限制在允许的范围内;
(2)采用SVC(SVG)装置,使其多项指标限定在允许的范围内。
无功功率变动量是造成电弧炉电压波动和闪变的主要因素,所以维持系统无功功率就是改善和抑制电压波动和闪变的根本方法。
常规并联电容器组由于阻抗固定,不仅不能动态跟踪负荷无功功率变化而调整无功补偿,而且会使谐波严重放大,因此不能用于电压波动和闪变较大的场合。静止无功补偿器(SVC)根据无功功率的需求自动补偿,所谓静止无功补偿的静止是指它没有机械运动部件,但它的补偿是动态的,即根据无功的需求或电压的变化自动跟踪补偿。