供电质量的提高与节约电能措施研究

随着我国社会经济的快速发展的, 工业生产和人们生活用电负荷越来越大, 供电网络也越来越复杂。供电质量对工业生产和人民生活有着很大的影响。目前, 电力紧缺局面迟迟不能得到缓解, 提高供电质量与节约电能对全社会都有十分重要的意义。

1 供配电系统的电压调整

1.1 电压偏差与电压调整

电压偏差, 或称电压偏移, 是指给定瞬间设备的端电压U与设备额定电压UN之差, 通常用它对额定电压UN的百分比来表示。为了满足用电设备对电压偏差的要求, 供配电系统可以来用下列的电压调整措施:合理地选择变压器的分接头或采用有载调压变压器, 使之在负荷变动的情况下, 有效地调节电压, 保证用电设备端电压的稳定。合理地减少供配电系统的阻抗, 以降低电压损耗, 从而缩小电压偏移的范围。合理改变系统的运行方式, 以调整电压偏移。尽量使系统的三相负荷均衡, 以减少电压偏移。采用无功功率的补偿装置, 提高功率因数, 降低电压损耗, 缩小电压偏移范围。

1.2 电压波动及其抑制

电压波动是指电网电压的快速变动或电压包络线的周期性变动。电压波动值用电压波动过程中相继出现的电压有效值的最大值与最小值之差对额定电压的百分值来表示。电压波动是由于负荷急剧变动的冲击性负荷所引起的。负荷急剧变动, 使电网的电压损耗相应变化, 从而使用户公共供电点的电压出现波动现象。

电压波动影响电动机的正常启动, 甚至使电动机无法启动;对同步电动机还可能引起其转子振动;使电子设备和电子计算机无法正常工作;使照明等发生明显的闪烁, 严重影响视觉, 使人无法正常生产、工作和学习等。

抑制电压波动, 可采取下列措施:对负荷变动剧烈的大型电气设备, 采用专用线或专用变压器单独供电。设法增大供电容量, 减小系统阻抗, 如将单回路线路改为双回路线路, 或将架空线路改为电缆线路等, 使系统的电压损耗减小, 从而减小负荷变动时引起的电压波动。在系统出现严重的电压波动时, 减少或切除引起电压波动的负荷。对大功率电弧炉的炉用变压器宜由短路容量较大的电网供电, 一般是选用更高电压等级的电网供电。对大型冲击性负荷, 如采取上述措施仍达不到要求时, 可装设能“吸收”冲击性无功功率的静止型无功补偿装置 (SVC) 。SVC是一种能吸收随机变化的冲击无功功率和动态谐波电流的无功补偿装置。

2 电网高次谐波及其抑制

2.1 高次谐波及其危害

由于供用电系统中有许多非线性元件或负荷, 即使供电电源是正弦波, 共电流的波形也会偏离正弦波形发生畸变。非正弦波形的电流在供电系统中传递, 由于沿途电压损耗, 使各供电点的电压波形受其影响而产生不同的畸变。畸变的波形是由一系列不同频率的正弦波形叠加而成的, 其中, 与电源频率相同的含有sinω1t项称为基波, 其他各项的频率均是基波的整数倍, 称之为谐波。如含有sin3ω1t项的谐波称为三次谐波, 含有sin5ω1t项的称为五次谐波, 等等。电网产生谐波的元件很多, 例如荧光灯和高压汞灯等气体放电灯、感应电动机、点焊机、变压器和感应电炉等, 都要产生谐波电压和电流。最为严重的是大型的晶闸管变流设备和大型的电弧炉, 它们产生的谐波电流最为突山, 是造成电网谐波的主要因素。谐波对供电系统及用电设备的危害很大, 主要有:谐波电流通过变压器, 可使变压器的铁芯损耗明显增加, 从而使变压器出现过热, 缩短使用寿命;谐波电流通过电动机, 不仅会使电动机的铁芯损耗明显增加, 而且还会使电动机的转动发生振动现象, 严重影响机械加工的产品质量;谐波对电容器的影响更为突出, 谐波电压加在电容器两端时, 由于电容器对谐波的阻抗很小, 因此, 电容器很容易发生过负荷甚至烧毁。此外, 谐波电流可使电力线路的电能损耗和电压损耗增加, 计量电能的感应式电能表不正确;可使电力系统发生电压谐振, 从而在线路上引起过电压, 有可能击穿电气设备的绝缘;还可能造成系统的继电保护和自动装置发生误动作, 并可对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰, 等等。

2.2 高次谐波的抑制方法

抑制电网谐波, 可采取下列措施。

(1) 三相整流变压器采用Y, d或D, y接线;由于变压器的绕组总有一侧为三角形接线, 3次及3的整数倍次的高次谐波可在其中形成环流而不致注入高压电网, 从而有利于抑制高次谐波。 (2) 增加整流变压器二次侧的相数;整流变压器二次侧的相数越多, 整流波形的脉波数越多, 其次数低的谐波被消去的也越多。 (3) 使各台整流变压器二次侧互有相角差;多台相数相同的整流装置并联运行时, 使其整流变压器的二次侧互有适当的相角差, 与增加二次侧的相数效果相类似, 也能大大减少注入电网的高次谐波。 (4) 装设分流滤波器;在大容量静止“谐波源” (如大型晶闸管整流器) 与电网连接处, 装设分流滤波器, 使滤波器的各组R-L-C回路分别对需要消除的5、7、11……等次谐波进行调谐, 使之发生串联谐振。由于串联谐振时阻抗极小, 从而使这些谐波电流被分流吸收而不致注入电网中去。 (5) 选用D, yn11连接组别的三相配电变压器;由于D, yn11连接的变压器高压绕组为三角形接线, 3次及3的整数倍次的高次谐波可在其中形成环流而不致注人高压电网, 从而有利于抑制高次谐波。此外, 限制电力系统中接入的变流设备及交流调压装置等的容量, 或提高对大容量非线性设备的供电电压, 或者将“谐波源”与不能受干扰的负荷电路从电网的接线上分开, 都能有助于谐波的抑制或消除。

3 电能节约意义与措施

节约用电的意义主要有以下几个方面:目前, 我国的电力发展受资源、环境、运输和经济条件等方面的制约, 电能资源开发不足, 电力短缺, 尤其是局部地区和季节性缺电情况依然存在, 在一定程度上制约了国民经济的发展。因此, 节约电能对国民经济的发展具有十分重要的意义。要搞好企业的节电工作, 必须提高工业企业的供用电水平, 这就需要从企业供用电系统的科学管理和技术改造两方面采取措施。加强企业供用电系统的科学管理, 首先要加强能源管理, 建立和健全管理机构和制度, 实行计划用电, 提高能源的利用率。实行负荷调控, 削峰填谷, 提高供电能力。实行经济运行方式, 全面降低供用电系统的损耗, 加强运行维护, 提高设备的检修质量。要积极搞好供用电系统的技术改造, 逐步更新淘汰现有低效率的供用电设, 改造现有能耗大的供用电设备。改造现有供配电系统, 降低线损, 合理选择供用电设备的容量或进行技术改造, 提高设备的负荷率。采用无功功率人工补偿设备, 提高功率因数。

摘要：电能是我国现代工业企业生产的主要能源和动力, 也是提高人民生活水平的重要物质基础。供配电系统电压质量的好坏, 直接关系到用户的安全经济运行。本文主要讨论保证电压质量的一些方法和措施, 节约电能的意义和措施等。

关键词：供电质量,提高,节约电能

参考文献

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[2] 吴坚.消除电网三次谐波[J].低压电器, 2003 (3) .