电力用户谐波源分析与对策.pdf

电力用户谐波源分析与对策电力用户谐波源分析与对策 浙江省绍兴电力局 陈根奇 电力系统中谐波主要是由冶金 化工 电气化铁路及其他行业的换流设备产生的 它 们向公用电网注入谐波电流 在公用电网中产生谐波分量 不仅增加了电网的供电损耗 而 且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行 造成了这些装置的误动与拒动 直接威胁 电网的安全运行 随着电网的不断发展 浙江省绍兴地区的供电能力和供电质量有了较大的提高 但随 着用户各类变频节能设备的广泛应用 使地区电网的谐波污染问题日趋严重 影响了供电质 量 2005 年 绍兴电网 110 kV 大和变电所 经常发生主变压器差动保护报警 经查找分析 发现大和变电所主变压器电流 5 次谐波达 10 再对 10 kV 出线进行测试 发现有 5 条 10 kV 线路 5 次谐波电流超过 10 其中谐波电流最大的安中线 5 次谐波电流达 20 随时有可 能发生主变差动保护误动跳闸事故 系统中谐波电流普遍存在 因谐波电流造成的电气设备故障及受电设备故障与日俱增 对其潜在的危害 容易诱发事故 提高成本代价 对经济效益造成损失 据权威部门统计 在我国每年有近数百亿元的损失 种种迹象表明 谐波已逐渐成为影响电网稳定运行 劣化 电能质量的潜在威胁 1 用户谐波源现状分析用户谐波源现状分析 通过对谐波源进行简单分类 发现电力系统中的主要谐波源可分为两大类 一是含半 导体的非线性元件 如各种整流设备 变流器 交直流换流设备 PWM 变频器等节能和控 制用的电力电子设备 二是含电弧和铁磁非线性设备的谐波源 如日光灯 交流电弧炉及铁 磁谐振设备等 通过对绍兴电网用户谐波源情况进行调查 对该地区负荷进行分析 绍兴电 网用户谐波源情况也可分为两种 一种是集中的较大谐波源 如金属冶炼 电气化铁路等 对这类谐波源 由于用电负 荷相对集中 供用电双方对谐波治理容易达成共识 也容易落实治理措施 如中外合资的友 谊特种钢有限公司 其新建的年产 200 kt 不锈钢带钢工程 其主要谐波源设备 包括 20 t 电弧炉 3 台 25 t 精炼炉 2 台 通过对其电压波动和闪变的评估 其在冶炼过程中 特别是 在熔化期 随机且大幅度波动的无功功率会引起供电母线电压的严重波动 并构成闪变干扰 为此 在该用户配电设备安装过程中 要求用户配套加装了响应时间小于 10 ms 的 SVC 补 偿装置 TCR 部分容量为 10000 kvar 该装置投运后 各项指标符合国家标准要求 另一种是分散的变频器 绍兴地区的主导产业是轻纺行业 在近年来不断的技术改造 中 其生产设备中多采用变频器 用变频器驱动的电动机系统 因其节能效果显著 调节方 便 维护简单 在工业中广泛应用 它把工频 50 Hz 变换成各种频率的交流电 以实现 电机的变速运行 由于变频器输入部分为整流电路 输出部分为逆变电路 这些都是由非线 性原件组成的 在开断过程中 其输入端和输出端都会产生高次谐波 谐波通过输入电源线 对公用电网产生影响 虽然单台的谐波电流不大 但由于其总量大 谐波产生的干扰就不可 低估 而且由于其点多面广 几乎每个企业都采用 给治理工作带来了难度 2 谐波治理现状谐波治理现状 电力供应与供电质量是不可分割的 谐波治理通常采用变电所集中治理和非线性用电 设备处分散治理两种方法 但长期以来 由于用户对谐波的危害认识不足 谐波治理工作往 往是供电企业单方努力 用户方谐波一直得不到有效的控制 尽管国家已经明确规定了 谐 波治理依据 谁污染 谁治理 的原则 但由于缺乏有效的制约手段 在实际工作中 供电部 门往往只能局限于对有治理愿望的用户落实措施 用户往往占更多的主动地位 只有在治理 谐波的同时 能使用户获得明显的立即见效的利益时 用户才肯投入资金进行谐波治理 绍 兴电网中大量用户中存在谐波源 但真正落实措施治理的却寥寥无几 通过对已经治理的用 户进行分析 主要有以下几种情况 当前供电部门对电力用户电费都实行功率因数考核 规定一般工业用户功率因数不得 低于 0 85 由于用户在电气设备设计 安装时未考虑谐波影响 实际使用中电容器无法投入 月度功率因数偏低 造成电费扣罚 数额大的用户每月达几千甚至上万元 用户不得不下决 心进行谐波治理 由于谐波原因 造成用户正常生产与产品质量受损 谐波会使交流电压波形严重失真 从而导致部分电机运行过程中发热 甚至烧毁电机 谐波也会影响电子设备工作精度 使精 密机械加工的产品质量降低 当谐波严重超标 影响本企业的安全运行时 用户为了保证正 常连续生产 不得不下决心进行谐波治理 企业在申请用电时 不得不对供电部门提出的治理要求投入资金 由于绍兴电网严格 业扩报装审批手续 对新上用户设备的负荷特性严格审查 对于新投产的项目 必须根据用 户用电负荷性质对电能质量造成污染的影响 加装消除电能污染的设备 尤其对大容量的谐 波源 其相关的谐波抑制设备不配套 谐波注入量不达标 供电部门将不予验收送电 因此 对于新装与增容用户 尽管用户不情愿 但为了用电也不得不进行谐波治理 3 加强谐波治理的措施加强谐波治理的措施 谐波治理是个系统工程 谐波问题的解决需要供电部门 用户及设备制造商的协调合 作 为了减轻和限制谐波的影响 供电部门必须把谐波管理纳入日常的生产管理中 建章建 制 采取技术措施 强化谐波监督管理 针对绍兴电网的实际 从以下几方面着手 要建立谐波监测队伍 为及时发现对电网电能质量有影响的谐波源 必须加强对用户 谐波的监测 因此 要建立以谐波普测与专业检测相结合的谐波监测队伍 谐波普测以用电 检查人员为主 为其配备便携式谐波检测装置 监测用户电压 电流变化 掌握电压偏差 谐波 闪变 电压不平衡等稳态电能质量水平 专业检测组织应对重点用户进行 24 h 在线 监测 并形成书面检测报告 为最终督促用户整改提供依据 要建立谐波治理设备厂家库 谐波治理是一项专业性较强的工作 用户比较陌生 同 时 生产提供谐波治理的厂家众多 良莠不齐 供电部门也难辨真伪 用户更是无所适从 供电部门可以从为用户提供优质服务的角度 为用户选择几个产品质量好 性能价格比适当 售后服务好的厂家组成厂家库 推荐采用无源滤波器 有源滤波器等治理措施 并通过实践 不断调整与优化 使有谐波治理意愿的用户能尽快付诸实施 要建立谐波治理的评估体系 对实施谐波治理措施后 供电部门要及时组织对谐波治 理工程的验收和效益评估