【關鍵詞】分析,監(jiān)測,質(zhì)量,電壓,電能,電網(wǎng),
　　隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電網(wǎng)中非線性負荷用戶的比例不斷提高，由此而產(chǎn)生的供電電能質(zhì)量嚴重下降，表現(xiàn)得越來越突出。電能質(zhì)量嚴重超標正在大范圍的污染供電環(huán)境，危及電網(wǎng)及其供電設備的安全穩(wěn)定運行，嚴重的影響電力企業(yè)及廣大用戶的經(jīng)濟效益。
　　這種現(xiàn)象在北京孫河220kV變電站表現(xiàn)十分嚴重，它不但使變電設備的安全運行無法保證，而且影響到當?shù)氐钠髽I(yè)生產(chǎn)用電和居民生活用電。為此2002年在該站安裝了電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，對10kV母線的電能質(zhì)量進行了連續(xù)的監(jiān)測。
　　
　　1孫河220kV變電站電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹
　　
　　為了加強對電能質(zhì)量的管理和監(jiān)控，2002年在孫河220kV變電站建立了電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，進行實時在線監(jiān)測。此前，該站經(jīng)常燒TV保險，曾多次發(fā)生過TV爆炸的事故，存在嚴重的諧振現(xiàn)象。
　　采用電能質(zhì)量在線監(jiān)測儀進行實時監(jiān)測，該裝置主要有以下幾種監(jiān)測和統(tǒng)計功能：
　　(1) 三相各次諧波電壓、電流及其諧波含有率；
　　(2) 三相電壓、電流總諧波畸變率；
　　(3) 三相有功、無功功率及其方向；
　　(4) 總的有功功率、無功功率，功率因數(shù)及相位移功率因數(shù)；
　　(5) 電網(wǎng)頻率、線電壓、電壓偏差；
　　(6) 電壓不平衡度、負序電壓、負序電流。
　　電能質(zhì)量在線監(jiān)測單元，安裝在220kV孫河變電站10kVII段母線，服務器安裝在監(jiān)控中心，是集通訊/數(shù)據(jù)庫/Web發(fā)布于一體的服務器，與變電站監(jiān)控單元間通過光纖進行通訊傳輸數(shù)據(jù)，同時監(jiān)控數(shù)據(jù)通過Web服務器對MIS系統(tǒng)開放，支持Web瀏覽方式，做到數(shù)據(jù)共享，公司所有局域網(wǎng)內(nèi)的微機，均可通過Web瀏覽進行訪問，查看電能質(zhì)量分析的各種報表和數(shù)據(jù)，了解監(jiān)測點的電壓、電流波形、各次電流電壓的諧波分量等電能質(zhì)量情況。
　　
　　2變電站概況及監(jiān)測結(jié)果
　　
　　該變電站有主變壓器2臺，容量均為180MVA，220kV母線、110kV母線、10kV母線均分段并列運行，有并聯(lián)補償電容器一組，容量為2700kvar，正常運行方式為2號主變帶全站負荷。負荷主要是周圍一些工廠的工業(yè)用電、城市生活用電及周圍農(nóng)業(yè)負荷。工業(yè)用電主要集中棉廠、紗廠、變壓器廠、化工廠和木材加工廠等，這些也是該站主要的諧波源。
　　經(jīng)過3個月的連續(xù)監(jiān)測，對數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，該監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)的部分統(tǒng)計，見表1～6。
　　3對電能質(zhì)量的分析
　　
　　根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和結(jié)果分析：
　　(1) 從諧波電壓總畸變率表4可看出，該監(jiān)測點諧波電壓總畸變率嚴重超標。國家標準為4%，實際情況為三相總畸變依次是：6.89%、6.50%、7.24%。對于并聯(lián)無功補償裝置，10kV電容器應進行容量及參數(shù)計算，適當改變電容參數(shù)，避免產(chǎn)生諧振，防止諧波對電容器造成損壞。對該站以后新增負荷時，應嚴格控制諧波源，以避免諧波分量進一步提高，給電網(wǎng)造成較大的安全隱患。
　　(2) 從各次諧波電壓含有率水平表1可見：3次諧波含有率較高，A相為6.7%，其次是5、7次諧波，這對并聯(lián)無功補償電容器串聯(lián)電抗百分數(shù)的選擇，有重要的參考價值。
　　(3) 諧波電流均不超標，主要諧波頻次為：3、5、7、9次，這為諧波治理提供了基礎數(shù)據(jù)。
　　(4) 根據(jù)上述分析可判斷，該監(jiān)測點存在嚴重的3次諧波諧振現(xiàn)象，應改變系統(tǒng)運行方式，分析并聯(lián)補償電容器對諧波的影響。
　　(5) 根據(jù)無功功率數(shù)據(jù)大小、方向及功率因數(shù)判斷，該站10kV母線安裝的并聯(lián)無功補償裝置，其基波無功功率偏大（各種工況下功率因數(shù)基本保持1，某些工況下出現(xiàn)少量的無功倒送），因此，整體10kV母線電壓偏高。
　　(6) 根據(jù)基波電壓最大最小值、電壓偏差最大最小值、零序負序電壓最大值、總諧波電壓畸變率最大值、各次諧波電壓、電流含量最大值、閃變最大值等參數(shù)判斷，檢測中出現(xiàn)過大的電網(wǎng)沖擊，10kV母線接有大的沖擊性負荷，或出現(xiàn)B相經(jīng)中間物接地現(xiàn)象（出現(xiàn)過很高的零序、負序電壓）。
　　(7) 根據(jù)電壓偏差可知各相電壓合格率：A相2.69%、B相97.8%、C相94.6%，A相合格率較低，且絕大部分為正偏差。
　　由以上分析可看出，該變電站存在嚴重的諧波污染，3次諧波存在諧振，并且10kV并聯(lián)補償電容器對諧波有放大作用，應調(diào)整其運行參數(shù)。
　　
　　4影響電能質(zhì)量的因素及其對策
　　
　　影響電能質(zhì)量的主要因素是各種非線性用電設備、變壓器和各類鐵心電抗器，它們可分為以下幾類：
　　(1) 電力電子裝置，這是最嚴重的諧波源。這些裝置在整流、逆變、調(diào)壓及變頻過程中產(chǎn)生大量的諧波；
　　(2) 電弧爐，如煉鋼用的交流電弧爐；
　　(3) 家用電器，如日光燈、電視機、調(diào)速風扇、空調(diào)、電冰箱等；
　　(4) 高新技術(shù)應用的多種設備，如電子計算機、功率調(diào)節(jié)器、節(jié)能燈等。
　　對220kV孫河站來說，周圍工廠的大量電力電子設備、各種大容量電動機是其最主要的諧波源，其次是大量城市生活用電設備等。
　　諧波不但影響用戶設備的正常運行，而且對電網(wǎng)設備和自動化裝置有很大的影響。諧波對電網(wǎng)自動化裝置的影響，要從改進自動化裝置的制作工藝和工作原理入手，加強裝置的抗干擾能力，防止裝置誤動作。但這對改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量并無任何作用，只能是減少電網(wǎng)諧波對自動化裝置影響，因此電能質(zhì)量的治理，應加強對用戶諧波源的治理和改變電網(wǎng)參數(shù)，降低或消除諧波諧振。
　　(1) 對于電動機控制器產(chǎn)生的諧波，諧波的形狀很分明，可以裝設諧波濾波器來降低諧波電流。
　　(2) 對于特殊需要的用戶，可裝用隔離變壓器：限制均衡的3次諧波，可以采用一臺D，yn接法的隔離變壓器。
　　(3) 安裝有源的諧波調(diào)節(jié)器：在工作時注入一個電流來精確地補償由負荷產(chǎn)生的諧波電流，就會獲得一個理想的正弦波。這種濾波設備，靠數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)，控制快速絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。因為設備是與供電系統(tǒng)并聯(lián)工作，它只控制諧波電流，基波電流并不流過濾波器。目前有源濾波器正在日益推廣應用。
　　(4) 對于電網(wǎng)，應優(yōu)化電網(wǎng)參數(shù)，改變運行方式，優(yōu)化無功補償?shù)陌惭b地點、方式和容量，消除電網(wǎng)諧振或減小電網(wǎng)對諧波的放大作用。
　　為了改善220kV站的電能質(zhì)量狀況，對該站采取了一系列措施：
　?、僭?0kV TV、110kV TV的一次側(cè)中性點加裝非線性電阻；
　?、谠?0kV母線加裝消諧裝置；
　?、墼?號主變110kV側(cè)中性點加裝消諧裝置；
　?、芨淖?0kV并聯(lián)補償電容器的參數(shù)，消除諧振，減少對諧波的放大作用。
　　經(jīng)過治理，現(xiàn)在已很少燒TV保險，也沒有發(fā)生TV爆炸事故，而且電能質(zhì)量狀況較以前有較大的改善。
　　
　　5結(jié)束語
　　
　　為了保護電網(wǎng)的安全運行和用戶的安全用電，針對目前電網(wǎng)電能質(zhì)量嚴重超標且正在大范圍的污染供電環(huán)境，危及電網(wǎng)及其供電設備的安全穩(wěn)定運行的問題，對典型變電站電能質(zhì)量進行了實測和綜合分析，并采取了有效的防范措施，取得了成效，從而限制了污染電網(wǎng)的強干擾源（如諧波源），確保電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行，保護電力用戶的合法權(quán)益。