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电压电能!电能质量综述开发区内电压暂降治理项目

主要论述了电压电能论文范文相关参考文献文献

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张耀先

(天津泰达电力公司,天津,300457)

摘 要:本文对各种电能质量问题进行了介绍,并分析了引起电力系统电压暂降的原因及其对电力系统中的电气设备的危害,并结合博爱(中国)膨化芯材电压暂降治理项目,简要介绍了开发区内对于电压暂降问题的治理成果.

关键词:电力系统;电能质量;电压暂降;电气设备

中图分类号:TM611

1.引言

随着工业规模的扩大和科学技术的发展,新工艺、新技术广泛应用于工业生产和人民生活的各个方面,越来越多的用户采用了性能好、效率高但对电源特性变化敏感的高科技设备,电力用户对电能质量的要求在不断提高.

而当前供用电的现状,、并不能满足这些高科技设备对于电能质量的要求.据国际会议报告介绍,在美国每年由于电能质量下降所引起的经济损失高达数百亿美元.

电力部门正逐渐认识到,只满足于将电能“如数”地传输给电力用户,并且保证一定的供电可靠性即可满足需求的想法是远远不够的,还必须要想方设法地提高电能质量,以满足电力系统运行和工业生产过程对电能质量日益增长的要求.

长期以来,人们习惯地把电能质量与供电可靠性几乎等同看待.这是因为传统负荷设备对短时间的电压变化基本没有反映,只在供电电压中断时才不能正常工作,而且各设备之间、各工业生产过程之间又很少相互关联.因此,以往在涉及到供电质量水平问题时,往往多用供电可靠率和每户年平均停电次数等主要指标来评价计算.

随着对电能质量敏感的高科技设备的应用,当代电力系统的负荷结构发生了很大的变化,用电设备和生产工艺对电能质量的要求比传统设备要高.因此,面对当代负荷的特点,要保证其正常工作仅靠保证传统定义上的供电可靠性是不够的.

2.电能质量的概念、定义及分类

2.1电能质量的概念与定义

什么是电能质量?从普遍意义讲,电能质量是指优质供电.

电能质量可以定义为: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,其内容包括频率偏差、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、电压暂降与短时间中断等.

2.2电能质量的分类

为了系统地分析和研究电能质量现象,并能够对其测量结果进行分选识别,从中找出引起电能质量问题的原因和采取针对性的解决办法,因此将电能质量进行分类和给出相应的定义是很重要的.

对于电能质量现象可以根据不同基础来分类.表1给出了IEEE制定的电力系统电磁现象的特性参数及分类.

3.电压暂降问题介绍

3.1电压暂降的概念与定义

电压暂降是指工频条件下电压均方根值减小到0. lp.u.~0. 9p.u.之间、持续时间为0.5周波至Imin的短时间电压波动现象.

电压暂降不同与电压波动,是指电压均方根值的大幅度快速下降.而电压波动是指供电系统正常运行时,由于负荷的不断改变,电压会偏离其额定值,一般在额定值的±10%之内连续变化的情况.

3.2电压暂降是电能质量问题中最主要的问题

据统计,在欧洲和美国,电力部门与用户对电压暂降的关注程度比对其他有关电能质量问题的关注程度要强得多.这其中一个重要的因素是,在电能质量的诸多原因中,由电压暂降引起的用户投诉占整个电能质量问题投诉数量的80%以上.专家们认为,电压暂降已上升为最重要的电能质量问题,已成为信息社会对供电质量提出的新挑战.

目前,许多企业己开展了电压暂降的长期监测工作.仅以上海通用汽车公司为例,从2004年1月至2005年4月,该公司监测点共发生31次电压暂降,平均每月发生2次.

3.3电压暂降产生的原因

3.3.1输配电系统中的多数故障为单相接地故障,该故障是产生电压暂降的最主要原因.

3.3.2雷击时造成的绝缘子闪络或对地放电会使保护装置动作,从而导致供电电压暂降.

3.3.3感应电机全电压启动时,需要从电源汲取的电流值为满负荷的500%~800%,这一大电流流过系统阻抗时,将会引起电压突然下降.

此外,当输配电系统中发生开关操作、变压器以及电容器组的投切等事件时,均可引起电压暂降.其中,短路故障、感应电机启动和雷击是引起电压暂降的最主要原因.

3.4电压暂降对敏感用电设备的影响

随着用电设备的技术更新,特别是20世纪80年代以来,数字式自动控制技术在工业生产中得到大规模应用,如变频调速设备、可编程逻辑控制器、各种自动生产线以及计算机系统等敏感性用电设备的大量使用,对供电系统的电能质量提出了更高的要求.

严重的电压暂降,将使用电设备停止工作,或引起产品质量下降.而电压暂降影响的严重性则随用电设备的特性而异.一般而言,工业过程设备对电压暂降特别敏感,这些敏感设备相互连接在一个大电力系统中,或一系列自动化过程中,意味着整个系统与最敏感设备对电能质量异常有相同的敏感度.因此,设备内任何一个元件由于电源出现问题都会使整个流程停止运转.

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这些工业过程涉及塑料、石化、纺织、造纸、半导体以及橡胶等领域.例如,在许多用电装置中广泛采用的电子芯片检测器,在发生电压暂降之后,其重新启动通常需要30min或更长时间,从而影响装置的正常运行.据介绍,由于~次电压暂降而使某生产线重新启动需花费50000美元.

4.开发区内企业对电能质量的要求

开发区的电力客户群多为电子、汽车等高科技企业,它们对电能质量的要求比较严格.这些企业的许多设备和装置都带有基于微处理机的数字控制或功率电子器件,它们对各种电磁干扰都极为敏感,很微小的电压扰动都可能影响到其电子控制系统的正常工作,甚至导致掉闸或生产停顿.

经调查,开发区内企业所面临的电能质量问题,主要是电压暂降问题.有多家企业抱怨,曾遭受过电压暂降问题的困扰.

电能质量供电电压偏差:一、李相玖博士论:调高生命电能的电压

开发区内的博爱(中国)膨化芯材有限公司,是英国著名的BBA公司在华投资的一家生产无纺布的企业.电压暂降问题几年来一直困扰着该公司,每年都发生几次.电压暂降导致某些正在运行的设备停机,控制系统联锁功能又使更多区域的设备停机,从而导致全线停车.这类停车后,该公司都不得不做清洁设备、加热升温等生产准备工作,才能使设备再投入生产.每次停车不但降低了产量,还会造成200公斤左右的废品,对该公司造成了很大的经济损失.

5.博爱膨化(BBA)电压暂降治理项目简介

为了解决电压暂降问题,确保设备可靠运转,BBA公司向泰达电力公司求援.泰达电力公司向BBA公司提供了最经济、最有效的解决方案,即通过提高客户设备对于电压跌落的耐受能力,从而降低电压跌落发生时设备停车的概率.

为了查找BBA公司的设备对于电压跌落的敏感程度,确定提高设备耐受能力的最佳解决方案.泰达电力公司邀请美国电科院的专家于2003年12月5日、6日,对BBA公司设备的典型电路及控制系统做了十分全面的电能质量审查工作.

经过美国电科院的广泛研究及试验,于2004年4月份向泰达电力公司和BBA公司提交了BBA电能质量审查报告.这份报告从软硬件两个方面分别阐述了有针对性的解决方案,有些地方还提供了不同的选择.

BBA公司十分重视这份报告,并根据实际情况及可行性制定了行动计划.经过实践检验,效果十分明显,原来每次电压跌落都会导致200公斤的废品,造成大量的经济损失,而现在发生同样的电压跌落时,不再有经济上的损失.BBA公司的生产设备对于电压暂降的耐受能力有了明显的提高,生产线由于电压暂降的发生而停车的现象被避免,减少了企业的经济损失.

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