工矿企业电能品质提高的有效措施
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【摘 要】工矿企业电能品质受到多种因素影响，电能品质存在问题的成因也是多方面的。为应对这些问题，实际工作中应该采取有效应对措施，进行中枢调压和谐波治理、抑制电网电压的闪变和波动、不平衡电流与电压的抑制、对电能品质进行监测控制，并注重配电新技术应用。
【关键词】工矿企业电能品质中枢调压谐波治理
1.引言
工矿企业用电量大，对电能品质的要求高。如果电能品质存在问题，不仅会影响工矿企业日常运行和发展，还会制约各项生产活动顺利进行，降低企业综合效益。一般情况下，工矿企业会根据自身电网结构和负载情况，采取特定有效措施提高电能品质。文章分析工矿企业电能品质的衡量指标、影响因素、存在的问题、产生的原因等内容，并结合株冶电网实际情况，就提高电能品质提出有效措施，希望能够为实际工作提供指导与借鉴。
2.工矿企业电能品质的衡量指标及影响因素
2.1衡量指标。衡量用户电能品质的指标主要有电压、电流、谐波、电压波动与闪变、三相电压不平衡度等，可以根据这些指标加强管理，以提高电能品质。
2.2影响因素。负载的特殊性、负荷构成的变化、电力设备运行情况、电力装置自我保护情况等，都会影响电能品质。为提高电能品质，需要技术措施与管理措施相结合，来消除电网存在的问题与不足。
3.工矿企业电能品质低下的表现表现形式及产生原因分析
3.1电能品质低下的主要表现形式是：电压过高或过低、三相电压不平衡、普通功率因数补偿装置不能运行，测量表计异常、变配电与负载设备发热、保护装置异常动作、变配电设备带负载能力下降、系统运行效率低等。这些问题的出现严重影响工矿企业用电的稳定性、安全性和产品质量。
3.2影响工矿企业电能品质的主要原因有：变压器运行档位调节不当、大功率负载启动方式不合理、大规模使用低压变频器、大功率电炉、大功率整流设备、大功率变化的不平衡负载、补偿装置配备不合理等。这些情况的存在，都能对电能品质产生影响。
4.工矿企业电能品质提高的有效措施
4.1进行中枢调压。电压调整是采取相应的手段和方法，使用户的电压偏差符合国家标准。但用电设备复杂，负荷多，对每个设备进行监视和调整是不切实际的，但可以对中枢点电压进行监测和调整。
中枢点主要是指发电厂和变电站的母线，能反映电力系统电压水平，对中枢点的电压进行控制之后，也就能控制系统大部分负荷电压。另外还可以进行发电机调压、调压器调压。
4.2电压与电流不平衡治理。一些工矿企业由于负载的特殊性存在负序电流和电压不平衡的问题，治理这种不平衡电压或电流不平衡的状况当前比较流行的方式是采用静止无功补偿装置（SVG），特别是三角形接法的SVG对严重不平衡电压的电网治理非常有效。
4.3谐波治理。谐波影响电网的安全性、稳定性与可靠性，对电力电容器、电力变压器、配电母线、电力电缆、继电保护、电动机、智能化仪器和自动控制系统、计量装置准确性等都会带来不良影响。因此，必须根据实际情况综合采取有效治理对策，常用治理方法包括以下几种。
（1）无源滤波器。无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。这种方法具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点。缺点是只能对某些特定的谐波滤除，且滤除率一般只有80%，对基波的无功补偿也是一定的，滤波要求和无功补偿、调压的要求有时难以协调。
（2）有源滤波器。有源滤波自身就是谐波源。利用可控的功率半导体装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，使电源的总谐波电流为零，使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95%以上，补偿无功细致。缺点为价格高，维护要求高，
（3）防止并联电容器组对谐波的放大。在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。当谐波存在时，在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。可采取串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。
（4）加装静止无功补偿装置。快速变化的谐波源，如电弧炉、卷扬机等，除产生谐波外，往往还会引起供电电压的波动和闪变，有的还会造成系统电压三相不平衡，严重影响公用电网的电能质量。在谐波源处并联装设静止无功补偿装置，可有效减小波动的谐波量，同时，可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡，还可补偿功率因数。
（5）对于一些企业存在多台大功率整流机组，应合理选择运行方式，尽量同时运行的整流机组呈现多波头运行方式，如等效24相、36相、48相等。
4.3抑制电网电压的闪变和波动，主要的措施有：合理选择变压器的分接头，确保用电设备电压水平；选择合理的运行方式；线路出口加装限流电抗器；变压器并列运行；采用电抗值最小的高低压配电线路方案。
4.4注重配电新技术的应用。例如应用超导技术、固态有载分接开关、建立直流输配电系统、采用第四代低压电器等，以达到提高工矿企业电能品质的目的。
5.工矿企业电能品质提高的具体实例
5.1存在的问题。株冶电力公司电力二系统，担负着直接浸出、直接炼铅、制氧站、4#窑等重要工艺的电力供应，这些工艺设备，电炉和整流机组占负载比例高，动力系统调速、联动设备多，自动化程度高。因此大规模使用了非线性变配电设备和单相碳极提升机构，谐波污染严重、特定工况环境下电网暂态存在很大负序电流和电压的不平衡。致使电力系统存在以下现象：电气设备发热严重，噪音大；偿电力电容器不能正常投运、系统功率因数低下，关键设备莫名其妙跳闸（如10KV变频器，空压机等）；变配电设备有效出力能力下降；电网各种损耗大；自动化系统检测的精度下降；继电保护可靠性降低；电网出现谐振等。
5.2治理对策。通过分析电网负载特点和谐波产生的多样性，提出提高供电品质的技术措施是：对于大功率分相碳极操作的电炉，采用三角形接线的SVG治理电网电流与电压的不平衡问题；对于谐波源源比较集中的400V系统，采用“分散有源型谐波+功率补偿”（APF）的方案来治理谐波；对于整流机组，优化运行方式来降低谐波总量和实现经济运行。
5.3治理效果。通过株冶SVG、APF项目的实施和运行管理的加强，从根本上有效改善整个电力用户的供电质量，改善直接浸出系统和直接炼铅系统设备的运行环境、减少设备与线路损耗，最终使电力二系统供电品质符合规定要求，确保公司生产正常进行。
6.结束语
总之，提高工矿企业电能品质和经济运行是企业电力管理部门的不断追求和目标。日常工作中应该认识其存在的问题与不足，并根据实际需要采取有效对策，促进电能品质提高，为工矿企业有效运行创造良好条件。
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