電能質量對發電廠安全運行的影響分析及解決方法

摘要：我國經濟在發展過程中需要大量的電能，因此，人們對發電廠的電能質量有嚴格要求，同時電能質量對于發電站場的正常運行也有重要影響，由此可見，研究如何提高電能質量對于發電廠的安全運行而言是十分有必要的。文章通過研究影響電能質量的常見因素進而提出相應的解決措施，使發電廠能夠安全運行。

關鍵詞：電能質量；發電廠；安全運行；影響因素；解決方法 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM714 文章編號：1009-2374（2016）35-0187-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.091

隨著我國經濟的發展以及電力技術的廣泛運用，人們對于電能的要求越來越大。為了能夠向人們提供足夠的電能，電廠對電力系統做了較大的調整，雖然這能夠向各城鎮輸送大量的電能，但是這卻會對電廠的安全造成一定的威脅。例如，電除塵的整流變將會導致6千伏系統的電流以及電壓產生畸變，這將使整個電壓系統受到諧波污染，使電壓做出保護動作導致城市電路癱瘓。除此之外，大型的電機及變壓器都將使電路系統受到高次諧波，這對電廠的電力設備的安全運轉造成巨大的威脅，由此可見，研究電能質量對發電廠安全運行而言是十分有必要的。

1 電能質量影響發電廠安全運行的主要因素

1.1 電壓偏差對發電廠安全運行的威脅

電力設備只有在額定電壓下才能正常工作，電力設備在運作過程中才能真正達到它的運行指標，如果電力設備在現實工作中使用的電壓與額定電壓相差甚遠的話，這不僅將影響到電力設備的正常工作指標，而且還將大大地縮短電力設備的使用壽命。工作電壓與額定電壓相差越大，對電力設備造成的影響也將越大。電壓偏差指的是實際運行電壓與額定電壓的差值與額定電壓之間的比值，雖然在現實生活中，許多電力設備的工作電壓無法達到它的額定電壓，但由于這二者之間相差不大，因此這對電力設備不會造成太大的影響。《電能質量供電電壓偏差》中對電壓允許的狀況有著較詳細的要求。在220千伏或220千伏以上的電網中，電壓的正、負之間的偏差的絕對值之和不允許超過額定電壓的10%；在6千伏左右的電網中，實際運行電壓與額定電壓之間的偏差允許范圍在±7%之間；而在400伏的電網中，實際運行電壓與額定電壓之間的允許偏差范圍±10%之間。電廠的電壓正偏差在220千伏，電壓負偏差在6千伏與400伏之間。因此，電廠在運作過程中應注意電壓的大小，避免因電壓超過規定的偏移范圍而引起電力設備故障。當電廠的電壓過高時，將會大大地降低降壓變壓器輸出功率，導致整個電力系統無法正常運轉。如果沒有及時處理電壓過高的狀況的話，發電機將會因觸動保護裝置而停止工作，這將導致供電區域無法獲得電能。同時電壓過高還將導致變壓器的電流大幅度地增大，從而增加電力設備的損害，使電力設備出現不正常的發熱，這將導致電力設備中的線路出現燒毀的現象，使整個電路出現癱瘓的現象。除電壓過高之外，電壓過低也將會對電廠的安全運行造成巨大的影響。電壓過低將增大電動機的電流量，導致電動機的定子繞組因過熱而出現老化的現象，這對電機的運轉是很不利的，因此電廠在運行過程中應密切關注電壓的變化。

1.2 諧波對發電廠安全運行的威脅

隨著我國電力電子技術的快速發展，我國電廠的電力系統開始大量使用非線性負載，雖然這能夠使我國電廠更好地產生電能，但是隨著大量非線性負載的增加，電廠的電力設備在工作過程中將受到諧波的危害。諧波是由于施加在電力設備中的電壓與產生的電流之間未形成線性關系而導致的。

電廠中的諧波主要分為鐵磁飽和型以及電子開關型。鐵磁飽和型主要指電子設備中的鐵芯設備的鐵磁飽和性呈現非線性關系，例如變壓器。而電子開關型指的是交流電與直流電換流的設備在工作期間產生諧波，較為典型的是電除塵的整流變。諧波的出現將增加電力設備在工作過程中出現的損耗，對于電動機及變壓器這類鐵磁飽和型的設備而言，諧波不僅將增加設備的損耗而且還會帶來過多的熱量，當機器的熱量超過設備的正常承受熱量的范圍時，將會導致電力設備出現老化的現象，甚至會使電力設備因熱量過高而出現跳閘，導致城市的電路陷入癱瘓。除此之外，諧波還將導致電動機與變壓器因震動而使設備零件出現松動的現象，這對電廠的安全運行將造成巨大的影響，還將影響到工作人員的生命安全。而對于電子開關型的設備而言，例如，電感與電容將因諧波而出現諧振的現象，這將觸動設備的保護裝置，導致電力設備無法正常工作。

1.3 頻率偏差對發電廠安全運行的威脅

電源與負電荷之間由于功率不同將會導致電子設備出現頻率偏差，如果電力設備的工作頻率與額定頻率相差太多的話，這將大大地提高電力設備出現故障的幾率。為此，我國在《電能質量電力系統頻率允許偏差》中對電力系統的頻率偏差做了嚴格的規范。對于一般電力系統的頻率偏差的允許值是0.2赫茲，當頻率偏差超過（50±0.2）赫茲時，電力設備將因頻率異常而出現故障。在電廠運行過程中，發電機的頻率將會因為大量負電荷的存在而迅速上升，這將導致電廠的輔機因工作頻率以及電壓的急劇升高而出現跳閘的現象，使系統與發電機出現解列，導致電廠無法正常運轉。除此之外，頻率偏差過大還將會導致汽輪機葉片出現劇烈震動，而長時間的震動將導致葉片斷裂，使電力設備無法正常工作。

2 促進電廠安全運行的相應解決措施

2.1 調整電壓偏差

電壓偏差對發電廠正常運行將造成巨大的影響，為了避免電壓偏差超過允許范圍，發電廠可通過調整勵磁系統的勵磁電流來調整發電機的電壓。這種方法主要是通過提前運行勵磁系統或者滯后勵磁系統的運行，使發電機能夠始終輸出有功電流，保證電力設備能夠正常運行。電廠能夠手動調整勵磁系統的勵磁電流，也可自動調整勵磁電流，目前，電廠中通常使用AVR自動電壓調整裝置來調整電壓大小。在電廠運行中，應密切注意電壓的變化情況，當電壓下降到廠用電壓的5%時，電廠應立刻提高電壓，如果電壓長時間低于廠用電壓的95%時，一些大型的設備將會停止工作。除了調整勵磁電流之外，還可通過調整變壓器的分接頭來調整設備的電壓。

2.2 減少諧波產生的相應措施

為了避免諧波對電力設備造成影響，電廠可通過二次諧波制動的方式來防止變壓器因受到諧波電流的影響而出現保護動作。同時，電廠應在6千伏電源處安裝諧波監視裝置，通過對諧波的觀察來發現諧波的運行規律以及產生的原因，進而可通過調整電力設備的運行方式來減少諧波的產生。除此之外，電廠還應定期檢查電機端部的線棒的頻率，使電機端部的頻率始終在標準范圍之內，這將大大地減少諧波的產生。目前，我國大部分電廠通過使用變頻器控制的高壓電機來避免諧波對電機造成的影響。電廠還可使用空間矢量控制法來避免諧波對電機的影響，這種空間電壓矢量控制法是通過使用三相對稱正弦交流電機的理想圓磁通來控制逆變器，這將大大地降低電機在轉動時產生的脈動，最終達到消除諧波的作用。

2.3 調整頻率偏差

為了避免頻率偏差對電力設備造成影響，我國大部分電廠都安裝了一次調頻裝置來調整電力設備的工作頻率，這種調頻裝置主要是通過調整機組負荷，使機組負荷的頻率能夠與電網頻率保持一致，使機組的輸出容量能夠滿足電網的輸出要求。除此之外，發電廠還應在發電機中安裝低頻累加保護裝置，避免發電機的汽輪機葉片因發生諧振而出現斷裂。

這是由于發電機的葉輪機葉片的材料產生的疲勞是一個不可逆積累的過程，如果發電機在低頻的條件下工作時間過長的話，汽輪機葉片將因持續疲勞而出現斷裂，因此電廠應規定發電機在某個頻率下的工作時間，當達到規定時間后，電廠應及時更換發電機，避免發電機出現故障而導致電力設備無法工作。

3 結語

隨著我國經濟的快速發展，人們的生活質量也隨著有了巨大的提高，人們對于電能的質量的要求變得越來越高。電能質量不僅影響用戶的用電質量，對于電廠的安全運行也有著重大的影響。為了使電廠能夠安全運行，電廠的相關工作人員應加強對電能質量的監督，使電能質量能夠達到電廠正常運行的要求，當發現電能質量存在問題時，電廠的工作人員應立刻檢查問題的原因，進而提出相應的解決措施，使我國的電廠能夠更好地為人們提高服務。

參考文獻

[1] 周潔.電能質量及其檢測分析方法[J].工業，2016，（3）.

[2] 盧凌霄.電能質量對電網的影響[J].電子制作，2016，（4）.

作者簡介：宋琳（1982-），女，河南鄭州人，大唐灞橋熱電廠工程師，研究方向：火力發電廠運行生產管理。

（責任編輯：秦遜玉）