工廠供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)的影響及防控分析

董立豪

【摘 要】邁入新世紀(jì)以后，國(guó)家工業(yè)發(fā)展速度不斷加快，工廠建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)是確保整個(gè)工廠得以有效運(yùn)行的基本保證。但是，因?yàn)楣こ讨杏秒娫O(shè)備較多，進(jìn)而會(huì)形成很多間歇性負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷，從而導(dǎo)致電壓系統(tǒng)波動(dòng)嚴(yán)重，對(duì)工廠企業(yè)的正常運(yùn)行帶來了影響。所以，我們?nèi)绾畏揽毓┕S供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)問題就成為了擺在我們面前的重要工作。

【關(guān)鍵詞】工廠；供電系統(tǒng)；電壓波動(dòng)；影響；防控分析

在運(yùn)行工廠供電系統(tǒng)時(shí)，起動(dòng)大型設(shè)備、雷擊、企業(yè)外部電網(wǎng)問題以及工廠內(nèi)部電氣裝置短路等問題，會(huì)造成電壓暫時(shí)斷電又恢復(fù)或者電壓瞬間嚴(yán)重波動(dòng)的情況。因?yàn)楣こ绦枰B續(xù)性生產(chǎn)，這樣他們對(duì)供電系統(tǒng)的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性就提出了較高的要求。對(duì)此，我們必須要用科學(xué)的方式有效的控制工廠供電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)問題。

一、工廠受電壓波動(dòng)的影響分析

因?yàn)闆_擊性功率負(fù)荷會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)公共供電點(diǎn)產(chǎn)生沖擊影響，一般我們需要在220kv為1.6%、10kv為2.5%、35-110kv為2%控制沖擊性功率負(fù)荷所生成的電壓波動(dòng)許可值。在穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)下，需要在允許的差值范圍內(nèi)控制運(yùn)行電廠內(nèi)的設(shè)備裝置。電氣照明通常是±5%，電動(dòng)機(jī)一般為±5%，而且，在5%-10%之間控制道路照明、警衛(wèi)照明以及應(yīng)急照明，在5^%控制其余設(shè)備。然而，波動(dòng)頻率也會(huì)影響到電壓波動(dòng)限值。如果在允許值以上控制了用戶端電壓波動(dòng)限值，這樣將會(huì)直接影響到用電裝置的生產(chǎn)效率以及性能。

第一、白熾燈。在額定值10%以上控制其電壓數(shù)，提升電能損耗到21%，這樣會(huì)縮短其70%的壽命，如果在額定值以下控制電壓，這樣會(huì)急劇降低放光效率。

第二、熒光燈。在不斷改變和波動(dòng)了電壓以后，熒光燈的亮度會(huì)逐漸降低，如果在較大范圍內(nèi)持續(xù)波動(dòng)電壓，閃爍感會(huì)持續(xù)出現(xiàn)。

第三、泵等——高壓類型。如果在20—30%之間控制持續(xù)降低的電壓，這樣在持續(xù)了0.5-1秒鐘以后，它就會(huì)熄滅。

第四、實(shí)驗(yàn)裝置。我們需要嚴(yán)格的控其輸出精度，在漸漸波動(dòng)了輸入電壓時(shí)，我們無法保證其精度。

第五、電熱裝置。如果在額定電壓的10%以下控制電廠內(nèi)的電壓，這樣會(huì)減少19%左右的供熱量，而且會(huì)不斷延長(zhǎng)升溫時(shí)間；若是電壓比額定值高，這樣對(duì)熱元件的應(yīng)用壽命也會(huì)產(chǎn)生影響。

第六、電機(jī)設(shè)備。在電壓波動(dòng)下，會(huì)影響到負(fù)荷電流、轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)差率，從而出現(xiàn)過負(fù)荷問題以及不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。如果在額定電壓的10%以下控制電廠內(nèi)的電壓值，這樣也會(huì)持續(xù)下降電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，同時(shí)，會(huì)增加5%-10%的負(fù)荷電流，而且，也會(huì)有10-15%之間的升溫情況出現(xiàn)，并且會(huì)出現(xiàn)以下問題：增加損耗、發(fā)熱問題出現(xiàn)在繞組線圈中、加快絕緣老化、延長(zhǎng)起動(dòng)時(shí)間等，這樣對(duì)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用壽命就會(huì)產(chǎn)生影響。

二、分析問題原因

首先，電動(dòng)機(jī)中帶沖擊負(fù)載運(yùn)行，容易導(dǎo)致電壓波動(dòng)。為了確保電廠可以穩(wěn)定運(yùn)行，這樣就會(huì)有一定的沖擊性存在于電動(dòng)機(jī)負(fù)載中，其特征為：在工作時(shí)間內(nèi)符合功率做劇減變化以及劇增變化，并且其交替更換會(huì)有一定的周期性，因此，我們無法準(zhǔn)確的控制符合周期性交替的波動(dòng)電壓。

其次，短時(shí)工作情況反復(fù)出現(xiàn)，導(dǎo)致負(fù)載頻繁，從而誘發(fā)了電壓波動(dòng)。負(fù)增作增減變化是這類負(fù)載的主要特征，交替也具有周期性，而且交替的幅值、周期不是定值。例如，對(duì)工件進(jìn)行吊運(yùn)的設(shè)備，電焊機(jī)等。這樣在一同運(yùn)行這兩臺(tái)設(shè)備時(shí)，就會(huì)將工廠中的電壓波動(dòng)值增大，影響了工廠的正常運(yùn)行。

再次，在起動(dòng)大型電動(dòng)機(jī)時(shí)也會(huì)誘發(fā)電壓波動(dòng)問題。當(dāng)前，大功率電動(dòng)機(jī)被廣泛的應(yīng)用到了工廠中，起動(dòng)時(shí)電流量非常大，從而就會(huì)導(dǎo)致電壓嚴(yán)重波動(dòng)。

三、具體的治理措施分析

1、變壓器分接頭的科學(xué)選擇，科學(xué)控制電廠用電裝置電壓量，將新的配電變壓器安裝在工廠中，從而滿足更好的電壓負(fù)荷需求。如果條件許可，可以選擇應(yīng)用穩(wěn)壓變壓器或者有載調(diào)壓變壓器。在計(jì)劃起動(dòng)那些容量較大的電動(dòng)機(jī)時(shí)，需要將電壓事先調(diào)高。在起動(dòng)大型電動(dòng)機(jī)前，應(yīng)該保證有相應(yīng)的轉(zhuǎn)速存在，若是我們能夠有效的控制轉(zhuǎn)速，對(duì)抬升電動(dòng)機(jī)瞬間通電電壓以及縮減起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)的電壓峰值都會(huì)帶來幫助。

2、電容器的設(shè)置，展開人工補(bǔ)償

串聯(lián)補(bǔ)償與并聯(lián)補(bǔ)償是電容器的兩種基本補(bǔ)償方式，在改變電廠供電網(wǎng)無功功率分配情況時(shí)，并聯(lián)電容補(bǔ)償可以發(fā)揮重要作用，對(duì)電壓波動(dòng)可以進(jìn)行有效的抑制，從而將用戶的功率因素提升，使得電壓質(zhì)量不斷得到優(yōu)化和改善。在對(duì)線路參數(shù)進(jìn)行改變中，串聯(lián)補(bǔ)償發(fā)揮了重要作用，使得線路電壓損失不斷減少，將線路末端電壓提升，從而將電能損耗降低。

3、把限流電抗器加裝到線路出口

把限流電抗器加裝到變電所線路出口位置，從而將線路的短路阻抗增加，這樣在有故障出現(xiàn)在了限制線路中后，使得電壓波動(dòng)幅值被不斷降低，從而將電廠內(nèi)供電設(shè)備母線斷路期間的殘壓提升。這時(shí)我們可以將FSR大容量開關(guān)與電抗器結(jié)合起來進(jìn)行應(yīng)用，并且對(duì)損耗指標(biāo)、母線殘壓以及運(yùn)行壓降等進(jìn)行兼顧考慮。

4、應(yīng)用最小電抗值的低、高壓配電線路措施

我們應(yīng)該在0.4Ω/km控制架空線路的電抗值，在0.08Ω/km控制電纜電路的電抗值。對(duì)此發(fā)現(xiàn)，如果電纜線路與架空線線路的長(zhǎng)度大致相同，這樣在負(fù)載波動(dòng)下出現(xiàn)電壓波動(dòng)就會(huì)比較特殊。所以，在條件允許的情況下，在供電時(shí)應(yīng)該盡量選擇應(yīng)用電纜線路的方法，從而將配電電纜的面積適當(dāng)增加。

5、并列運(yùn)行配電變壓器

為了將電廠變壓器阻抗有效降低，我們可以并列運(yùn)行電廠內(nèi)部的變壓器，因?yàn)殡姀S中設(shè)備運(yùn)行量較大，有較大的供電負(fù)荷存在，這樣短路問題會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)在系統(tǒng)中，以為有負(fù)載出現(xiàn)在了電廠內(nèi)部的變壓器中，這樣電壓波動(dòng)問題都會(huì)發(fā)生，所以，我們可嘗試將FSR大容量開關(guān)安裝到并聯(lián)開關(guān)上，從而將短路故障的問題降到最低，從而解列處理兩臺(tái)變壓器，從而保證可以在殘壓狀態(tài)下繼續(xù)運(yùn)行非常故障段的母線。

6、補(bǔ)償帶電電容

異步電動(dòng)機(jī)屬于工廠中的大型設(shè)備，所以，我們需要通過個(gè)別措施給予相應(yīng)的補(bǔ)償，從而保證有良好的功率因數(shù)存在于整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)。我們可同時(shí)將電容器與電動(dòng)機(jī)投入到線路結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，因此，初步應(yīng)用時(shí)，功率因數(shù)量會(huì)不斷提升。電動(dòng)機(jī)內(nèi)沖擊電流與滯后起動(dòng)電流會(huì)相互抵消，從而達(dá)到穩(wěn)定電場(chǎng)內(nèi)部電力系統(tǒng)的目的。然后對(duì)電動(dòng)機(jī)的發(fā)電問題以及防爆功能需要進(jìn)行考慮，對(duì)補(bǔ)償電容器的容量要科學(xué)的進(jìn)行選擇。

結(jié)語：

總之，在工廠當(dāng)中因?yàn)榇筘?fù)荷型設(shè)備長(zhǎng)期、一同運(yùn)行，這樣必然會(huì)增加用電負(fù)荷量，導(dǎo)致線路中的電流過大，這樣的長(zhǎng)期的積累下，必然會(huì)導(dǎo)致有電壓劇烈波動(dòng)的情況出現(xiàn)，對(duì)此，文章通過上文針對(duì)這方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析與探究，并且制定了可行性的整理方案，為推動(dòng)我國(guó)工廠企業(yè)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行而做出保障，奠定基礎(chǔ)。

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（作者單位：云南省保山技師學(xué)院）