淺談10kV配電線路諧波治理和節(jié)能降損

房婷婷

摘 要：配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分。對(duì)于10kv配電網(wǎng)，由于相關(guān)線路密度大，在運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生大量的能耗，影響和制約了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。分析了10kV配電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的原因，探討了諧波治理與節(jié)能問題，以盡快提高電能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：10kV配電線路;諧波治理;節(jié)能降損

引言

10kV配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。諧波不僅會(huì)破壞和影響電網(wǎng)設(shè)備和通信系統(tǒng)，還容易造成大量電力浪費(fèi)，甚至導(dǎo)致供電事故，危及人民生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著人民生活水平的不斷提高，為了更好地保護(hù)我國(guó)的電能質(zhì)量，適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，諧波系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行了改革，電能消耗的研究是電力部門亟待解決的問題。

1諧波治理與降損的關(guān)系

伴隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)、軋鋼企業(yè)、帶鋼企業(yè)、管道企業(yè)等都成為了支柱產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，其非線性負(fù)荷在電網(wǎng)中產(chǎn)生大量諧波，導(dǎo)致電壓、電流波形畸變，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量，增加電網(wǎng)損耗。在高次諧波干擾下，保護(hù)裝置容易發(fā)生故障，影響設(shè)備安全運(yùn)行。在運(yùn)行中，電容器被高次諧波損壞，補(bǔ)償失效。通過濾除高次諧波，凈化電氣環(huán)境，減少電氣設(shè)備、輸配電設(shè)備的高次諧波電流加熱，可以直接節(jié)約有效功率，降低線損。其次，濾波電路由一系列電抗器和電容器組成。因此，在濾波過程中，可以將非電容電流注入電網(wǎng)，相當(dāng)于增加配電設(shè)備的容量。此外，無功補(bǔ)償還可以提高終端電壓，對(duì)改善電能質(zhì)量具有重要意義。

2在10kV配電網(wǎng)中諧波產(chǎn)生的原因

一般來說，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生變化或改變時(shí)，將產(chǎn)生不同頻率的電壓或電流，也就是電力諧波。其主要原因是：（1）受變壓器、發(fā)動(dòng)機(jī)及其他相關(guān)電氣設(shè)備的影響，電網(wǎng)中存在著一定程度的高次諧波;（2）電石爐、整流器、非線性元件、混頻器等電器設(shè)備中存在著高次諧波。高階諧波的危害主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：1）影響產(chǎn)品質(zhì)量、效率和電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行;2）降低電能質(zhì)量;3）影響通信系統(tǒng)和設(shè)備;4）變壓器和線路損增加，很容易導(dǎo)致供電事故。

3有效治理諧波的重要策略

3.1縝密規(guī)劃對(duì)整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)電網(wǎng)諧波的治理工作

因?yàn)榫€路上的許多設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生諧波，這些諧波會(huì)對(duì)保護(hù)過電壓的設(shè)備造成非常嚴(yán)重的影響，不僅會(huì)使設(shè)備難以正常工作，而且日積月累會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命。為此，有關(guān)單位應(yīng)提高對(duì)諧波治理的重視程度，周密規(guī)劃，在整個(gè)地區(qū)范圍內(nèi)開展諧波治理工作。首先，電力部門要安排專業(yè)人員對(duì)電網(wǎng)內(nèi)所有設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)不同設(shè)備產(chǎn)生的各種諧波進(jìn)行仔細(xì)分析，并根據(jù)其影響類型和大小采取相應(yīng)措施。舉例來說，隔離，設(shè)置相應(yīng)的諧波濾波器，控制諧波源的產(chǎn)生，只有通過諧波的控制來降低設(shè)備的過電壓影響，才能促進(jìn)設(shè)備的正常運(yùn)行。另一方面，由于直流電機(jī)的價(jià)格比變頻電機(jī)低250千瓦以上，許多用戶更喜歡采用高效驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)，如熱軋行業(yè)的用戶。為了有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，大多數(shù)客戶都愿意安裝諧波保護(hù)裝置。但對(duì)于很多中小企業(yè)來說，非線性負(fù)載、電機(jī)變頻方式大多是小容量的，因?yàn)槠髽I(yè)本身設(shè)備投資較少，如果要求企業(yè)安裝消諧裝置，一般企業(yè)業(yè)主都不愿意實(shí)施。與此同時(shí)，有些企業(yè)所產(chǎn)生的諧波，只要含量不會(huì)對(duì)其他企業(yè)造成危害，一般無需進(jìn)行治理。對(duì)于10 KV變電所母線，它不只是為負(fù)荷企業(yè)提供非線性電源，即使有些企業(yè)已經(jīng)安裝了濾波器，也只能吸收一些具有非線性特性的機(jī)械設(shè)備的諧波。在此基礎(chǔ)上分析變電站應(yīng)對(duì)多點(diǎn)、小容量、分布密集的諧波源進(jìn)行集中治理，這樣才能取得更好的治理效果。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上，要求各用戶統(tǒng)一安裝和使用濾波器，是非常困難的。

3.2根據(jù)實(shí)際需要選擇適宜的消諧裝置

相對(duì)于高壓消諧器來說，低壓消諧器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，對(duì)零散的補(bǔ)償點(diǎn)易于補(bǔ)償。但是，與相同容量配置的消諧器相比，低壓消諧器由于占地面積較大，消耗較多，成本較高。采用高壓裝置，更容易實(shí)現(xiàn)集中補(bǔ)償，進(jìn)而對(duì)不同次諧波實(shí)行集中治理。此外，有關(guān)單位還要做好供電體制和環(huán)境的改善工作，根據(jù)實(shí)際情況盡量達(dá)到三相負(fù)荷平衡，也可以在一定程度上控制諧波對(duì)電網(wǎng)的不利影響。

3.3通過無源濾波的相應(yīng)治理技術(shù)抑制諧波

其操作過程如下：首先進(jìn)行諧波檢測(cè)，確定與用戶對(duì)應(yīng)的諧波源，然后由不同用戶建立相應(yīng)的文件。在此基礎(chǔ)上，選擇部分用戶進(jìn)行試點(diǎn)諧波治理，根據(jù)治理效果，完成試點(diǎn)評(píng)估，然后制定長(zhǎng)期諧波治理工作計(jì)劃。根據(jù)用戶的不同待遇，選擇合適的待遇模式，逐步推廣應(yīng)用。無源濾波器成本低，可廣泛用于無功補(bǔ)償和諧波抑制。本實(shí)用新型效率高，容量大，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，工藝成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。它通常有80% 的過濾率。無源濾波器的特性主要取決于阻抗比的大小和確定。為了提高治理質(zhì)量，有效降低線損，應(yīng)選擇諧波源進(jìn)行治理。這種治理模式更適合處理單個(gè)大容量諧波源。

3.4通過有源濾波的相應(yīng)治理技術(shù)抑制諧波

諧波有功濾波器治理裝置，該裝置主要由電力電子中的各種元件組成。相關(guān)電子設(shè)備主要用來監(jiān)測(cè)諧波。并在必要時(shí)產(chǎn)生另一組幅值相同，諧波相位相反的諧波，對(duì)系統(tǒng)自身進(jìn)行抵消。調(diào)和控制采用有源濾波器。諧波控制方式比無源濾波器具有更好的控制效果和快速動(dòng)作特性，濾波速率一般可達(dá)95%。但是采用有源濾波器的諧波控制方法，設(shè)備成本高，容量小。因?yàn)橹C波管理成本較高，很多用戶都不愿意使用有源濾波器，因此用相應(yīng)的治理技術(shù)來進(jìn)行有源濾波器的抑制是很難推廣的。

結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)綜合實(shí)力的增強(qiáng)，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來越高，對(duì)于10 KV配電網(wǎng)來說，諧波治理與節(jié)能是提高電能質(zhì)量的重要手段，所以在10 kV配電網(wǎng)中，各有關(guān)單位必須根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)過濾系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，不僅可以大大延長(zhǎng)配電網(wǎng)中相關(guān)設(shè)備的使用壽命，進(jìn)一步提高電能的有效利用率。完善10 kV配電網(wǎng)節(jié)能降耗技術(shù)，不斷引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，改進(jìn)配電設(shè)備，使其成為提高我國(guó)10 kV配電網(wǎng)電能質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施。

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