（国电科学技术研究院有限公司 江苏南京 210046）
摘要：电能质量是指电力系统指定点处的电特性，关系到供用电设备正常工作（或运行）的电压、电流等各种指标偏离基准技术参数的程度，反映了电能质量关注点（常指用户端）的交流电能的品质，可由标志其好坏的各种指标来衡量。随着用电负荷的多样化，电能质量具体指标也在不断发展和完善。
关键词：火力发电厂；电能质量；测试；评估分析
1电能质量超标问题的产生
1.1电压偏差问题
电压偏差是指实际运行电压对系统标称电压的偏差相对值（以百分数表示）。由于火力发电厂电气部分配置的电气设备种类繁多，部分大容量异步电动机、电弧焊机等设备快速启停形成了间歇性的冲击性负荷，在电动机起动时由于起动电流大而引起电压跌落；当冲击性负荷突然退出时，厂用电电压同样会出现暂升。此外，雷击、操作过电压等因素同样会引发电压波动而出现电压偏差问题。
1.2 谐波污染问题
谐波是由于施加在电力设备中的电压与产生的电流之间未形成线性关系而导致的。谐波源主要包括以下四类设备：1）变频调速设备。如在空冷风机、凝结水泵、吸风机组、供油泵、工业废水处理水泵及给煤机等调速频繁电动机的设备中使用的各类变频调速设备。2）输变电设备。如变压器、电抗器等具有饱和特性的铁心设备。3）晶闸管类设备。火力发电厂配置的大容量不间断电源（uninterrupted power supply，UPS）以及晶闸管整流设备等。4）照明灯具。如发电厂照明中通常使用的是金属卤化物灯。
2 电能质量超标对火力发电厂的危害
2.1 电压偏差对发电厂安全运行的危害
目前，电力系统中大多数电力设备的工作电压均无法达到额定电压，但由于二者之间相差不大，对电力设备不会造成太大的影响。但对于火力电厂，在运作过程中仍应密切关注电压的变化情况，避免因电压超过规定的偏移范围而引起电力设备故障。当火力发电厂发电机出口、升压站母线、厂用电母线等电压过高时，将会大大降低各类变压器输出功率，导致整个火力发电厂无法正常运转。若无法及时处理电压过高的状况，发电机将会因触动保护装置而停止工作，还将导致供电区域无法正常供电。同时，电压过高还将导致变压器的电流大幅增大，使电力设备出现不正常的发热，导致电力设备出现烧毁的现象，从而加剧了对电力设备的损害程度。除电压过高外，电压过低也会对电厂的安全运行造成巨大的影响。电压过低将增大电动机的电流量，导致电动机定子绕组因过热而出现老化的现象，不利于电动机的正常稳定运转。
2.2 频率偏差对发电厂安全运行的危害
电源与负荷之间由于功率不同将会导致电子设备出现频率偏差。若电力设备的工作频率与额定频率相差过大，电力设备出现故障的概率将大幅升高。火力发电厂在运行过程中，发电机的频率会因大负电荷的存在而迅速上升，使电厂的辅机因工作频率以及电压的急剧升高而出现跳闸的现象，使系统与发电机出现解列，导致电厂无法正常运转。除此之外，频率偏差过大还将导致汽轮机叶片出现剧烈震动，而长时间的震动会使叶片断裂，妨碍电力设备长期正常运行。
3 测试数据评估分析
3.1 电压闪变测试数据
闪变是电压波动在一段时期内的累积效果，可通过灯光照度不稳定造成的视感来反映，主要由短时闪变和长时闪变值来衡量，其国标限值分别在国标 GB/T 12326—2008《电能质量 电压波动和闪变》中有详细规定。通过对 3 座电厂的 6 台机组，共计 18 条厂用电母线的闪变测试数据进行评估分析，发现某电厂 6 kV 1 A 段母线 C 相电压长时闪变测试数据存在超标情况，具体测试数据见表 1，其余测点电压短时及长时闪变均在国标限值以内。
表1 6kV 1A 段母线 C
3.2三相电压不平衡度测试数据
不平衡度的测量应在电力系统正常运行的最小方式（或较小方式）下，不平衡负荷处于正常、连续工作状态下进行，并保证不平衡负荷的最大工作周期包含在内。国标 GB/T 15543—2008《电能质量 三相电压不平衡》中规定：电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过 2%，短时不得超过 4%；此外，接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为 1.3%，短时不超过 2.6%。通过对 3 座电厂 6 台发电机机端、18 条厂用电母线、5 条送出线路及 1 条并网母线三相电压不平衡度测试数据评估分析，发现某电厂 6 kV1 A 段母线三相电压不平衡度测试数据存在超标情况，具体测试数据见表 2，其余测点三相电压不平衡度测试数据均在国标限值以内。
表2 6kV 1A 段母线三相电压不平衡度测试数据
3.3谐波电压及电流测试数据
谐波电压/电流测量应选择在电网正常供电时可能出现的最小运行方式，且应在谐波源工作周期中产生的谐波量大的时段内进行（例如电弧炼钢炉应在融化期测量）。国标 GB/T 14549—1993《电能质量 公用电网谐波》中规定了 380 V~110 kV 各电压等级下的谐波电压/电流限值。通过对3座电厂28个谐波测点谐波电压和谐波电流测试数据评估分析，发现所测电厂部分发电机机端、6 kV 厂用母线部分段谐波电压含有率测试数据较为接近国标限值，部分母线谐波电压含有率测试数据存在超标情况，部分发电机机端电压和厂用电压母线分支谐波电流含有量测试数据（同其他次电流谐波含有量相比）存在明细偏大的情况。其余大部分谐波测点谐波电压和谐波电流测试数据均满足国标限值要求。
3.4评估分析
通过对 3.1~3.3节的测试数据进行评估分析，发现：1）某电厂 6kV 1A 段母线 C 相电压长时闪变测试数据超标，同时该段母线三相电压不平衡度测试数据也超标。怀疑可能的原因是测试期间，此段母线上接大容量异步电动机等快速变化的冲击性负荷且三相负荷分配很不均匀，若要准确判定超标原因，可对该段母线进行电能质量复测，复测期间严格监控母线所带特殊负荷的分布情况。2）各电厂所测频率偏差测试数据均满足国标要求，不存在不合格数据。由于频率偏差过大引发的电力系统故障及损失将是异常巨大的，因此发电厂配置的发电机频率异常保护是保证电厂各电能质量监测点频率正常的技术措施。3）部分发电机机端电压 3 次谐波三相谐波电压含有率较为接近国标限值，导致总谐波畸变率显著增大，也较接近国标限值。此外，还有多台发电机机组电压、6 kV 厂用母线 3 次谐波三相谐波电压含有率超过国标限值而判定为不合格，总谐波畸变率虽未超标但较为接近限值，建议加强监测，定期实施复测。4）部分发电机机端电压 11 次谐波三相谐波电流含有量较为接近国标限值，需要加强监测；此外，部分发电机 10 kV 段分支及 10 kV 公用段分支 5 次、7 次谐波三相谐波电流含有量较大但未超过国标限值，建议加强监测，必要时复测并查明电流谐波含量较大的具体原因。
4结语
电厂相关人员应改变因其厂内电能质量指标较优而武断的判定火电电能质量指标满足标准而轻视电能质量工作的现状，不断加强对电能质量测试与评估工作的重视程度。
参考文献：
[1]王新中，刘晓清.发电厂电能计量装置综合误差分析及实例应用[J].科技风，2012（22）：111-112.
[2]齐传梅.发电厂厂用智能电能表自动抄表系统应用改造[J].内蒙古电力技术，2012，30（3）：92-95.
[3]乔艳萍.发电厂关口电能表现场校验的规范管理[J].中小企业管理与科技，2012（22）：61-62.
论文作者:万薇薇,周国平
论文发表刊物:《河南电力》2019年2期
论文发表时间:2019/10/12
标签：谐波论文; 电压论文; 母线论文; 电能论文; 相电压论文; 测试数据论文; 国标论文; 《河南电力》2019年2期论文;