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摘要：随着经济的发展和企业规模的扩大，供电已经成为保证产品质量和产量的关键。文章从系统电压的角度浅谈了系统电压与无功功率补偿之间的关系，及系统补偿的措施和系统进行补偿后对生产的意义。
关键词：系统电压；无功功率；无功补偿；企业节电
现在的生活和生产都离不开电。电力部门不仅仅是要满足用户电力增长的需求，同时也要满足对电能质量上的要求。电能质量是指提供电能的电压、频率和波形是否合格，在合格的电能下工作，用电设备性能最好、效率最高，电压质量是电能质量的一个重要方面，同时，电压质量的高低对电网稳定、经济运行也起着非常重要的作用。随着企业的大力发展，各工序的设备也不断更新，尤其是一些大型用电设备。我在这里谈一下生产企业系统电压与节能的关系，及企业节能的措施及意义。
一、企业节电的意义
节约用电从两个方面来讲，都是十分重要的。一是从资源利用角度来讲，合理利用有限资源、保证有限资源充分使用，必须节约用电；二是从用户自身的经济利益讲，为达到以最少的支出获得到最大的利益，也必须节约用电。节能对于企业不仅是一种社会责任，更是双赢之举，既节约资源，又降本增效，符合单位企业的长远发展利益。从眼前看，采取一些节能措施，置换节能设备，采取节能工艺等需要新的投入，但这种投入是很快就会得到回报的。
二、导致企业用电成本居高不下的重要因素
除了由于设备用电效率低下所导致的电费成本增加以外，还有以下几个主要因素：
（一）瞬变冲击瞬变是交流正弦波电路上电压与电流的一种瞬态畸变。它不但使电气器件接触部位的氧化碳膜层加速生成，造成系统用电效率整体下降、设备使用寿命大大缩短，而且还会使设备出现误动作，导致数据处理器出现故障和毁坏，从而致使整个控制系统处于瘫痪。
谐波污染的含义。所谓的电网污染，大都是指以谐波为主要污染源的电力污染。
1．谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电，输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾。
2．谐波影响各种电气设备的正常工作，使发电机发生机械振动、噪声和过热，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、使绝缘老化、寿命缩短以至损坏。
3．谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，会使上述两项的危害大大增加，甚至引起严重事故。
4．谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表计量不准确。
5．谐波会对邻近的通讯系统产生干扰，轻者产生噪音，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。
（二）电压波动
其表现形式为电力传输过程中的过压与欠压。它将会引发开关或接触器掉电、计算机发生计算错误甚至数据丢失、用电设备无法正常开启、并联电容器导致谐振过流、导线绝缘遭到破坏甚至击穿、电气设备热损耗增加、电光源出现眩光、设备器件过早老化等危害。
电网中的感性负载（如电机，扼流圈，变压器，感应式加热器及电焊机等）都会产生不同程度的电滞，即所谓的电感。感性负载具有这样一种特性——即使所加电压改变方向，感性负载的这种滞后仍能将电流的方向（如正向）保持一段时间。一旦存在了这种电流与电压之间的相位差，就会产生负功率，并被反馈到电网中。电流电压再次相位相同时，又需要相同大小的电能在感性负载中建立磁场，这种磁场反向电能就被称作无功功率。
无功功率比较抽象，它用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外做功，而是转变为其他形式的能量。用电系统中的电动机以及其它凡是带有电磁线圈（绕组）供电与用电设备非常多，这类设备工作时除了要从电源取得一部分电功率作有用功之外，还将耗用相当一部分电功率用来建立线圈磁场，就要消耗无功功率，这就额外地加大了电源的负担。
我们的大型用电设备，变压器等构成一个简单的电网，在这个电网中，诸如变压器，电焊机，电动面等大部分属于感性负载，交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分将用于作功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们称为有功功率。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为无功功率，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中，除了负荷无功功率外，变压器和线路的电抗上也需要大量无功功率。无功功率过大，功率因数过低.它不但降低了发电设备的出力，造成电网电压的波动、线路损耗增加、导致企业用电设备的运行条件恶化，致使企业面临电力增容的巨大压力，而且还使企业没法不认真正视供电部门因此所开据的罚款清单。低压运行同时对电网安全带来巨大危害，系统稳定性差，十分脆弱，经受不起事故异常及负荷强烈变化对系统的冲击、十分容易造成大面积的停电和系统瓦解的后果，国内外均有此先例。因此必须对无功功率进行补偿。
三、无功功率补偿的措施
综上所述，拥有大型用电设备企业对电网的节能，最主要的就是生产部门必须对现有电网进行无功功率补偿。现在小型电网用的最多的就是并联电容器补偿设备，它具有以下几个优点：
1．电容器不仅调试安装非常简单，而且一次性投资和运行的费用也很低，是最经济的设备。
2．电容器的损耗低，效率高。
3．调相机为旋转电机，运行维护非常复杂而电容器是静止设备，运行维护简单，无噪音。
4．我们都知道调相机只能固定安装在中心变电站，而电容器不仅能集中安装在中心变电站，也可以分散安装，如用户或安装在配电系统中，应用的范围广。并联电容器是电网中用得最多的一种无功功率补偿设备，目前国内外电力系统中大部分无功补偿设备是并联电容器。
例如我国某大型炼钢厂使用电弧炉炼钢，严重影响供电的质量，电弧炉运行的时候使电压下降了，谐波的干扰使众多用户的电视不能收看，电器设备不能正常使用，群众反应强烈。在装了静止补偿装置后，供电质量显著改善，电压波动很小，完全在允许范围内，谐波干扰明显降低。在周围广大用户普遍受益的同时，该厂也降低了线损，减少了电费支出，提高了产品的产量和质量。静止补偿器的最大特点是调节快速。
电压调整是非常复杂的，系统中的每一个节点的电压都不相同，运行条件也有差别。在无功功率不足的系统中，首要的问题是增加无功功率补偿设备，而不能只靠调整变压器电压的方法。通常，大量采用并联电容器作为无功补偿设备，其突出的优点是投资低，安装维护方便。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆只是在有特殊要求的场合下，才需要采用静止补偿器或同步调相机。而静止补偿器是一种性能良好，维护方便的新型补偿装置，在价格相当的条件下，应优先选用。
四、企业进行无功补偿后在生产中的意义
从根本上说，一旦系统无功电源不足，则会使电网处于低电压水平上的无功功率平衡，即靠电压降低、负荷吸收无功功率的减少来弥补无功电源的不足。要维持整个系统的电压水平，就必须有足够的无功电源来满足系统负荷对无功功率的需求和补偿线路和变压器中的无功功率损耗，最终使生产企业的利润实现最大化。
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摘要：电力变压器是电力从产生到输送给用户使用的重要连接设备，其装设的各种保护配置目的是为了保障变压器可靠运行。本文则主要分析变压器保护配置中的后备保护、非电量保护及微机保护应用等三个方面常见问题，并给予相应的解决方案，以供工程应用参考。
关键词：电力变压器；保护配置；问题；对策
一、变压器保护配置原则
1.1 纵联差动保护
实现纵差保护可通过比较变压器高、低压测电流的相位及大小，当变压器出现外部故障或正常运行时，流入差动保护回路的电流接近为零，若故障出现于变压器内部或引出线部位，两侧电流互感器的电流之和是继电器电流流入差动保护。纵差保护之所以作为电力变压器的主保护，因其具备选择性好和灵敏度高的优点，如变压器的单独运行容量为100MVA以上或6.3MVA以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护。
1.2 瓦斯保护
变压器保护中的瓦斯保护，可充分反映变压器内部等故障，如分接开关接触不良、内部多相短路、铁芯或外壳间短路、绕组内部断线等，瓦斯保护可在变压器内部发生轻微故障时自动开启保护装置，若严重故障产生大量瓦斯时，其保护装置可断开变压器各电源侧的断路器。虽然瓦斯保护灵敏度高，结构简单，但变压器有向外部线路故障或因外界因素发生的误动作都不能给予充分反应，因此，它只能反映内部故障。
1.3 过电流保护
电力变压器外部相间短路情况都可通过过电流保护反映，一般适用于降压变压器，对于系统联络变压器及大容量的升压变压器可采用单相式低电压起动的过电流保护，对于过电流保护灵敏度不够可采用复合电压起动的过电流保护。
1.4 过负荷保护
由于过负荷电流三相对称，为了预防电力变压器应过负荷引起的过电流，一般将过负荷保护电流继电器接入一相线路中可实现保护作用。若变压器容量为0.4MVP并单独运行作为其他负荷备用电源，可根据过负荷的大小装设过负荷保护。
二、变压器保护配置常见问题及对策
2.1 后备保护问题
变压器保护配置中保护变压器安全的最后一级跳闸保护设备则是变压器高压侧相间后备保护，同时还作为其他侧母线和出线故障的后备保护。后备保护的配置原则是保护或断路器拒动时，当变压器中、低压测母线出现故障而无法切除的情况下及只有一套保护运行时，应尽量简化减少误动机率。关于后备保护常见问题，多集中在过流保护和零序电流保护。首先过流保护，一般复合电压闭锁过电流保护是联络变压器高压测和110kV降压变压器配置最多的，按额定负荷电流整定电流定值，无电源侧出线保护最长动作和时间定值相结合，从而有较长的保护时间。本测出线最后一级保护时间与中、低压测过电流保护相结合，往往当中、低压母线出现故障时，变压器线圈通过较大的故障电流，直接损害变压器，影响其安全稳定运行，为此，应在电源规划时合理规划供电方式来避免多级线路串供的可能。根据变压器过电流保护整定原则，一般按照1.4倍额定电流整定高测压过电流，电流的绝对数值会随着变压器容量的增大而不断增大。所以，应在检查保护动作的过程中留意低压侧及各条线路的保护是否有动作，综合分析各种情况。其次，零序电流保护；当电流系统出现不对称运行时就有可能产生零序电流。由于隔离开关或断路器接触电阻三相不一致，隔离开关与断路器母线倒闸操作时都有可能产生零序环流。
2.2 非电量保护问题
在变压器保护配置中，非电量保护起着非常关键的作用，为了反映变压器油箱压力过高或冷却系统故障等，会将非电量保护装设在升压、降压变压器、联络变压器等。非电量保护常受外界影响，因此导致出现较多的误动次数，造成此现象的直接原因是除冷却器外经延时跳闸外，其他非电量保护中的其他装设均采用开入直跳方式。因此，非电量保护设计的重点是防止误动作，分析误动原因并予以解决，降低非电量保护误动率。其常见问题主要有以下几点：
2.2.1 接点防护不到位
引起非电量保护误动的常见原因就是非电量保护的接点防护不到位，触电导通因非电量保护接点绝缘下降后造成出口，防潮防水性能下降，变压器内部非电量保护继电器安装的部位在大风大雨的情况下渗入雨水，导致接点受潮。除此之外，操作人员在完成外部转接端子箱的工作后有可能忘记关好端子箱的门，雨水进入端子箱内，从而端子受潮。
2.2.2 需敷设较长的二次电缆
需敷设较长的二次电缆才能满足非电量保护工作，再加上二次电缆在长期运行中处于很强的电磁场中，对强烈的干扰信号十分敏感，较易引起光敏三极管的触发导通，造成保护继电器的误动。
2.2.3 非屏蔽电缆
在施工过程中如不根据反措要求直接将交流电缆和直流电缆捆绑在一起，十分容易引起保护误动作。
针对非电量保护配置常见问题，给予以下运行对策：做好压力释放阀和主变瓦斯继电器等外部接点的防护工作，电缆管口涂密封胶，注意防水，增加防雨罩。二次电缆采用屏蔽电缆，交直流分开。由于非电量保护因抗干扰能力较差引起的误动情况较多，应做好相应的抗干扰措施，如适当增加延时，动作电压满足55%～70%UN，当直流系统正、负极对地绝缘对称时，一定程度上提高动作电压能有效防止保护误动作。在敷设电缆时尽量远离活动线或高压线，屏蔽电缆两端接地，避免非电量因受外部操作干扰而出现误动。
2.3 微机保护应用问题
微型电子计算机技术在变压器保护领域中取得了巨大的成功，有效保障了变压器的安全稳定运行。在国内变压器微机保护技术得到了普遍应用，由于变压器微机保护具备专业性、高度集成化和程序化等特点，要求维护人员不仅要具备高水平的相关知识和管理能力，还要进一步加强对问题的分析能力。微机保护常见问题主要有以下方面：
2.3.1 主保护配置
主保护的差动保护可选择二次谐波制动原理实现优势互补。躲励磁涌流方式是众多变压器差动保护中技术相对成熟的一种，其原理是根据二次谐波制动，然而这种方式在进行合闸操作时，内部故障会导致涌流制动，差动保护可能不会起保护作用。合闸操作故障只有当涌流消失后，主保护才可以出口，造成涌流时间达5秒以上，形成差动保护拒动。此外，当自耦变压器发生内部故障时，励磁涌流能够对故障有较敏感的反应，但需要在现场进行零差保护的极性实验，发生误动作的概率较大。针对上述特点，最好选择自动校对零差保护的极性的装置设置零差保护，避免复杂的极性实验。
2.3.2 后备保护配置
过流保护是后备保护装置中常见问题，它与其他保护装置不同的地方就在于细节方面。如复合电压使用；复合电压的使用在最新的变压器微机保护中更具有灵活性，可以简单的实现并联变压器各侧的复合电压，如果对某侧的电压互感器进行检修，可以利用压板对本侧的电压进行投退操作，从根本上改善变压器某侧保护造成失去闭锁的问题。
结语
总之，近年来随着计算机技术的飞速发展，大部分电力变压器继电保护已更换成微机保护，新的保护配置也不断应用其中。为了保障电力变压器的可靠运行，应重视其日常运行管理维护，及时针对保护配置中常见问题予以解决，防止事故发生，提高电力变压器的安全稳定运行。
参考文献：
[1]张文.一种云广特高压换流变保护配置无冗余问题改进方法[J].电力系统保护与控制，2014.
[2]何璐.大型水电厂厂高变保护配置及整定计算相关问题研究[J].西北水电，2014.
论文作者:刘宁,靳盛亿
论文发表刊物:《电力设备》2015年8期供稿
论文发表时间:2016/3/10
标签：变压器论文; 电流论文; 电压论文; 电量论文; 谐波论文; 功率论文; 设备论文; 《电力设备》2015年8期供稿论文;