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：电能质量测试在电力系统预定的运行方式下，采用标准规定的电能质量检测方法，应用符合标准的电能质量监测设备，对待定供用电(节点)电能质量干扰指标进行测试，并应用符合标准的、或广泛承认的数据评估方法，得到针对该节点的电能质量评估结果，将该结果与国家或行业标准进行比较，以判断其电能质量指标是否超标。
1电能质量超标问题的产生
近年来，由电能质量引发的各类问题已经成为重要焦点，越来越受到发电企业和电力用户的关注，火力电厂也采取了大量必要的技术手段来不断提高电能质量。火力发电厂输出电能质量指标优异的电能，对于提高电力系统生产效率及电能上网传输的重要性日益突出。由于火力发电厂的特殊接线形式及其运行特点，火力发电厂的电能质量实际运行指标有着其特殊性。火力发电厂电能质量超标问题主要表现在电压偏差和谐波污染两个方面。
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。随着控制理论和计算机技术的不断更新进步，电力电子技术在火力发电厂生产现场被广泛应用。大量使用的整流、变频等设备，一方面满足了火力发电厂的节能减排需求，另一方面又因整流变频设备的非线性特点，为火力发电厂电能质量关键监测点注入了大量的谐波。其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。
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。
2.3 谐波对发电厂安全运行的危害
火力发电厂中的谐波来源主要分为铁磁饱和型以及电子开关型。铁磁饱和型主要指铁芯的铁磁饱和性呈现非线性关系的电子设备，例如变压器、电抗器等。而电子开关型指的是交流电与直流电换流期间产生谐波的设备，较为典型的是电除尘的整流变压器。谐波的出现将增加电力设备在工作过程中产生的损耗。对于电动机及变压器这类铁磁饱和型设备而言，谐波不仅可增加设备的损耗而且还会产生过多热量，当设备产生的热量超过其正常承受范围时，将加快电力设备的老化速度，甚至会使电力设备因温度过高而出现跳闸。
3测试数据评估分析
为了全面、准确掌握火力发电厂运行中的电能质量指标状况，通过对其电能质量进行专门测试与评估分析，了解并掌握火力发电厂发电机出口、升压站母线、厂用电母线等电能质量监测点的电能质量水平，选定多座电厂的电能质量专项测试数据进行评估分析。评估分析内容主要包括：电压闪变测试数据、频率偏差测试数据、三相电压不平衡度测试数据、谐波电压及谐波电流测试数据。
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 2 6kV 1A 段母线三相电压不平衡度测试数据
4结语
通过评估分析发现，火力发电厂电压闪变、频率偏差、三相电压不平衡度、谐波电压及谐波电流等电能质量指标并不是全部满足国标限值要求，而是存在接近国标限值甚至大幅超过国标限值的情况。因此，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:
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[2]陈慧杰,常潇,李胜文.典型风电场电能质量测试评价方法[J].山西电力,2016(06):26-30.
论文作者:刘爱军,万薇薇
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/20
标签：电能论文; 电压论文; 火力发电厂论文; 质量论文; 谐波论文; 设备论文; 偏差论文; 《防护工程》2019年第3期论文;