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世紀(jì)大停電引發(fā)的電能質(zhì)量思考
DQZHAN訊：世紀(jì)大停電引發(fā)的電能質(zhì)量思考
9月下旬，安徽省寧國市港口生態(tài)工業(yè)園內(nèi)，供電員工正安裝調(diào)試220千伏太平變電站電氣設(shè)備。這一變電站投運(yùn)將提升該地區(qū)供電可靠性和電能質(zhì)量。
隨著生活水平的提高，人們對供電質(zhì)量的要求也在不斷提升。供電質(zhì)量是電能質(zhì)量的重要組成部分，電能質(zhì)量與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。
在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的過程中，電能質(zhì)量的提升也面臨著許多方面的挑戰(zhàn)。為了給人們提供更安心的用電體驗(yàn)，供電企業(yè)和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)在提升電能質(zhì)量方面做了長期努力，其中重要的是積極構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。
電能質(zhì)量影響廣泛
衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有電壓、頻率和波形。從普遍意義上講，包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量。這些指標(biāo)可能聽起來有些復(fù)雜，對應(yīng)到生活中，則意味著電燈是不是穩(wěn)定照明，精密儀器能不能正常使用……
“世紀(jì)大停電”引發(fā)的思考
盡管已經(jīng)過去十年，但那場被稱為“世紀(jì)大停電”的美加大停電仍然讓不少人記憶猶新。2003年8月14日下午，美國東北部、中西部8個(gè)州和加拿大安大略省發(fā)生了北美歷史上*大規(guī)模的停電事故，引起地鐵、隧道、橋梁關(guān)閉，不少航班取消，商家停業(yè)，美國通用汽車等汽車巨頭的54座工廠停產(chǎn)，近5000萬人口受到影響。
調(diào)查顯示，天氣炎熱負(fù)荷激增，線路重載跳閘后造成某地區(qū)電壓進(jìn)一步降低并引起一連串故障，是停電的客觀原因之一，而一座發(fā)電廠因受雷擊發(fā)生火災(zāi)則被認(rèn)為是停電的直接原因。
更多專業(yè)人士由此展開了對大城市供電可靠性的一系列研究。
供電可靠性是衡量供電質(zhì)量的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。從另一個(gè)角度說，電能質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的供電**和供電質(zhì)量，電能質(zhì)量是對上等供電進(jìn)行評價(jià)的重要方面。
專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中，電能質(zhì)量是指電力系統(tǒng)指定點(diǎn)處的電特性，根據(jù)預(yù)定的基準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)來評價(jià)。這些參數(shù)大多與供電和負(fù)荷之間的兼容性有關(guān)，包括電網(wǎng)頻率、供電電壓、電壓諧波和間諧波、電壓中的載波信號以及快速電壓變化等等，并受到諸多因素影響。
重慶電力科學(xué)研究院的專業(yè)人士介紹，影響電能質(zhì)量的因素主要有三個(gè)方面：一是自然現(xiàn)象，如雷擊、風(fēng)暴、雨雪等;二是電力設(shè)備及裝置的自動(dòng)保護(hù)及正常運(yùn)行，如大型電力設(shè)備的啟動(dòng)和停運(yùn)、自動(dòng)開關(guān)的跳閘及重合等;三是電力用戶的非線性負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷等大量投運(yùn)，如煉鋼電弧爐、電氣化機(jī)車運(yùn)行等，會(huì)使公用電網(wǎng)產(chǎn)生大量的諧波干擾，產(chǎn)生電壓擾動(dòng)、電壓波動(dòng)與閃變等。
11月2日，華南理工大學(xué)電能質(zhì)量與節(jié)能研究所副所長曾江在公開演講中，提到了美加大停電等重大停電事故，并分析了雷擊、臺(tái)風(fēng)、大范圍污染、高溫等作為風(fēng)險(xiǎn)因素對于電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響。
備受關(guān)注的電壓質(zhì)量
10月23日，在重慶市巴南區(qū)接龍鎮(zhèn)荷花村六陽社，村民余國彬看著不遠(yuǎn)處正在放線的供電員工，臉上就帶起了笑：“變壓器換了，電線也粗了，這下高峰期用電也能放心了。”
六陽社是個(gè)山里的小村莊。近年來,隨著生活水平不斷提高，村里各家各戶都置辦了不少大功率家電，在用電高峰時(shí)出現(xiàn)了時(shí)段性的低電壓現(xiàn)象。余國彬說，這使得好多機(jī)器開不起來，打米、加工農(nóng)作物都很困難，現(xiàn)在新增了變壓器，還改造了線路，用電問題能解決了。
通常，電能質(zhì)量問題主要反映為電壓質(zhì)量問題。各地供電企業(yè)都在積極治理低電壓，提升供電的電能質(zhì)量。此外，電壓質(zhì)量問題還得到了更廣泛的關(guān)注。中國電子科技集團(tuán)29所的研究人員徐忠曾闡釋“電壓暫降”帶來的影響。“電壓暫降”是指供電電壓有效值短暫降低，隨后恢復(fù)正常的供電現(xiàn)象。一些高科技設(shè)備對電壓變化很敏感，短時(shí)的供電中斷或電壓有效值下降往往會(huì)造成設(shè)備不正常運(yùn)行，發(fā)生停機(jī)等事故。
引起電壓暫降的主要原因是電網(wǎng)或用電設(shè)備因雷擊、外力發(fā)生短路故障，一些用電設(shè)備(如電動(dòng)機(jī))啟動(dòng)或突然加負(fù)荷也會(huì)造成電網(wǎng)電壓瞬時(shí)下降。電壓暫降會(huì)引起敏感控制器不必要的動(dòng)作(引起跳閘)，造成包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)失靈、自動(dòng)化裝置停頓或誤動(dòng)、變頻調(diào)速器停頓等;引起接觸器脫扣或低壓保護(hù)啟動(dòng)，造成電動(dòng)機(jī)、電梯等停頓;引起高溫光源(碘鎢燈)熄滅，造成公共場所失去照明。
對此，中國電力科學(xué)研究院工程師李濤永向記者介紹說，評價(jià)電能質(zhì)量的所有參數(shù)都是重要的，但不同用戶、不同用電設(shè)備對電能質(zhì)量的關(guān)注方面不同。他舉例說，供電的電壓質(zhì)量是否處于規(guī)定的理想范圍內(nèi)，可影響用戶設(shè)備是否能夠正常運(yùn)行，但普通居民客戶用電設(shè)備比較單純，一般不會(huì)受到影響，而計(jì)算機(jī)存量大的信息中心對電能質(zhì)量中的電壓暫降、暫升、短時(shí)中斷就比較關(guān)注，一般都配置不間斷電源(UPS)以防止此類問題發(fā)生。
不可忽視的諧波污染
你家里的電燈有沒有忽明忽暗的現(xiàn)象?如果已排除其他原因，那么這種現(xiàn)象有可能是由諧波污染造成的。而電視機(jī)、洗衣機(jī)等已相當(dāng)普及的家電，有可能就是諧波源之一。
專家解釋，非線性負(fù)荷從電網(wǎng)吸收非正弦電流，引起電網(wǎng)電壓畸變，通稱為諧波源。諧波引起電壓波動(dòng)和閃變產(chǎn)生脈沖磁場，使用電設(shè)備受到高能量沖擊，*直觀的感覺就是引起如上述照明燈光閃爍等問題。
江蘇電力科學(xué)研究院、重慶電力科學(xué)研究院等專業(yè)機(jī)構(gòu)的研究人員在接受記者采訪時(shí)均表示，近年來，隨著人們對可再生能源的利用日漸重視，風(fēng)能、太陽能等清潔能源發(fā)電的規(guī)模和速度日趨增大，此外，高速電氣化鐵路不斷投入運(yùn)營，鋼鐵企業(yè)大容量電弧爐和軋機(jī)等沖擊性負(fù)荷日益增加，這些都使得電網(wǎng)的非線性、非對稱性和波動(dòng)性問題日趨嚴(yán)重，直接影響到電網(wǎng)電能質(zhì)量及對客戶的供電質(zhì)量。
李濤永也認(rèn)為，客戶側(cè)的非線性電力設(shè)備的比例逐漸增大，成為引起電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題的主要原因之一。如熒光燈、計(jì)算機(jī)、變頻設(shè)備、整流設(shè)備、不間斷電源、開關(guān)電源、電弧爐、焊接設(shè)備、電梯、復(fù)印機(jī)等的使用都會(huì)污染電網(wǎng)電能質(zhì)量。這些非線性負(fù)載所產(chǎn)生的大量諧波電流涌入電網(wǎng)，導(dǎo)致電壓波形發(fā)生畸變現(xiàn)象。他向記者介紹，電能質(zhì)量涉及供電企業(yè)和電流用戶兩個(gè)方面，這兩方面互為影響，兩者在電力系統(tǒng)中以公共連接點(diǎn)(PCC)為連接紐帶。供電企業(yè)提升供電的電能質(zhì)量，為客戶提供上等供電服務(wù);同時(shí)，客戶的非線性負(fù)荷能給電網(wǎng)帶來電壓畸變，因此負(fù)載的諧波電流由用電客戶負(fù)責(zé)，并不得超過規(guī)定值，這反映的是用電質(zhì)量。
有關(guān)資料表明，諧波會(huì)惡化電能質(zhì)量指標(biāo)，降低電網(wǎng)可靠性，增加電網(wǎng)損失，縮短電氣設(shè)備的壽命，在一些情況下還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量降低，數(shù)量減少。李濤永舉例說，工廠大型流水線一般就會(huì)對諧波、閃爍等比較關(guān)注，因?yàn)檫@些問題會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障率上升，影響生產(chǎn)效率。諧波污染是國際公認(rèn)的電網(wǎng)公害，對諧波的治理不容忽視。

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