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山区电网电能质量问题解决总结
2017-10-19 13:32:19  作者:吕春美等  来源:中国设计师网  
  •   随着电力电子技术的广泛使用,诸如家用电器的普及、工业电弧炉的使用以及电气化铁道的发展,使电网主要负荷日趋非线性化,导致电网电能质量日趋下降,因电能质量引起的纠纷和电网安全问题也时有发生。高耗能企业的迅猛发展,对电网的安全、稳定、优质和经济运行构成潜在的威胁。

    本文相关专题:农网电能质量现状

  丽水电业局 吕春美

  宁波电业局 王洪军

  丽水华数数字电视有限公司 汤金生

  1 概述

  随着电力电子技术的广泛使用,诸如家用电器的普及、工业电弧炉的使用以及电气化铁道的发展,使电网主要负荷日趋非线性化,导致电网电能质量日趋下降,因电能质量引起的纠纷和电网安全问题也时有发生。高耗能企业的迅猛发展,对电网的安全、稳定、优质和经济运行构成潜在的威胁。

  2 丽水山区电网电能质量现状

  2.1 网架结构薄弱,供电可靠性差

  丽水山区电网网架薄弱,全市220kV内环网仍未形成,N-1的问题还非常突出,据不完全统计,电网3类N-1问题主变有22台,占总数的40%,4类N-1问题主变16台,占总数29.1%,16座110kV及以上变电所目前还是单变,占总数的43.2%。配电网比较薄弱,线路间联络差,互供能力不足。农村电网薄弱,供电损耗高,可靠性低,除了莲都局的城网手拉手比例达98.24%,其余各局配网的手拉手比例都非常低,龙泉最低,手拉手比例只有18.57%,其次是景宁34.69%,除了莲都、松阳、青田以外,手拉手比例都在70%以下。所有县局都未实现配网自动化或馈线自动化,电网抵御自然灾害能力不强,2008年的冰灾给电网造成的重创我们还记忆犹新,电网备用容量不足、长时间处于绷紧的状态,不同电压等级电网转供能力不强,大面积停电的风险始终存在。部分变电所设备陈旧,对电网安全和可靠供电造成影响,大量基建、技改、大修项目使得电网运行方式变化频繁,增加了电网安全运行和可靠供电的风险。

  2.2 局部区域受小水电和非线性负荷影响,电压质量低

  全区水电资源丰富,负荷与水电分布的不均匀以及电源支撑点少、供电线路长等原因,使得电网在丰水期变为电源端呈高电压,丰水期负荷不能就地消化,大量有功无功倒送大网,功率因数合格率低,枯水期成为负荷端呈低电压,受地区性水电站开停机影响电压波动较大;单线单变结构变电所在110kV线路检修或主变停运时,部分县局电网就脱网运行,由水电或者单条35kV、10kV线路供电,电压无法调节;另外变电站负荷之间的互带,长线路、重负荷致使用电高峰时,一些地区的电压较低。丽水市用电主要集中在高能耗的黑色金属冶炼加工业中,这些用户在电价杠杆的调节下用低谷电较多,而水电站(尤其是径流电站)业主受经济利益的驱使,日发夜停,导致全区最高负荷基本出现在谷时段,一天当中高峰时段电压偏高,低谷负荷时电压偏低的现象。电压波动大,调节手段缺乏。

  近年来,随着丽水工业经济的快速发展,使用中频炉和电弧炉等非线性负载的高耗能工业企业增加较快,局部地区谐波污染严重,危及电力系统和用电设备的安全运行,对丽水电网的供电电能质量造成较大影响。元立集团第二炼钢厂曾发生因谐波超标而造成四台5000kVA炉变损毁的事故,云和县也曾发生成片居民电度表烧毁的事故。电力部门虽加大了用户谐波治理力度,效果明显,但随着政府招商引资力度加大以及新的产业政策所倡导的节能型电弧炉在电网中大量应用,使得谐波治理工作又面临新课题。由于电弧炉所引发的电能质量问题治理费用高,以及电弧炉和中频炉在电网中并存所引起的谐波、电压波动和闪变等问题,加大了用户谐波治理的复杂性,谐波治理投资大、周期长,因此进度慢,使得电网电能质量短时间内难以得到较大程度的提高。另外,新上变电所电容器未根据实际负荷情况合理配置容量和串抗,新设备、新技术在电网上运用率低,动态调节能力缺乏,也在一定程度上影响了电网的电能质量的进一步提高。

  此外,用户无功补偿和谐波治理设备的运行维护管理缺乏实时跟踪和监督,以及用户力率考核标准过低与电网要求相差较大,电力部门在采取提高功率因数的措施上就显得很被动,用户在提高力率方面也显得不积极,甚至不配合。使得电网的电能质量提高受到一定程度的制约。

  2.3 低电压和延时送电问题不同程度存在

  从95598反馈的信息统计可知,2011年,全市记录有客户抱怨的延时送电次数合计达到33次(不包括已发生延时送电但客户没有投诉抱怨的事件),全市平均延时送电率达到了6.83%,全市客户来电反映电压低的次数共有27起。

  3 提高电能质量的措施

  3.1 提高认识、加强领导,建立健全组织机构和管理标准

  提高对电能质量的认识,加强组织领导,把提高电能质量工作摆到节能减排和安全生产的突出位置,完善组织机构,健全管理标准,明确各相关单位的职责,全员、全过程参与监督。

  加强与政府部门的沟通,依靠政府,争取政策扶持和资金补助,全力推进谐波治理工作。加强宣传,提高用户对谐波危害性的认识,建立谐波治理激励制度,在用电紧张实行有序用电期间,优先安排谐波达标用户的用电,限制谐波源用户用电,对治理工作开展得好的县(市、区)经贸、电力部门及相关单位予以表彰和奖励。

  3.2 技术和管理措施并举,提高供电可靠性

  提高供电可靠性是提高电能质量的重要前提。电力系统从发电厂、变电站、输配电线路到电力用户,有成千上万的设备及其控制和保护装置,它们分布在各种不同的环境和地区,随时都有可能发生不同类型的故障或事故,影响电力系统正常运行和用户的正常供电。

  各种故障和事故造成的用户停电,都使得供电可靠性下降,给电力用户造成不同程度的损失。轻则造成用户生产的产量下降,质量降低,严重时甚至造成设备损坏,例如,高炉停电超过30min,铁水就要凝固,造成炉体报废,引起重大损失。突然发生的停电更会威胁人身安全,例如,煤矿矿井突然停电时,使风机停转,井下风量不足,空气中瓦斯气体含量过高,引起窒息的人身事故。因此,停电会给社会造成经济损失,同时也会给人们日益提升的生活需求带来极大的不便。

  可靠的电力供应是确保经济社会正常运转、提高产品质量、减少经济损失的重要途径,是实现经济社会又快又好发展的基础。同时可靠性指标也是体现电力企业管理水平、设备运行水平的重要依据。

  要做到可靠供电,设备是基础,管理是关键。充足的电源、完善的网架、先进的设备装备水平是提高供电可靠性的基础;完善并落实相关制度,统一规范管理是提高供电可靠性的关键。因此,提高供电可靠性与系统可靠性,必须落实加强可靠性管理的各项技术和管理措施。建立完善可靠性管理组织机构,以深化优质服务为出发点,带动企业在电网规划、电网建设和改造、生产计划、电网运行、营销管理等环节推行全员和全过程可靠性管理理念,大家齐抓共管,全过程、全方位地贯彻可靠性管理要求,减少因流程不畅、协同配合欠缺、管理不到位等原因引起的重复停电、停电时间过长等问题,借助数据统计、分析水平提高,使管理形成一个正确反馈的闭环,提高可靠性水平。在当今全球社会经济高速发展的形势下,提高供电可靠性已成为全社会众多方面客观而迫切的要求,具有十分重要的现实意义。

  3.3 加强电网无功电压和用户谐波治理管理,提高电能质量

  据国际会议报告介绍,在美国每年由于电能质量下降所引起的经济损失高达数百亿美元。劣质电能质量引发电网大面积停电,造成用户生产力下降,其社会影响和经济损失是相当严重的。人们已经开始认识到,电力部门只要将电能“如数”地传输给电力用户,并且保证一定的供电连续性即可满足需求的想法是很不完善的,电力系统运行和工业生产过程对电能质量的要求正在逐步扩大和深化,提高电能质量已经成为保证供用电系统安全稳定运行的基本要求。

  提高电能质量,首先,要掌握电网状况。要通过对电网的调查、分析、监测和评估,摸清系统的状况、污染的严重程度、污染源的位置及污染的特性。同时,要逐步建立和健全电能质量在线监测网络,实施定期检测和长期监测相结合的方式,并根据实际监测的结构绘制出电能质量污染分布图。以对电网的电能质量状况有一个清晰的了解。

  其次,要积极加强管理。积极加强电能质量的管理工作,制定针对性的管理制度和相关办法。根据电网电能质量遭受污染的情况,区分污染类型、强弱程度,根据轻重缓急和预防为主的原则制定整治计划。同时,采取必要的措施和手段,力求做到新的污染不再产生,对已存在的电能质量污染分布情况及污染源做到心中有底,并积极组织力量,做到有计划、有步骤地重点突破和综合治理。

  第三,实行分级管理和目标管理,明确各部门工作职责及责任人,使电能质量管理工作落到实处,保证电能质量的提高。同时,强化电压质量和无功电力管理,紧紧抓住无功平衡和无功补偿这项基础工作。合理配置电网无功补偿设备,提高功率因数和降低线损。在各级电网实现区域无功优化运行工作,开展无功优化补偿试点县建设。开展发电机进相和高功率因数运行。做好全网无功电压规划和谐波治理规划。加大对电能质量管理的资金投入,进一步规范电能质量管理,在管理的深度和管理的层次方面狠下功夫,严格落实电能质量管理责任。

  第四、多方共同努力提高电能质量。电网的谐波治理工作是一项系统工程,需要政府、供电企业、谐波源用户、治理厂家、谐波设备制造厂家等部门的通力协作、密切配合。供电部门有责任向用户宣传维护电网电能质量的重要性,宣传电能质量受到用电设备污染后对公用电网和用户自身用电造成的影响和危害,宣传贯彻“谁污染,谁治理”的原则和引导、协助电力用户制定和落实电能质量污染的治理方案、技术措施等。在确保电能质量提高的前提下,加强非线性负荷对公用电网污染的预防措施和治理,关注并积极配合敏感负荷与严格负荷的电力用户提出的电能质量指标的需求,并积极采取措施满足电力用户电能质量的需要。对电力系统电能质量有特定需求的电力用户,要么由供用电双方共同承担提高电能质量的设施建设费用,要么实行优质优价的电价机制,才能从根本上解决实际问题。当前,一些重要的电力用户为保证优质的不间断供电,往往自己采取措施,如安装不间断电源(UPS)等,但这并不是经济合理的解决方法。根本的出路在于供电企业、用电企业和电力设备制造商能共同协调,齐心协力解决电能质量问题。电力设备制造商要提高设备质量,提高技术水平,分析设备产生电能质量污染的原因、研究污染机理和提出解决对策。总之,只有发、供、用各方共同建立强烈的电能质量意识、责任意识,才能有效提高电能质量水平。

  综上所述,提高电能质量,是增强用电效率、降损节能、改善电气环境、提高国民经济的总体效益以及工业生产可持续发展的技术保证;时至今日,电力工业面向市场经济,引进竞争机制,以求最小成本与最大效益,电能质量的优劣已经成为电力系统运行与管理水平高低的重要标志,提高电能质量,是保证电力系统自身可持续发展的必要条件。

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  作者简介

  吕春美,女,浙江松阳人,高级工程师,丽水电业局从事无功电压、电能质量技术管理工作。

  王洪军,女,宁波电业局,工程师,研究方向为电力系统管理。

  汤金生,男,浙江松阳人,工程师,丽水华数数字电视有限公司,从事技术管理工作。

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