维普资讯 http://www.cqvip.com 队ＲＴ ＴＨＲＥＥ：吴 ｃ主滨滴 秦卫国 （天津港电力有限公司天津３００４５６） 天津港电力系统电能质量及控制 【■要】以天津港电力系统为例，分析了电能质量的指标，指出了天津港电力系统电能质量及控制的 手段和对策，提出电网的电能质量需要供用电双方携手合作改善电网的电力品质，保证电网的安全和 用户用电的安全、可靠，提高电能利用率。 【关冀词】天津港电力系统电能质量电网 伴随着天津港的发展，天津港供电系统也面临着前所 针对天津港港口作业的特点，天津港供电系统中用户 未有的机遇与挑战。随着技术的进步和港口生产自动化水 使用的电能质量指标主要有以下几个方面：电压偏差，电 平的提高，港口的用电负荷不断增长，电网中的各种非线 压三相平衡度，谐波干扰含量。 性负荷也不断增加，造成电网电能质量不断下降，同时对 当然针对电能指标还有其他一些如频率等标准，这些 电能质量及供电服务提出了更高的要求。在这样的环境背 指标由于在天津港系统中不明显或不可控制，在此不多做 景下，探讨电能质量的控制具有很大的现实意义。 探讨。 １ 电能质量的指标 ２天津港电力系统电能质量分析及控制对策 ２．１ 电压偏差 收稿日期：２００７－０４—２３ 电压偏差主要包含电压跌落和电压上升２种情况，天 局规定的６８种优先控制污染物之中，没有发现取代苯酚、 ［２］黄梅芳．福州市饮用水源地有机物污染分析及其对策 有机氯和有机磷农药类物质。 ［Ｊ］．化学工程与装备，２００６（４）：５０—５３． 滨海新区水源地水体中ＳＶＯＣ物质的平均含量为 ［３］邢凤琴，张志强，杨贤智．河水中半挥发性有机物测定 ２．７Ｏ ｕ ｇ／Ｉ，在国内处于中等污染水平，Ｄ１水源地污染相对 方法的研究［Ｊ］．同济大学学报，２００１，２２（２）：１０—１２． 严重，超过收集文献中所有研究区域的最大测定值。多环 ［４］沈幸，刘云，鲜放鸣，等．太湖水源地水体中半挥发性 芳烃的平均含量为３５．— ４ ｎｇ／Ｉ，与国内其他地区的研究成果 有机物的监测［Ｊ］． 环境污染与防治，２００６，２８（５）： 进行比较，污染程度相对较轻。 ３９６－３９８． ３－２建议 ［５］魏爱雪，赵国栋，蒋国霖，等．马尾开发区饮用水中有机 ３．２．１ 将具有毒性的微量有机物监测纳入滨海新区水源 污染物评价［Ｊ］．环境科学丛书，１９９２，１３（３）：６３－６７． 地的常规监测中，全面掌控水质变化情况，建立健全有机 ［６］胡冠九，周春宏，厉以强，等．江苏省饮用水环境安全 物监控机制，定期发布水源地水质安全报告。 问题及对策研究［Ｊ］． 中国环境监测，２００５，２１（５）： ３ｌ２＿２开展饮用水源地规划工作，划定水源保护区，严格 ４９－５１． 保护区内的环境管理。 ［７］朱利中，陈宝梁，沈红心，等．杭州市地面水中多环芳 ３ｌ２．３完善环境质量标准体系，将微量有机物纳入标准体 烃污染现状及风险［Ｊ］． 中国环境科学，２００３，２３（５）： 系，严格控制各种污染源的有机物排放。 ４８５－４８９． ３ｌ２－４开展有机物综合评价技术和预警系统的研究，利用 ［８］彭华，李明，王玲玲，等．河南省主要城市饮用水源水 “３Ｓ”技术，建立饮用水源地有机物的控制体系。■ 中多环芳烃污染状况的研究［Ｊ］． 中国环境监测， 参考文献 ２００４，２０（３）：１ ７—１９． ［１］谭培功，于彦彬，蒋海威，等．大气中半挥发性有机物 ［９］李红莉，李国刚，高虹，等．南四湖水中多环芳烃的分 的测定与来源分析［Ｊ］．中国环境监测，２００４，２０（１）： 析及分布研究［Ｊ］．化学分析计量，２００６，１５（６）：３２—３４． 】７－２０． ２１ 维普资讯 http://www.cqvip.com ＰＡ盯ＴＨＲＥＥ：昊讵滨海 一Ｔ天Ｊ 津 ｚ科Ｊｌ技ｚ ∽ｏ— ｍｚｏｍ印１－ｍｏ工ｚ０Ｌ０ｏ、， 表由于谐波的干扰会造成计量失准，严重时会导致计量混 乱，影响电能的计量收费和考核。由于用户设备均是按照 工频设计考虑，谐波高频率会造成这些设备出现不明原因 的损坏或运行故障，如计算机的屏幕抖动、各种设备的电 源故障等。 ２．３．３谐波的治理与控制谐波存在诸多危害，但是谐波 在电力系统中是不可能完全消除的，只能通过各种手段将 津港系统主要供配电方式是１１Ｏ ｋＶ（３５ ｋＶ）—６ ｋＶ一４００ Ｖ 这样一个电压序列，用户使用的电压级别主要是６ ｋＶ和 ４００Ｖ ２个电压等级。我公司１１０／６ ｋＶ变压器采用了自动 控制的有载调压变压器，在１ １０ ｋＶ或６ ｋＶ系统电压产生 变化时能够及时调节变压器一二次线圈比，基本可以保证 ６ ｋＶ电压的波动在一个比较小的范围内，不会对用户使用 产生较大影响。电压波动比较突出的集中在４００Ｖ系统 上，天津港范围内６／０．４ ｋＶ变压器采用的均是无载调压变 压器，在正常供电过程中不能完成电压的调节。考虑到港 口作业机械单台大负荷，线路压降比较大的特点，我们 ４００ Ｖ供电一般采用稍微过电压供电的方式，即变压器二 次出口电压在一次６ ｋＶ电压基本稳定的情况下比正常电 压稍高。这样当港口机械作业时，减掉线路压降，能够使其 工作电压稳定在３８０Ｖ附近，从而保证正常使用。由于港 口装卸机械工作的特点是不连续的，其电机反复的启 动——停止——制动——停止，这就造成了负荷的剧烈波 动，从而使用户侧电压会产生不断的变动，对一些精密的、 要求电压波动比较小的设备产生不良影响。针对这些情 况，在实际工作中我们采取如下对策： ２．１．１ 要求电压稳定的设备其电源由变电所单独引入，采 用独立的６／０．４ ｋＶ变压器供电，这样可基本避免生产机械 负荷波动的干扰。 ２．１．２针对小负荷精密设备可采用外接稳压电源供电。 ２．２电压三相平衡度 由于天津港口主要负荷是码头作业机械，绝大部分功 率消耗在三相异步电机上，因而在大尺度上三相基本平 衡，不平横大多是小范围内由于单相设备三相分配不均造 成的，实际工作中加以注意三相负荷平均分配，就不会产 生较大影响。 ２．３谐波含量 供电系统中的谐波一直是一个重要的电能质量问题， 同时也是近几年来在天津港供电系统中越来越突出的问 题。 ２．３．１ 谐波的产生谐波存在于电力系统的发、输、配、 供、用各个环节，可产生于发电机三相不对称、铁芯不均 匀、变压器铁芯饱和等方面。发电机和变压器由于制造工 艺等原因，不可能做到三相完全一致，会产生谐波，但一般 都很小，不会对供配电、用电产生较大影响，主要的谐波源 一般是产生于用电设备，如晶闸管整流设备、变频设备、充 气电光源及小型电器设备的调压整流元件，针对港口用电 特点，由于大型港口机械数量众多、功率大，而且随着技术 进步，大量采用了交——直——交或交——交变频器调 速，这是天津港供电系统中最主要的谐波源。 ２．３．２谐波的危害谐波经过傅立叶分解后可得到３、５、 ７、１ １……等高次谐波，会对供配电系统、电气计量、通讯系 统、用户设备等各方面产生不良影响。供电系统中大量电 磁感应继电器、综合保护装置等等，容易受到谐波的干扰 而误动或拒动；系统功率因数补偿因谐波的干扰、震荡会 产生谐波过流或谐波过压，严重情况下会击穿电容、烧毁 电抗；变压器会造成变压器损耗增加，噪音增大：电能计量 其控制在一个较低的水平上。国家标准ＧＢ／＿ｒ １４５４９—９３ 对谐波定义、测量、计算有明确的规定，对不同等级电压系 统可以允许的谐波含量也有规定如表１所示： 表１ 不同等级电压系统允许的谐波含量 电网标称 电压总谐波 各次谐波电压含有率（％） 电压（ｋＶ） 畸变率％ 奇次 偶次 Ｏ．３８ ５．Ｏ ４．Ｏ ２．Ｏ ６（１０） ４．Ｏ ３．２ １．６ ３５（６６） ３．Ｏ ２．４ １．２ １ １Ｏ ２．Ｏ １．６ Ｏ．８ 要想很好地将谐波控制在国家标准规定的范围内，首 先要加强宣传，对此电力主管部门有着不可推卸的责任； 其次要促使供用电双方密切合作，明确谐波治理是一项互 惠互利的举措，并且要根据谐波产生、传播的特点针对各 个环节综合治理。 从用电单位电气设备来讲，要加强对已有设备的改 造，根据具体情况采取相应的隔离、补偿或减小谐波措施， 新采购设备要考虑其谐波含量，尽量选用谐波较小的设 备，不能把谐波问题看做只是电力管理部门的事情。 对电力部门来讲，首先要对所辖电网进行正确的分 析、测量，达到明确了解谐波产生的位置和含量，评估用户 用电设备是否产生超标的谐波污染。同时也要加强谐波的 治理，适当加装滤波设备，减小网络谐波的含量和传播。 我公司近几年来，已加强了对谐波的监控，根据观测 监视的谐波数据，在北疆港区的一、三、八、九变电所等处 已安装了７套４００Ｖ级别滤波装置，滤波容量约１ ０００ ｋＶＡＲ，达到谐波就近消除，避免向上级电网传递的效果。 其他变电所也在日常工作中进行着监视测量，还有部分谐 波较大的变配电所也将逐步进行治理。我们所采用的滤波 装置是可控硅电流过零点投切控制技术，根据谐波容量、 谐波分析数据，天津港电网中主要的谐波干扰是由５、７、 １ １次谐波构成，我们通过合理配置滤波器的电容电感比 值，使其针对５、７、１ １次谐波频率（２５０ Ｈｚ、３５０ Ｈｚ、５５０ Ｈｚ）对地交流阻抗变小，达到滤除谐波的目的，同时对工频 ５０ Ｈｚ频率呈现容性，达到电容补偿的目的，可控硅投切跟 踪时间为４０ ｍｓ（工频２个周波），经过运行试验效果良 好。 综上所述，电网的电能质量是供电企业能否为广大用 户提供良好服务，用户能否安全可靠使用的前提条件，需 要供用电双方携手合作改善电网的电力品质，保证电网的 安全和用户用电的安全、可靠，延长用户设备的使用寿命， 降低损耗，提高电能利用率。●