能源技术与管理 １５４ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－９９４３．２０１４．０３．０５９ ２０１４年第３９卷第３期 Ｖｏ１．３９ Ｎｏ．３ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 影嫡电能质量的因素分析及其改善 冀连甫 （霍州煤电集团三交河煤矿，山西临汾０４１０００） 要］ 为给煤矿供电系统提供可靠的电能以及设法改善电能质量，从电压波动与闪变、谐 波、瞬态电压、频率偏差等几个方面分析了其对供电系统中电能质量的影响，提出 合理选择变压器的分接头、线路出口加装限流电抗器，采用电抗值最小的高低压配 电线路、大型感应电动机带电容器补偿，采用电力稳压器稳压、安装消谐及无功补 偿ＳＶＧ设备等几个方面来消除对电能质量影响的技术，从而使系统电能质量得到 改善，使系统更加安全稳定。 ［关键词］ 电能质量；谐波；电压偏差；影响 ［中图分类号］ＴＭ１３［文献标识码］Ｂ［文章编号］ ［摘１ 概述 起人的视觉疲劳和不适，产生烦躁情绪，降低工作 效率和生活质量进而影响视力；②使电视机画面 亮度频繁变化以及垂直和水平幅度摆动；③电动 机转速不稳，影响产品质量以及设备本身安全运 行；④对电压波动敏感的工艺过程或实验结果产 生不良影响；⑤导致电子仪器、计算机系统、自动 控制设备以及办公自动化等设备受损害；⑥导致 以电压相位角为控制指令的系统控制功能紊乱， 电力电子换流器换相失败等。某矿井３８０ Ｖ变电 站５ 进线段的电压等级为６ ｋＶ，基准短路容量为 １０．０ ＭＶＡ，最小短路容量为３．２ ＭＶＡ。自１２— 在供电系统中，由于用电系统的电流、电压等 指标的偏差致使设备出现故障的问题即为电能质 量问题。目前，随着大量电子功率器件及装置在煤 矿企业电网中被广泛应用，这些设备在给生产带 来节能和高效的同时，也对供电网络的电能质量 造成了严重污染。如由于上下两级谐波来源的共 同作用，将对电网中用电设备的正常使用带来隐 患，轻则增加耗能，缩短设备的使用寿命，重则导 致电网中的各种电气设备不能安全经济运行，造 成严重的用电事故。因此，改善供电网络的电能质 量已成为煤矿电网电力管理中所必须解决的现实 问题 ２９Ｔ１６：００－－１２—３０Ｔ０９：００对其闪变及电压偏差测 试结果如表１、２所示。 表１某变电站３８０ Ｖ ５ 进线段闪变测试结果 参数 最大值最小值平均值９５％值国际值结论 ２影响电能质量的因素及改善方法 ２．１ 电压波动与闪变的影响及其改善 电压波动的原因多种多样，其危害均是通过 电网电压波动或电源的短时消失使煤矿安全生产 受到影响的…。其主要表现在：①照明灯光闪烁引 表２某变电站３８０ Ｖ ５ 进线段电压偏差测试结果 由表１、２数据分析可知，５ 进线段的３相长 时闪变和短时闪变不满足国标要求，且电压偏差 的主要表现为电压偏高，正偏差超出了国标的上 限值，因此，要对电压波动与闪变进行有效的控 制，首先要准确地提取出波动信号，通常将波动电 压看成以工频额定电压为载波、其电压的幅值受 频率范围在０．０５～３５ Ｈｚ的电压波动分量调制的 调幅波。要控制电压闪变与波动，可以合理选择变 压器的分接头、线路出口加装限流电抗器、采用电 抗值最小的高低压配电线路、大型感应电动机带 电容器补偿、采用电力稳压器稳压。以上方法都可 以在一定程度上改善和提高电能质量。 ２０１４年６月 Ｆｅｂ．，２０１４ 冀连甫影响电能质量的因素分析及其改善 １５５ ２．２谐波对设备的影响及其改善 线性负荷多少会向供电电路中注人谐波，导致电 网中设备破坏、使用寿命降低，图１、２为某变电站 的电流谐波测试图。 谐波是从电能开始使用时就影响电能质量的 问题之一，实际中使用负荷并不是都是线性的，非 一Ｈ１一｝｛５一Ｈ７一Ｈ１１…Ｈ１３ Ｈ１７ ＴＩＭＥＰＩ ＯＴ一谐波Ｉ１ 【ｌ— ，ｊ － — ＿■ Ｉ｝ ’ｒ ’， ＾ ．一 ■１ ｌ ：Ｊ １ ｌ ｌｔｌｌｌｌｌ ｌｉｔ ｌ ｔ … ｉ ｌ 鳓 ｆ … 。 …ｌ ｌ ■ｄｌ・一 ‘－＿■＿一－＾．一 ．． Ｉ‘Ｉ ．．ｔ 嘲 Ｔ１６：３９：１３ Ｔ１８：￣：１３ Ｔ１９：３９：１３ｑ２１：￣：１３ Ｉ＂２２：３９：１３ Ｔ００：￣：Ｉ３ ＴＯ１：３９：１３ Ｔ０３：０９：１３ Ｔ０４：３９：１３ Ｔ０６：￣：１３＇１０７：３９：１３ ｒＤ９：０９：１３ Ｔ１￣３９：１３ 图１ 变电站３８０ Ｖ ５ 进线段电流总谐波畸变率变化趋势 Ｔ１６：３９：１３ＴＩ８：（）９：１３Ｔ１９：３９：１３ 眩１：ｏ９：１３ Ｔ２２：３９：１３ ｒＤ０：ｏ９：ｌ３＇１＇０１：３９：１３ １１ｏ３：ｏ９：１３Ｔ０４：３９：１３Ｔ０６：￣：１３Ｉ＇０７：３９：１３Ｔ０９：￣：Ｉ３ ２０１３—０１—２９Ｔ１６：３９：１３—一０１—３０ＴＯ９：４０：０１ 图２变电站３８０ Ｖ ５ 进线段基波及主要谐波电流波形 由图１、２可知，此变电站存在较严重的谐波 污染，同时由于电动机的无功冲击，使得系统总功 低，引起频率下降，从而影响企业安全生产。 率因数偏低。因此，应尽快安装消谐及补偿设备， 并对现有的无功补偿装置进行改造。可以采用先 进的无功补偿装置ＳＶＧ，实现无级分相调节无功 功率，同时响应时间快，可以保证电网安全运行， ３结语 提供可靠的电能以及设法改善电能质量，对 于电网的安全、经济运行，保障企业设备的安全完 好、降低能耗都有重要的意义。综上所述，由于无 功波动与谐波对电能质量的影响较为严重，因此 同时提高系统功率因数，减小电费的支出，消除谐 波污染，减小变压器损耗和线损。 ２．３其他方面的影响因素 应在进线端安装能自动跟踪补偿无功和谐波的 ＳＶＧ装置。在补偿无功的同时滤除的谐波，使其 在变压器上的损耗也大大减少，增加变压器的使 用寿命和带载能力。同时改善系统电能质量，使系 统更加安全稳定。 ［参考文献］ ２．３．１瞬态电压对电能质量的影响 瞬变电压又称为瞬时脉冲或突波，电压瞬变 可能是由闪电引起的，也可能是由于投切电容器 组等操作产生的开关瞬变Ｅ 。瞬态电压会增加电 网的谐振，造成瞬态高电压、大电流。电子设备运 行中，电压的瞬态变化将作为一个扰动信号输入 而产生效应，特别是当电压的波动幅度很大时，数 控装置可能出现数字乱跳、动作紊乱的现象，加速 电器设备老化，缩短使用寿命。 ２．３．２频率偏差对电能质量的影响 ［１］孙树勤．电压波动与闪变［Ｍ］．北京：中国电力出版 社，１９９８． ［２］郭上华．电压波动和闪变的检测与控制方法［Ｊ Ｊ．继电 器，２００４，３２（３）：４５—４６． ［作者简介］ 冀连甫（１９７８一），男，助理工程师，毕业于太原理工大 频率偏差主要是由发电机有功出力与有功负 荷不平衡导致的，电力系统频率偏差的允许值为 ０．２ Ｈｚ。频率偏低将引起交流电动机转速相应降 学阳泉学院，现任霍州煤电集团三交河煤矿机电科副科 长，长期从事矿井机电技术管理工作。 ｆ收稿日期：２０１４—０１一ｌ７］