分析如何优化电力设计降低电能污染

王康雷

（广西百源供电设计有限责任公司 广西南宁 530022）

分析如何优化电力设计降低电能污染

王康雷

（广西百源供电设计有限责任公司 广西南宁 530022）

随着我国工业化水平的不断提升，电能的需求也在增加，但是电力供应的过程中造成了严重的电能污染问题，严重影响了我国电力的正常运转。所以本文将对电力设计的优化工作展开分析，通过积极的措施科学治理电能污染。

电力；优化设计；电能污染

社会在日益进步，人类因此面临着巨大的污染威胁，其中电能污染[1]进一步促进了人们的环保意识觉醒。电能污染，是指电力设备在运行过程中通过电磁环境问题对周边环境造成的不良影响。随着社会的快速发展，生活、生产中不断增加非传统的用电设备，在这些非传统的用电设备中诸如计算机、节能荧光灯系统采用不间断的电源负载、晶闸管直流整流驱动以及变频的驱动设备等等，都在一定程度上加剧了电网内部的电能污染，一方面大大降低了电能的传输质量，另一方面给供电设备也带来了巨大的损害，其受害的最终还是居民用户，如果情况危险的情况下就会造成巨大的火灾事故。

1 当前我国的电力设计发展现状

电力设计是电力工业的辅助作业，因此电力工业的发展会与电力设计的发展紧密相关，作为我国的国民经济发展的重要支撑产业和公用事业，电力工业具有举足轻重的地位，20世纪80年代以来，随着我国能源化和工业化的不断发展，我国正在经历一个电能代替非能源与用电范围不断扩大的过程，电能在我国的终端能源消耗消费结构中所占的比例在不断上升，经济的发展和人民的生活、企业的工业生产对电力的依赖性也越来越强。

2 电能污染分析

2.1 暂态的电能污染

所谓暂态的电能污染就是指电网在运行和操作中出现的电力系统冲击的情况以及系统内部发生故障的问题，也有可能是由于电网遭受了巨大的外来侵袭干扰，暂态电能污染的主要判断依据就是电能发生脉冲、电能突然间中断以及电能发生浪涌的情况、从这些不同的性能指标可以看出，电源污染是静态电能污染的主要来源。所以通常情况下，电源的污染主要表现为三相不平衡、浪涌冲击以及雷击和电压值发生偏差几种现象。

（1）浪涌冲击和雷击情况

电力系统会受到浪涌冲击和雷电波的干扰，系统会发生闪变，这种闪变主要是指电压瞬间脉冲时间不超过一毫秒的情况，这种脉冲情况可以具有显著的直流分量性质和震荡性质，也可以呈正极性或负极性。这些脉冲也被称之为是缺口、干扰、突变、尖峰以及毛刺，本文研究中通过大范围对电压的畸变进行分析，从而获得如表1中的数据表。

表1 电压畸变研究结果

（2）电压值偏差

电压值偏差就是指实际的电压与标称的电压额定值发生偏差，按照电压值偏差偏移的时续时间可以将其具体分为持续时间较长的电压值偏差和瞬时间的电压值偏差，瞬时间的电压值偏差称之为电压波动，主要是指不到一个或者只有一个的多个正弦波峰的值，这种正弦波峰的值要么超过标准值要么低于标准值，从半周波一直延伸到几百个周波的时间大约为10ms～2.5s，对于正值偏差也就是过电压来讲，普通的避雷器和过电压保护器无法使过压值波动消除或者甚至完全消除，在实际的操作过程中，人们经常会将这一状况忽视，因此就很容易造成计算机以及控制系统等敏感设备停机或产生较大的故障。另外一种情况就是欠压波动，所谓欠压波动是指正弦波峰值晃动或降落，也表现为在一定时间段之内，正弦波峰值要低于标准数值，但这是一种短时间的电压波动现象，所以不会对电气设备造成任何的损坏，但是有可能对电力自动控制系统与内部逻辑系统的工作产生不利影响。

（3）三相平衡

三相平衡是指在交流三相电力系统的电压和电流A、B、C三相幅值在相等的情况下电力系统的运行才能保持稳定和安全，如果三者的稳定条件一旦被破坏，或者三者之间的相位差都不在120度时，三相平衡条件环境就会受到破坏，电力系统会出现一定的故障。

2.2 稳态的电能污染

谐波污染问题就是稳态电能污染中最为关键的污染问题，从大多数电能污染的相关资料可以发现不同的谐波污染以及各自的重大危害。

（1）污染输电线路

如果电力系统的谐波放大或产生谐振情况时，电网的受损情况会大大增加，通常情况下，基波电流要比谐波电流产生的影响要大，但是基波的频率比谐波小，此外，在对电缆输电系统的选用中，谐波可以加速电源的绝缘层老化，会大大缩短电缆的使用寿命。

（2）污染旋转电机

在汽轮发电机中相对敏感的部位就是转子，在实际的用电过程中，经常会发生转子部件的嵌装面过热而受损，从而引发电力系统发生故障，此外，当发电机中有负序电流通过时，就会产生负序的旋转磁场和负序的同步转矩磁场，发电机中就会增加外来的震动，如果这种状况持续时间过长，就会导致机械损坏或者金属疲劳。

（3）污染电力变压器

变压器的绕组谐波电流会造成变压器的附加损耗增大，而且还会使变压器的外层硅钢片、零件等发热，这种发热现象难以避免变压器的老化，缩短其使用寿命，因此应该及时预防这种情况发生。

（4）污染电力测量仪表的准确性

谐波对电力测量表的污染非常严重，例如感应性电表和磁电型电表，还有就是电能表，严重的谐波会导致电力测量表的计量误差加大。

（5）污染继电保护和自动装置

谐波会在负序量的基础上对继电保护装置和自动控制装置造成强烈的干扰，由于继电器的保护功能是通过负序量的整定而实现的，所以当整定值很小时，继电保护装置的灵敏度就会提高。

3 优化电力设计降低电能污染

电力设计的优化是一个十分关键的环节，也是相对复杂的流程，由于电力系统的整个节点的电能情况是存在较大差异的，运行情况也各不相同，所以需要对电力运行的实际情况展开分析，采取合理的优化设计方案。

3.1 对电网无功功率的分布状况进行优化设计

通过优化设计电网无功率的分布情况可以改变无功功率以及电网的具体参数值、电网元件的电阻值，如果电网中原有导线的横截面较小时，现有导向的截面面积就会增大，此时无功率和电阻就会相应减小，这种设计方法具有不足之处，一般情况减少此方法的使用。另一种优化设计方式就是改变电网的接线方式，如投入或切除双回路的一回线路，投入或者切除变电站中部分并列在运行的电压等，这种方式要着重考虑供电可靠性不降低的因素以及功率损耗不会显著增加的情况，所以通常使用投切路线方法的情况是比较少见的。但是在电网中经常见到的优化设计方式就是减小线路的电抗，也就是在超高压输电线路中通过分裂导线来降低线路中的电抗，此种方式可以减小电晕放电以及导线周围电场的强度，在我国目前的优化电力设计过程中，220kV线路中使用的是二分裂，500kV线路中使用的是四分裂。

3.2 无功补偿优化设计

无功功率的产生是在输电线路以及变压器进行功率传输中形成的，如果将电网元件以及输电线路还有变压器等进行改变，就会有效改变电网中的电能污染情况，具体有两种方式可以改变无功功率：①通过将电网元件中的传输功率改变；②通过改变电网中网格的具体参数来抵消电网中的电抗。因此，改变输电线路的传输和变压器传输功率就要改变无功功率。

4 加强用户侧电效管理，不断提升电能使用效率

随着我国电力实践水平的提升，电能管理理论也得到了发展和应用，在优化电力设计降低电能污染的过程中难免会使用到用户侧电效管理理论。所谓用户侧电效管理理论其实就是指3EM，即EEEM理论，它是集电能管理方法与电力设计技术为一体的一种先进的技术管理体系，该体系主要是通过第三方用电机构经过特殊的技术方式为用户降低电能损耗，对电力系统不断进行优化的管理体系，其主要的优点就是在降低能耗过程中用户的用电舒适度以及用电水平完全不会受到干扰或影响，从而起到优化和保护电力设备作用的一种技术手段。这种技术理论的核心就是金字塔EEEM理论，在金字塔的顶端到底端分别由人/组织/管理层面的效率、以及分配系统/电力品质层面的效率还有负荷侧设备的运行层面的效率三大重要模块构成。

人们经常会受到传统思想的束缚，普遍会认为电能的主要浪费发生在负荷侧，但经过实际证实，西方的著名电能效率观点确认为金字塔顶端与中部的电能浪费是最关键的部位，我国目前许多电力企业对这一理论的认识水平不足，在电能的管理中只是从电力设备的运行安全方面考虑，由此忽视了电能效率的运用与实践，所以长期在粗放式的电能管理中损耗了大量的电能却不知道浪费的重要部位以及具体时间段，对于电能的系统漏洞更是不清不白，根本无从谈起如何进行电能改进与调节，对此，为了减少电能污染，降低损耗，可以在金字塔的顶端部分通过安装一种“电眼通”智能化电效管理设备至少可以减少10～20%的电能浪费；至于金字塔的中部可以通过开发中一种系统供电压以及系统阻抗的电力设备等高精度、高精密的仪器不断改善我国的用电品质，从而大范围减少电能污染；在负荷层面的电能效率提升可以从电机以及抽油机还有普通的照明灯具等终端电力使用设备中进行电能的使用效率提升，具有很大的提升发展空间。

综上分析，金字塔理论是一种电能效率提升的重要技术理论，但我国的电能污染与浪费并非是单一因素影响的结果，而是受多种外界干扰因素的作用，这些既包括人为主观的因素，也包括客观的制度以及系统设备以及电力传输品质的影响，由于电力是一种不可控的因素，所以受电力负荷和电力成本的制约，导致在电力系统的优化设计中不得不采用低压侧电系统管理方法改造低压侧配电系统，从而大力提升我国的用电效率。

5 结束语

综上诉述，工业化的进程在加快，电能污染越来越引起人们的高度重视，所以通过改善电能的指标可以提升电力设计优化的水平，而降低电能损耗的重要途径就是不断对电力系统进行优化设计。随着我国电力系统的不断优化升级，国家对电能技术的监管工作日益加强，所以对电力设计的整体进行不断优化十分重要，本文通过对我国电网中不同类型的电能污染情况进行了详细的分析论述，从这些污染产生的原因以及造成的巨大危害状况入手，制定了相应的电能污染优化设计措施，从而为我国今后的电能污染的有效降低以及电力系统的整体优化和设计提供了重要的借鉴和参考内容。

[1]梁益勤.探究如何优化电力设计降低电能污染[J].低碳世界，2014，19：70～71.

[2]梁静荷.关于优化电力设计降低电能污染的几点建议[J].通讯世界，2015，04：173～174.

TM73

A

1004-7344（2016）03-0038-02

2016-1-3

王康雷（1979-），男，本科，主要从事电力设计工作。