电能质量检测问题分析与治理措施

马烈

摘要：介绍了东北特钢股份大连基地厂区电力系统电能质量检测内容、检测方法，电能质量交接＼定期检测中问题分析，结果评定。所采取电能 质量改善、治理和整改措施以及采取何种有效的电能质量改善、治理和整改措施，以保证相关变电所电源进线的电能质量合格，保证电力系统的电能质量达标，保障电力系统的安全稳定运行。

关键词：电能质量;定期检测;治理措施

电力系统中，由于电弧炉、中频炉、轧机等非线性负荷，在工作中产生大量谐波，导致电流波形发生畸变，严重影响系统电能质量。同时产生的电压波动和闪变等问题也会对电力系统产生危害，严重的电能质量问题会造成停电。如何安全、合理、有效的治理措施是解决电能质量问题的关键。

1电能质量基本概念

电能质量（PowerQuality）是指电力系统中电能的质量。合格的电能质量是提供给敏感设備的电力和为其设置的接地系统均适合于该设备正常工作。造成用电设备故障或误动作的任何电力问题都是电能质量问题，其表现为电压、电流或频率的偏差。电能质量就是电压质量，合格的电能质量应当是恒定频率和恒定幅值的正弦波形电压与连续供电[1]。

2钢铁企业电能质量产生原因

（1）电弧炉的冶炼过程主要分两个阶段，即熔化期和精炼期。在熔化期，电弧阻抗不稳定，电流波形不规律，故谐波含量大，具有较多的3次及3的倍数次谐波，还存在一定的偶次谐波。对交流电弧炉来说，其中2–7次谐波幅值较大电弧炉产生的电能质量主要有三方面：谐波问题，电压闪变及波动问题，三相不平衡问题。（2）钢包精炼炉含电弧和铁磁非线性 设备的谐波源。是用来对初炼炉所熔钢水进行精炼，要求具有较大的变压器容量和较大的电流波动范围。其三相电流不平衡，对供电质量及用电设备也存在很大影响。（3）中频炉是一种将工频50Hz交流电转变为中频的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。中频炉会产生大量谐波，谐波是中频炉运行主要的电能质量问题。（4）轧机是广泛使用的金属薄板加工 设备，其源动力大多使用直流电机，配有大功率的整流电路，在生产过程中就必然会产生大量谐波电流，流入电网轧机负荷主要为交直流传动设备，产生电压波动，谐波及无功冲击，对电网产生污染[5]。针对诸多电能质量问题，可以通过电能质量检测找出具体问题，结合实际运行情况找出合理解决方法。

3电能质量检测内容

电能质量检测主要检测项目包括电压偏差、电压总谐波畸变率、各次谐波电压含有率、谐波电流、电压波动、长时间闪变、负序电压不平衡、平均功率因数等。（1）电压偏差是供配电系统在正常运行条件下，运行电压（U）对系统标称电压（Un）的偏差相对值，以百分数表示。其限值为35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过电网标称电压的10%，如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据;20kV及以下三相供电电压偏差为电网标称电压的±7%;220V单相供电电压偏差为电网标称电压的+7%、-10%。（2）三相电压不 平衡是指三相电压在幅值上不同或相位差不是120°，或兼而有之。三相电压不平衡的分析通常采用对称分量法。电力系统公共连接点电压不平衡度允许值为：电网正常运行时，在电力系统正常运行的最小（较小）方式下，最大的生产（运行）周期中负荷所引起的负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%。接于电力系统公共连接点的每个用户引起该点负 序电压不平衡度允许值一般为1.3%，短时不超过2.6%。（3）电压波动是 指电压方均根值一系列的变动或连续的改变。它是由波动负荷（生产或运行过程中周期性或非周期性地从供电网中取用变动功率的负荷，如炼钢电弧炉、轧机等）引起的电压快速变动。闪变是指灯光照度不稳定造成的视感。闪变不仅与电压波动的大小有关，而且与波动频度、波形、照明灯具

的形式和参数（电压、功率）有关，此外还和人的视感灵敏度有关[2]。

4电能质量检测方法

（1）检测辅助程序中需明确在电能质量检测时段内受检线路处于正常运行状态时，受检线路是否采用电能质量改善和治理措施，以及采取何种有效的电能质量改善和治理措施。（2）检测数据采集过程，使用C.A8335型三相电能质量分析仪在线连续检测168h。其中需编译组态设定，连续排程检测。（3）检测安全保证措施需要检测作业人员应资质合格，执行工 作票制度，劳保护具穿戴整齐，检测作业班至少有两人参加，应指定检测负责人1名，兼职安全员1名，检测作业人员之间应进行互保。（4）检测 技术保证措施需要检测作业开始前以及检测作业过程中，根据检测相关要求适时对受检测线路进行验电。被检测线路中电流互感器二次侧不允许开路，电压互感器二次侧不允许短路。

5电能质量治理措施

（1）加强钢铁企业电力系统谐波治理，增强谐波抑制和减少谐波产生。企业中整流器是电力系统中谐波的主要来源，可通过增加整流脉动数，将波形变得平滑，减少谐波含量。当两台以上整流变压器由同一段母线供电时，可以将整流变压器二次侧绕组交替结成Y型和Δ型，这样可以使5次和7次谐波相互抵消，剩下的11次和13次谐波由于频次高波动幅度小，危害相对较小[3]。（2）利用滤波器及补偿装置实现治理需求。无源滤波器是一种用RC无源元件组成的滤波器来抑制进入公用电网的谐波电流的方法。将其设计为某频率下低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流。无缘滤波器只能滤除某频率范围内的谐波，不能进行动态跟踪补偿特性受电网阻抗影响大等缺点，但它结构简单，其投资较小。有源电力滤波器属于主动注入式电力滤波器，通过产生与负载谐波电流大小相等，方向相反的电流，抵消电网谐波电流，从而达到抑制谐波的目的。由于受元器件及价格的限制，在中高压系统中，一般采用无源电力滤波器或混合式电力滤波器的方式，进行抑制谐波。TCR+FC型静止无功补偿器（SVC）晶闸管组控制电抗器支路的感性无功输出，与容性FC支路并联于系统的接入点，实现自超前至滞后无功的连续输出。近年来，这种并联补偿装置在电力，冶金，矿山等行业广泛用于改善电网电能的质量，抑制电压闪变，提高功率因数，消除电网谐波等场合。静止同步补偿器是当今无功补偿领域最新技术的代表，属于灵活柔性交流输电系统的重要组成部分。SVG并联于电网中，相当于一个可控的无功电流源，其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化，自动补偿电网系统所需无功功率，对电网无功功率实现动态无功补偿[5]。（3）改善供电环境，选择合理的供电电压，保持三相电压平衡，能有效减少谐波对电网的影响。对于谐波源的负荷，要由专门线路进行攻坚，以此减少谐波对其他线路产生影响，同时也有利于集中抑制和消除谐波[4]。

结束语：电能质量问题随着用电负荷结构的变化出现，如何提高电能质量，对于保证生产生活的正常进行并减少损失有着重要意义。采用先进的技术措施，推动电能质量检测与控制的研究和开发，是为了保证提供合格的电能和优质的服务。

参考文献：

[1]肖湘宁.电能质量分析与控制[J].中国电力出版社，2016（08）：7-9.

[2]中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册[M].中国电力出版社，2016（04）：458-477.

[3]匡玉麟，朱永平.电力系统谐波成因及改善措施的研究[J].湖南邮电职业技术学院学报，2019，18（02）：10-11.