电能质量监测与治理综述

电能质量监测与治理综述

随着我国国民经济的蓬勃发展，电网中电能质量污染源大量涌现，电能质量问题日趋复杂。电网中污染源按照它们所处的位置不同分为电网侧电能质量污染源和用户侧电能质量污染源。

电网侧污染源主要是发电机，而广泛应用的传统变压器和铁芯电抗器等也会产生电能质量问题。当然灵活交流输电装置比如基于传统TCR/TC S结构的FAC T S装置，由于使用了TC R晶闸管的导通/关断，不可避免的带来了电能污染。

十二五计划中国家将明确要求新能源在发电总量中由5%上升到15%，新能源的大量并网，意味着有更多的变流、整流器件使用，是“垃圾电源”，会更加影响电网的电能质量，为此国家能源局正在颁布并逐步试行《风电场接入电网技术规定》、《光伏电站接入电网技术规定》等，要求这些新能源电厂在并入电网前应对电能质量进行监测和治理。

而用户侧污染源主要是许多厂矿企业大量使用晶闸管整流和换流、电弧炉、中频炉、单晶炉等谐波干扰源负荷设备，也使谐波电能损耗日益增加，严重降低了电能质量。

经济建设中电力机车（比如高铁），地铁等公共交通也带来大量谐波等电能污染。

而家用电器电视机、空调等更是3、5次谐波谐波污染源，每天17：00以后将是这类家电集中用电时段，汇集起来的谐波电流对电网造成强劲冲击。

发展改革委会同有关部门制定的《节能减排综合性工作方案》，明确了2010年中国实现节能减排的目标任务和总体要求。这意味着更多的节能设备的比如节能灯，而这些节能灯无不都是以牺牲电流波形的代价换取节能效果。

我国颁布的GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》的国家标准，对各级公用电网的谐波电压和用户注入电网谐波电流

均作出了明确规定。原电力工业部颁布的《电网电能质量技术监督管理的规定》中第五条指出：“因电网或用户原因引起的电能质量不符合国家标准时，按照‘谁干扰，谁污染，谁治理’的原则及时处理，并贯穿于电网及用电设施设计、建设和生产的全过程。”因此，滤除谐波，提高功率因数，减少谐波电能损耗，提高用电效率，延长设备寿命是这类企业节能降耗，提高生产效率和产品质量的当务之急。

因此有必要对电能质量和节能之间的关系进行研究，以便更好的解决相关问题。

在控制电能质量的措施中，会带来节能效益的是谐波抑制和无功补偿。

谐波除了会造成电网污染外，还会产生谐波功率，在电网和电气设备上造成附加损耗，造成能源浪费，并且严重损害设备的使用。

功率因数是供电系统的另一项指标。功率因数偏低，降低了发电机的出力，增加了线损，造成了能源浪费，增加了电网成本。

我公司针对上述问题进行了大量的研究和试验，从电能质量在线监测，到电能质量的治理，最终研发出几套完整的方案。

监测

HG P2816电能质量监测分析系统是适应我国近期出台的加强电网电能质量管理控制应用所设计的网络型电能质量综合监测管理的自动化系统，主要包含HGP2816电能质量在线监测装置，网络化分析管理系统。

主要适用于电力工业输、配、用电电网系统电能质量监测自动化系统工程；电气化铁路输、配、用电电网系统电能质量监测等自动化系统工程；冶金石化工业配、用电电网系统电能质量监测监测等自动化系统工程；城市建筑配、用电电网系统电能质量监测监测自动化系统工程等行业中。为用户提高一套科学、综合、全方面的评估电网电能质量技术指标，为电网结构的合理化建设

提供建设性的电能质量数据分析平台。

治理

HG P28100电力有源滤波成套装置是柔性处理电能质量的在线装置；是使用模拟和数字逻辑电路进行电流检测和电流注入的大功率电力电子产品；是采用32位高速浮点型DSP控制处理技术和IG BT触发控制技术相结合的高新技术产品。可以消除电网系统内的任一次谐波成分，改善功率因数。

产品主要适用于负载变化比较大，用电设备产生高次谐波比较丰富，供电效率低，导致无功补偿无法提高供电功率因数的用户端。成套装置复合了综合电能质量在线监测功能。

电能计量系统（针对谐波系统）

电能计量系统包含E R T U-Ⅰ/Ⅱ电能量计费装置、2815系列多功能电能表（含针对谐波系统的基波表等）以及数据记录分析系统，是根据有关部颁标准和广大电力用户的实际要求，采用先进技术设计而成的智能化电量管理系统。

通过与中心主站的设备及应用软件配套运行,可准确快捷的采集、处理、存储和传输电能量数据，及时掌握用户的用电信息，对减轻电管部门的劳动强度、提高和完善用电管理水平具有很大的实用价值。且具有良好的扩展性，灵活性和兼容性。

案例：

一、首钢京唐钢铁公司能源部污水处理站电能质量测试及治理方案

原先线路状态：

1.三相严重不平衡

A，C相电流严重不平衡，C相达到A相的2倍以上（A相为

1.2 A，C相为

2.5A）。

2.波形畸变严重

电压畸变率达到15.2%，A相电流畸变达到72% ，数据是在轧机未启动前测得数据。

3.谐波含量高

3~11次电流谐波高（都在10%以上）其中3，5，7含量奇高，在25%以上；该测试数据在轧机未工作下的测量结果。根据治理经验当轧机工作时冲击电流达到5倍额定电流，势必产生电压闪变和频率偏移，造成更多的谐波，因此此条线路上UPS电源会烧毁事故。

4.负序电流

由于轧机将产生较大的5次、11次等负序电流，使电力系统中以负序电流为起动元件的许多保护及自动装置产生误动作。

由于负序及正序的旋转方向相反，注入旋转电机后产生附加电动力引起振动及附加损耗。同时负序电流影响发电设备的出力。

回路产生的大量谐波电流、负序及无功冲击导致的电压波动及闪变，严重影响用户本身及电网用电设备的安全运行，降低了供电电网的电能质量，必须按电能质量有关标准的规定，采取综合治理措施。

治理方案：采用就地补偿措施，在低压侧400V AC配置APF 有源滤波装置。

示意图如下：