钢铁电能质量测试评

钢铁厂电能质量测试评估技术

梁栋1、2李令冬1、2朱明星1、2黄杰2王晓军3陈国生2曾野1、2

1．安徽大学电子科学与技术学院

2．教育部电能质量工程研究中心

3．宝钢股份冷轧厂

摘要：本文介绍钢铁厂电能质量测试评估的必要性、测试评估内容、依据的标准及评估导则，通过测试评估实例说明钢铁厂配电系统存在的电能质量问题、安全经济运行问题及解决方案。

1．钢铁厂电能质量测试评估的必要性

钢铁厂配电系统是最复杂的非线性系统，随着钢铁生产规模迅速扩大和电力电子新技术的应用，大量的非线性、冲击性、不对称负荷产生的谐波电流、冲击无功、负序电流注入电网，使公用电网的谐波电压、电压波动与闪变、三相电压不平衡度日趋严重，不仅影响钢铁厂本身的安全经济运行，而且还使公用电网电能质量变差。为了构建安全可靠、优质高效的输配电网，必须对钢铁厂的电能质量进行系统的测试评估，并针对评估结果，系统地采取相应的技术措施，这里强调系统地测试评估和治理，可以避免局部测试评估和治理中出现顾此失彼的问题。

2．评估内容

短路容量计算；

电能质量指标限值计算；（满足电磁兼容要求即可）

母线电压、线路电流在较大工况下的典型波形和频谱；

在较大工况下，功率及电能质量参数的变化趋势分析和统计报表；

电压凹陷敏感负荷的供电母线电压凹陷事件波形及统计报表；

从电能质量、安全运行和经济运行三个方面对配电系统进行综合评估；

配电系统电能质量存在的问题及解决方案。

3．评估依据的标准

3．1 国家电能质量标准

《电能质量—电力系统频率允许偏差》（GB/T 15945-95）

《电能质量—供电电压允许偏差》（GB12325-90）

《电能质量—公用电网谐波》（GB/T 14549-93）

《电能质量—电压允许波动和闪变》（GB12326-2000）

《电能质量—电压允许不平衡变》（GB/T 15543-95）

3．2 国家电磁兼容标准

《电磁兼容限值中高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》

（GB/Z 17625.4-2000 idt IEC61000-3-6:1996）

《电磁兼容限值中高压电力系统中波动负荷发射限值的评估》

（GB/Z17625.5-2000 idt IEC61000-3-7:1996）

《电磁兼容试验和测量技术—供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则》（GB/Z17626.7-1998 idt IEC61000-4-7）

3．3 IEEE和IEC有关标准

Electromagnetic compatibility (EMC)-part 2-8 Enviroment Voltage dips and short interruptions on public power supply systems with statistical measurement results. IEC61000-2-8 First Edition 2002-11.

《IEEE(1993)519 IEEE recommended practies and requirements for harmonic control in electrical power systems. Standard, IEEE 519. IEEE, New York》

3．4 《电力网电能损耗计算导则》（DL/T 686-1999）

4．评估导则

4．1 限值计算

（1）110kV及以上电压等级的PCC的谐波电压、谐波电流限值按照GB/T14549-93 规定计算；

（2）35kV及以下电压等级的PCC的谐波电流限值按照IEEE 519 规定计算，若计算结果大于等于国标限值的2倍，则以国标限值的2倍作为工厂内部配电网的指标限值；

（3）35kV及以下电压等级的PCC的谐波电压限值按照GB/Z17625.4-2000中电压规划水平计算；

（4）系统频率偏差限值按照GB/T15945-95 规定计算；

（5）对于冲击功率较大的轧机负荷和电弧炉负荷，按照相关国家电能质量标准计算110kV（或220kV）PCC的电压偏差、三相电压不平衡度、电压变动与闪变的限值，然后再根据高中压或高低压的短路容量比将限值往下配电网传递，若计算结果大于等于国标限值的2倍，则以国标限值的2倍作为工厂内部配电网的指标限值；对于一般负荷，中压系统PCC 的电压偏差、三相电压不平衡度、电压变动与闪变按照相关国家电能质量标准计算。

4．2 评估要点

（1）建立配电系统运行参数基础资料

通过测试评估，建立较为完善的“钢铁厂供配电系统运行参数基础资料”。包括如下内容：

各变电站供配电系统图；

220kV、35kV、10kV各段供电母线最大和最小短路容量；

各变电站供配电系统电能质量限值；

标准工况下，系统频率变化趋势及统计报表；

标准工况下，主要供电线路基波电压、电流、功率和谐波电压、谐波电流等参数变化趋势及统计报表；

标准工况下，各供电母线电压偏差、三相电压不平衡度、电压变动与闪变等供电电压质量参数变化趋势及统计报表；

电压凹陷敏感负荷的供电母线电压凹陷事件统计报表及典型事件波形。

以上资料对配电系统改造、电气故障分析有极其重要的参考价值。

（2）PCC电能质量评估

通过测试评估，考核钢铁厂总进线的供电质量是否合格；钢铁厂配电系统的冲击负荷、非线性负荷和不对称负荷对公用电网的干扰是否在允许值以内；提出整改措施，维护供用电双方的权益。

（3）安全运行评估

通过测试评估，考核钢铁厂内部电网，即钢铁厂配电系统的供电质量和负荷干扰参数是否在电磁兼容规划水平及相关电能质量标准规定的范围内，提出相应整改措施，以实现配电系统安全稳定运行。

（4）经济运行评估