初探电网特殊负荷的电能质量管理方案马芃

初探电网特殊负荷的电能质量管理方案马芃

马芃

（菱亚能源科技（深圳）股份有限公司广东深圳518109）

摘要：随着科技的发展，高科技的机械设备、高科技的仪器等设备种类更加丰富，其电力系统构成也越来越复杂，电气机械非线性的、冲击性的等殊负荷得到广泛的应用，不同的特殊负荷交替应用会造成电网的电压产生波动和闪变的不良现象，因此电网特殊负荷的电能质量面临许多问题，本文将首先阐明电网特殊负荷电能质量的特点，并对电网特殊负荷的电能质量的特性进行分析，进而总结出一套切实有效的电能质量管理方案。

关键词：电网特殊负荷；电能质量；管理

引言

科技实力的雄厚，必然能够推进国家的工业现代化的发展，工业的飞速发展给国家电力系统带来不小的压力。比如冶金行业为代表的重工业，工业用电开始更多地应用特殊负荷。特殊负荷对电网系统造成波动影响，严重威胁了电网系统运行的可靠性和安全性。因此需要电力部门加强管理，保障电网的电能质量和电力安全。

一、电网特殊负荷的电能质量的特点

特殊负荷是在电网运行过程中，能够对电能质量产生消极影响的特殊电能负荷。最典型的特殊负荷有工业冶炼负荷、功率可控硅整流装置和分布式电源。其中分布式电源包括功力发电、光伏电站或者是电动汽车充电站，功率可控硅整流装置主要指电气化铁路，电解装置、直流输电换流阀等。工业负荷包括轧机、电弧炉、大型变压器、高频感应加热炉等等。

殊负荷一般具有波动性、非线性、冲击性等特点。特殊负荷会不定时且不同规模地产生谐波。当冲击性的负荷产生连续性的频谱谐波电流时，此冲击性会产生大量分次数谐波，从而造成电能的功率产生大幅度的变化，引起电压波动。此外谐波污染也是由于特殊负荷非线性特性会而产生的。由于单相和不平衡负荷存在的原因，会产生负序电流。如果负序电流注入电网，就会造成电网电压平衡效果下降，因此特殊负荷对电能质量会产生较大的影响。

二、特殊负荷的电能质量问题分析

1.分布式功力风电电能质量特性：

①电压偏差特性：指供用电设备改变电力使用方式，使得负荷产生变化，进而造成了用电设备的电压值随之产生变化，这样便产生了电压偏差。比如风电机运行时，因为吸收无功功率增大导致用电功率因数过低，进而加大了电压损失，这会造成电压偏差。再比如当某地区分布式输电线路过长，会造成供电半径超过合理范围，从而导致输电的导线的截面出现选择失误，进而电压损失加大，最终造成电压偏差。

②电压波动与闪变：以风电机为例，风电机电能功率波动会诱发整个电网电压的波动和闪变。其中风力类型的不同，风机种类区别以及风电机组操作原因都是引起风电机组输出功率波动的原因。[1]

③谐波特性：一些功率较大的电子电力装置的使用，弦电压加压于非线性负载，导致基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、整流器、变频器、逆变器等。电网谐波会对电能质量造成严重的危害。

2.冶炼负荷的电能质量特性：

冶炼类负荷只要包括电弧炉、电热炉、中频炉、精炼炉等等。

①谐波特性：冶炼负荷的谐波特性比较特殊，一般分为两个方面。分别是非线性电阻和整流电路。比如在冶炼设备进行工作时，会产生非线性与电阻性的电弧，这些电弧一旦进入燃烧状态就不可避免地衍生谐波电流。这些谐波的波动幅值和导电率有较强的不确定性，会造成较为连续的谐波，严重危害到电网的安全运行。

②负序特性：电炉大电流电感支路会因为导体的几何对称性存在偏差，这些偏差会在磁场的干扰下产生静态不平衡，另外在电炉运行使用时，会使互感系数变换位置，从而造成动态不平衡，因此在一些电弧炉的使用中，存在着负序的问题，会使电能质量产生负面问题。

③电压波动特性：电弧炉等设备的电压波动现象较为普遍，冶炼负荷消耗功率存在冲击性和随机性，电弧炉电压波动跟它的电气性特征以及熔化期有密切关系，冶炼负荷电能质量问题主要就是电压波动与闪变。[2]

三、电网特殊负荷的电能质量管理方案选择

1.管理方案选择

电网特殊负荷的电能质量的管理方案必须按照电网运行的客观规律进行选择，电力部门要明确分工，进行电能质量问题的综合评估，电力公司应组织专家团队对电能质量的评估结果进行分析，以此为根据建立电能质量评估工作的具体流程，以此促进电网电能质量的达标，从而保证我国电网系统安全可靠的运行。

此外，在组织管理制度的优化中，必须要使各个电力部门责任分工明确。制定出适合电网企业的制度，将电能质量指标纳入培训计划和经济评估，电力部门要对各自企业的电能的质量进行全面的监测和管理。

2.管理手段：

①用户端管理上：在电网用户端管理上，应该从控制用户用电功率波动方面入手，减轻用户端功率波动对电网电压的造成闪变等影响。由于部分用户装用的静电电容器补偿功率并没采用自动补偿，所以电力公司可以使用静止静止无功补偿器、静止无功发生器、滤波器等设备，以减少用户电网的谐波和负序电流。

②电网端管理上：电力公司要根据电能标准设置电能标准准则，可根据实际电能质量状况，相应调整电网运行方式，比如可以在变电站架设静止无功补偿器以及滤波器等设备，用这些设备降低配电向高一级电压等级电网的谐波传递速率。以此实现电能质量的提升。

3.特殊负荷的电能质量监测：

电能质量状况的有效监测是解决特殊符合电能质量问题的关键因素，电网公司应该实行不定期全方位的电能质量检测体系。电网公司可利用互联网技术，建立一套自动在线检测装置，能够实时检测电能质量状况，形成分布式、智能化电能质量监测与管理系统，实现电能质量监测的数据化和自动化。充分发挥电能质量监测的作用，能够有效减少电能质量问题的对电网系统的影响。[3]

4.规划特殊负荷的电能质量管理流程

由于整体电网项目中存在着特殊符合的电网项目，需要电网公司对符合电能质量管理进行流程规划。首先在特殊符合电网方案设计完成后，电网公司需要对各类特殊负荷用电方案进行审核和评估。审核通过后再进行电网系统的接入，然后在进行电网工程的施工。如果当电能质量评估结果不达标准时，电网公司必须针对特殊负荷电网进行整改，并及时提交改善的电能质量科学方案。最后电网公司要在特殊负荷电网系统完工后，对电网系统进行测试和审核，并对其相关技术项目进行严格把关审核。

结语

总之，特殊负荷的电能质量管理方案的选择可以根据特殊负荷产生的原因和特点入手，通过分析不难发现特殊负荷会对电网的电能质量产生较大的影响，因此必须对特殊负荷电能质量进行监督和管理，以确保电力生产和电能使用的安全性与稳定性。电网公司必须推进电能质量监测与评估网络化，以此提高电网特殊负荷的电能质量管理水准。

参考文献：

[1]胡文锦，武志刚，张尧，钟庆．风电场电能质量分析与评估[J]．电力系统及其自动化学报，2009，21（4）：82－87．