从控制谐波污染入手发展绿色节能环保电网

1控制谐波污染发展绿色节能环保电网作者姓名：刘训新工作单位：龙矿集团供电部联系电话：0535-865002115653859275通讯地址：山东省龙口市振兴南路369号邮编：265700作者简介：刘训新（1981-），男，机电一体化专业，专科，2005年10月至今一直从事龙矿电网改造、电网谐波污染治理技术和管理工作，拥有9年工作经验。摘要：随着山东能源龙矿集团的不断发展壮大，尤其是自2003年集团公司改制以来，龙矿电网供电规模日益增大，电网结构发生了天翻地覆的变化，每年的供电量正以10%的速度快速增长，日用电负荷创造了有史以来的新高，达到了73MW，但还有继续上升的趋势。虽然供电量增长了，但是龙矿电网的供电压力增大了，安全系数降低了，供电质量如何保证，怎样保障矿区安全稳定供电，提高电网运行质量，发展绿色节能环保电网是近年来摆在矿区电网运行管理的首要课题。而控制谐波污染又是提高电能质量、节能环保增效的关键。目前，龙矿电网的谐波污染状况呈上升趋势，已经对电网设备的正常运行带来了相当大的影响，有的则对电网的安全运行构成了潜在的威胁。本文根据龙矿集团矿区电网谐波污染状况，及谐波污染给矿区电网供用电设备和供电电能质量带来的影响和危害。介绍了从控制谐波污染入手，为提高电能质量，发展绿色节能环保电网所做的工作及取得的成果。论述了重视发展绿色节能环保电网，控制电网谐波污染的重要性。Abstract:withthecontinuousdevelopmentofenergyinShandongLongkouMiningGrouphasgrown,especiallysincethe2003groupcompanyrestructuring,powergridscaleofLongkouminingincreasesdaybyday,hashadtheearthshakingchangestructureofpowergrid,powersupplyoftheyearisfastgrowingatarateof10%,thedailyelectricalloadcreatesarecord,upto73MW,butalsocontinuetorise.Althoughtheelectricpowerdemand,butthesupplypressureofLongkouminingpowerincreases,thesafetycoefficientreduces,howtoensurethequalityofpowersupply,howtoguaranteethestablepowersupplysafetyofminingarea,improvethenetworkoperationquality,thedevelopmentofgreenenergy-savingenvironment-friendlypowergridinrecentyearsistheprimarysubjectplacedinminepowernetworkoperationmanagement.Anditisthekeytoimprovethequalityofelectricenergy,energysavingandenvironmentalprotectionandcontrolofharmonicpollution.Atpresent,thesituationofLongkouMininggridharmonicpollutionisontherise,haveconsiderableinfluenceonpowergridequipmentinnormaloperation,someofittothesafeoperationofpowergridposesapotentialthreatto.OnthebasisofLongkouMiningGroupmineharmonicpollution,andharmonicpollutiontoelectricnetworkpowerequipmentandpowersupplyintotheeffectandharm.Theauthorcontrolharmonicpollution,toimprovethequalityofelectricenergy,thedevelopmentofgreenenergysavingandenvironmentalprotectiongridworkandachievements.Discussestheimportanceofthedevelopmentofgreenenergysavingandenvironmentalprotectionnetwork,theimportanceofcontrollingtheharmonicpollution.关键词：电能质量；谐波；治理；绿色节能环保电网Keywords:powerquality;harmonic;governance;greenenergy-savingenvironmentalprotectiongrid.2一、前言随着龙矿电网规模的不断扩大，各种大容量、重污染的用电设备接入电网，电网的谐波污染状况呈逐渐上升趋势，有的已经对电网设备的正常运行带来了相当大的影响，有的则对电网的安全运行构成了潜在的威胁。因此，电网的谐波污染情况已经引起集团公司的高度重视，加强谐波技术监督监测，进一步开展相关的谐波新技术研究、谐波污染治理等方面的工作。因为控制谐波污染是提高电能质量、节能环保增效的关键。现根据龙矿集团矿区电网的谐波污染状况和开展的谐波治理工作及取得的成果做如下介绍。二、谐波产生的原因产生谐波的原因主要有以下三方面：1、在交流发电机里，定子、转子间气隙中磁感应强度的分布，总会由于齿、槽的影响以及气隙不可能绝对均匀而导致各相电势波形虽然对称，却是非正弦波形，三相电势中含有奇次谐波。2、即使电源电势是正弦波，但是电力线路上的许多用电设备(如非线性设备)，也能产生谐波电流，谐波电流通过电力线路回流到电力电源中。3、作用在同一线路中的数个正弦电势，如果它们的频率各不相同，那么电路中的电流将是各个不同频率电流分量的迭加，同样会产生谐波电流。三、龙矿电网谐波源与污染情况1、提升机、压风机、井下综采设备等产生的谐波对电网的影响。龙矿电网主要负担着供电辖区内的梁家煤矿、北皂煤矿、洼里煤矿、洼东煤矿、桑园煤矿五对矿井的通风、排水、提升等第一类用电负荷，有着其自身的特殊性。提升机、压风机、井下综采设备等是必不可少的用电设备，属于非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，是矿区电网最大的谐波和负序污染源，使供电质量变坏，是造成电网供电电能质量不合格的重要原因。目前，龙矿电网供电辖区共有五对矿井，其谐波污染程度不容忽视，矿区电网的谐波污染情况如下：(1)35kV梁家主井变电站是矿区电网的枢纽站，其6kV主要供电负荷是：梁家煤矿主井提升机、压风机、输煤系统、井下综采设备等。本次测试点位置为1#主绞支路。所测母线所带负荷情况：提升机；测试时负荷的工作情况：正常工作；6kV母线上装有一组并补电容，补偿容量约为800kvar。本次测试时段内全部切除。测试仪器：LEcoMPQP2000B型电能质量分析仪。测量结论：5、7、11、13、17、19、23、25次谐波电流超标，谐波电流值与国标值比较如下表所示：谐波次数571113测试值（A）37.9018.3912.9010.44国标值（A）18.0912.776.926.92谐波次数17192325测试值（A）8.066.374.864.58国标值（A）5.324.793.943.62其他各项电能质量指标最大值最小值95%概率大值国标限值谐波电压畸变率（%）11.086.1610.614.0短时闪变7.470.160.790.9长时闪变3.270.403.270.7电压三相不平衡度（%）1.120.000.122.0功率因数：平均功率因数约为0.60，最大无功冲击：2.02Mvar。3结论：经过测试，梁家主井变电站1#主绞支路谐波电压总畸变率、3、5次谐波电压含有率超标，5、7、11、13、17、19、23、25次谐波电流超标，电压长时闪变超标，其他各项电能质量均符合国家标准。（2）35KV东风井变电站担负着北皂煤矿海下采煤系统的用电，包括压风机、井下综采设备、地面用电设备等。本次测试点位置为2#主变低压侧。所测母线所带负荷情况：主要负荷为井下空压机；测试时负荷的工作情况：正常工作；两段6KV母线各装有4组并补电容，安装容量分别为150kvar*3台*2组、119kvar*3台、318kvar*3台。正常情况下视母线功率因数适量投切。测量结论：5、13次谐波电流超标，谐波电流值与国标值比较如下表所示：谐波次数513测试值（A）31.159.32国标值（A）22.648.66其他各项电能质量指标最大值最小值95%概率大值国标限值谐波电压畸变率（%）2.530.371.554.0短时闪变1.410.111.210.9长时闪变1.080.551.080.7电压三相不平衡度（%）0.200.020.122.0功率因数：平均功率因数约为0.94，最大无功冲击：4.55Mvar。结论：经过测试，35kV东风井变电站6kV母线在并补电容正常投运时，5、13次谐波电流超标，电压短时闪变与长时闪变超标，其他各项电能质量均符合国家标准。2、冶金铸造、电弧炉等产生的谐波对电网的影响龙矿电网35kV海迪变电站主供冶金铸造负荷，用户产生的谐波污染严重，随着用户生产规模的扩大，近几年对系统的影响也越来越严重。2010年7月，该站10kV电容器组投运后损坏严重，保护频繁动作，同时多个电容器发生爆炸，虽未造成人员伤亡，但造成了电容器组不能正常投入运行，给供电设备、用户的供电质量造成了很大的损失。2011年3月，该站35kV主变匝间短路，两条35KV进线开关跳闸，造成全站停电。经现场检查装置报文和事故分析，其造成主变匝间短路的主要原因是：主变是三圈变，6kV侧处于开路状态，由于近段电容器组发生相间短路，短路电流达到了几千安培，对主变低压侧线圈的冲击相当大，绝缘强度降低，变压器常年超负荷运行，最终导致主变匝间短路。如下图所示：经过这次事故，我们对该站的电能质量进行了测试，测试点位置为2#主变10kV绕组出线侧，所4测母线所带负荷情况：主要为三家铸造厂的中频炉供电；测试时负荷工作情况：正常工作；测试母线上没用补偿装置。测试仪器：LEcoMPQP2000B型电能质量分析仪。测试结论为：10kV母线5、7次谐波电流超标，谐波电流值与国标值比较如下表所示：谐波次数57测试值（A）41.0819.14国标值（A）21.0815.81其他各项电能质量指标最大值最小值95%概率大值国标限值谐波电压畸变率（%）3.341.062.824.0短时闪变0.670.120.650.9长时闪变0.530.180.630.7电压三相不平衡度（%）0.720.030.342.0功率因数：平均功率因数约为0.85，最大无功冲击：4.47Mvar（实际值为8.94Mvar）。结论：经过测试，海迪变电站10kV母线5、7次谐波电流超标，功率因数未达到国家标准，其他各项电能指标均符合国家标准。3、其它谐波源产生的谐波对电网的影响造成电网供电电能质量不合格的原因，还有大量使用的计算机、各种电子设备、新型家用电器等，也产生大量的谐波污染。四、谐波产生的危害矿区电网中日益严重的谐波污染常常对设备的工作产生严重的影响，其危害一般表现为：1、谐波电流使输电电缆损耗增大，输电能力降低，绝缘加速老化，泄漏电流增大，严重的甚至引起放电击穿。由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应的作用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗，使导体的发热