王石磊

(特變電工新疆新能源股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830011)

一 引言

當(dāng)今世界各加工行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)激烈，要在如此激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中求得生存與發(fā)展，提高生產(chǎn)率是其中關(guān)鍵因素。但是，從生產(chǎn)的基本投入要素：時(shí)間、勞動(dòng)力和原材料中就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在投入相同的前提下，每家公司都應(yīng)當(dāng)提升工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)能力，只有依托自動(dòng)化生產(chǎn)以提高生產(chǎn)效率才能在競(jìng)爭(zhēng)中處于發(fā)展的道路上。

工業(yè)自動(dòng)化是一門涉及學(xué)科較多、應(yīng)用廣泛的綜合性科學(xué)技術(shù)。主要包括程序單元、作用單元、傳感單元、制定單元、控制單元等。由于各個(gè)系統(tǒng)單元之間的工作情況相互依賴，這就更增加了自動(dòng)化整體運(yùn)行的復(fù)雜繁瑣程度。進(jìn)行工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)除依托先進(jìn)科學(xué)技術(shù)、更對(duì)相應(yīng)動(dòng)力能源提出了更高的要求。如果電能質(zhì)量存在問(wèn)題，就可能引起生產(chǎn)流程和設(shè)備出現(xiàn)故障，且隨時(shí)可能導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，致使加大生產(chǎn)成本。

電能質(zhì)量(PQ)涉及大量問(wèn)題，涵蓋電壓干擾(如電壓下降、電壓驟升、供電中斷和瞬變浪涌)，電流諧波，直至線路分布和接地等問(wèn)題。低電能質(zhì)量的癥狀包括，設(shè)備間歇性開(kāi)合和復(fù)位，生產(chǎn)數(shù)據(jù)劣化、設(shè)備失靈失控、部件故障不明的過(guò)熱等等。其最終結(jié)果是設(shè)備停機(jī)，產(chǎn)品等外品數(shù)量增加生產(chǎn)效率下降以及危及設(shè)備操作人員人身安全等惡性事故。

二 電能質(zhì)量發(fā)生問(wèn)題的根源

大多數(shù)電能質(zhì)量問(wèn)題是由自動(dòng)化生產(chǎn)工廠的內(nèi)部因素造成的，其中包括：

1.安裝問(wèn)題——接地不良、布線不當(dāng)、或是配電范圍過(guò)小。

2.操作問(wèn)題——設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)超過(guò)設(shè)計(jì)范圍。

3.緩解諧波措施不當(dāng)——屏蔽不當(dāng)或沒(méi)有采取功率因數(shù)校正措施。

4.維護(hù)問(wèn)題——電纜絕緣性能或接地連接老化。

通用電氣公司實(shí)驗(yàn)證實(shí)，最主要電能質(zhì)量問(wèn)題來(lái)源于用戶側(cè)設(shè)備，同用戶側(cè)設(shè)備的自身特性及布線、接地有著密切聯(lián)系。

即使自動(dòng)化生產(chǎn)工廠設(shè)計(jì)合理，設(shè)備的安裝和維護(hù)也相對(duì)完善，但隨著設(shè)備的使用周期加長(zhǎng)和設(shè)備元器件自身特性衰減老化，一樣會(huì)發(fā)生電能質(zhì)量問(wèn)題。

電能質(zhì)量問(wèn)題也可能來(lái)自自動(dòng)化生產(chǎn)工廠外部，日常所存在的突然停電、電壓驟降和浪涌等均可能由外電網(wǎng)事故所導(dǎo)致。顯然，一旦發(fā)生由于電能質(zhì)量所產(chǎn)生的意外事故，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的代價(jià)都是巨大的。

三 衡量電能質(zhì)量的影響成本

電能質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的影響主要可以歸納為三個(gè)方面：生產(chǎn)線停工、設(shè)備故障停機(jī)和生產(chǎn)能耗成本增加。

1.生產(chǎn)線停工

(1)系統(tǒng)每小時(shí)的生產(chǎn)收入;(2)生產(chǎn)成本(其中包括各項(xiàng)雜費(fèi)和工人工資)。同時(shí)其中還涉及其它相關(guān)成本(如成品率、額外勞動(dòng)力成本等)，同樣，還要考慮與生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的其他業(yè)務(wù)流程影響。

2.設(shè)備故障問(wèn)題

由于設(shè)備在整體生產(chǎn)資料中占重要環(huán)節(jié)，其中存在許多變量，實(shí)際的成本難以精確計(jì)算。設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)的原因究竟是電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，還是其它原因?需要通過(guò)查找了解以下事實(shí)：(1)要追溯到問(wèn)題的真正根源;(2)確定實(shí)際影響成本。

3.生產(chǎn)能耗成本

要降低電費(fèi)，各企業(yè)必須對(duì)用電模式進(jìn)行記錄，并調(diào)整系統(tǒng)和負(fù)載的運(yùn)行時(shí)間，減少以下內(nèi)容：(1)實(shí)際用電量(kWh)(2)功率因數(shù)損耗;(3)峰值需求收費(fèi)結(jié)構(gòu)。

通過(guò)消除配電系統(tǒng)中的無(wú)用功，可以降低實(shí)際用電量。以下情況可能導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)用功的產(chǎn)生：(1)由于存在不平衡負(fù)載和三倍次數(shù)諧波，導(dǎo)致較高的中性電流;(2)高負(fù)載的變壓器，特別是負(fù)擔(dān)非線性負(fù)載的變壓器;(3)發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)設(shè)備老舊和其它發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題;(4)電能特性高度失真，導(dǎo)致電力系統(tǒng)溫度過(guò)高。

通過(guò)校正功率因數(shù)，可以避免功率因數(shù)損耗。一般來(lái)說(shuō)，需安裝校正電容器。但是，首先必須對(duì)系統(tǒng)失真進(jìn)行校正——電容可能導(dǎo)致諧波的低阻抗，如果安裝不合適的功率因數(shù)校正設(shè)備，會(huì)引起共振，甚至因此燒壞電容。還可以通過(guò)管理用電高峰時(shí)段的負(fù)載，降低用電高峰需求收費(fèi)。

四 改善電能質(zhì)量的幾種方法

1.檢查生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。確定設(shè)備最好地配合生產(chǎn)流程，以及安裝的基礎(chǔ)設(shè)施防止設(shè)備故障。在安裝新設(shè)備之前，一定要檢查線路容量。如果配置更改，要重新檢查重要的設(shè)備線路配置。

2.遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。例如，生產(chǎn)設(shè)備的接地系統(tǒng)、配電系統(tǒng)是否符合GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

3.檢查用電防護(hù)系統(tǒng)。其中包括避雷保護(hù)、電流浪涌抑制系統(tǒng)。上述防護(hù)系統(tǒng)是否規(guī)格合理、安裝恰當(dāng)。

4.對(duì)所有負(fù)載進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)試，獲取相關(guān)歷史數(shù)據(jù)。這是進(jìn)行預(yù)防維護(hù)的關(guān)鍵，有助于發(fā)現(xiàn)設(shè)備初露端倪的問(wèn)題。

5.及時(shí)對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行檢查調(diào)整。改善各種電能質(zhì)量問(wèn)題也包括校正過(guò)程(例如：接地檢測(cè)維修)和處理過(guò)程(例如：K等級(jí)的變壓器)。

6.制定檢查維護(hù)措施。制定相關(guān)設(shè)備的檢查維護(hù)方案，在檢查之后對(duì)采取的糾正措施進(jìn)行后繼跟蹤，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行定期檢查——例如，測(cè)試對(duì)地的中性電壓和饋線/關(guān)鍵支路的接地電流。還可以進(jìn)行配電設(shè)備的紅外測(cè)試。

7.使用后臺(tái)監(jiān)控功能。有效使用電力監(jiān)控系統(tǒng)，提前發(fā)現(xiàn)不斷累積的潛在問(wèn)題，避免電力系統(tǒng)突然崩潰。

五 結(jié)束語(yǔ)

改善電能質(zhì)量問(wèn)題。并不是一步到位的工作，而需要企業(yè)設(shè)備人員持續(xù)不斷的努力，進(jìn)行電能質(zhì)量的測(cè)試和監(jiān)控是保障企業(yè)持續(xù)正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

［1］電網(wǎng)頻率

我國(guó)電力系統(tǒng)的標(biāo)稱頻率為50Hz，GB/T15945-2008《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差》中規(guī)定：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下頻率偏差限值為±0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，偏差限值可放寬到±0.5Hz，標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有說(shuō)明系統(tǒng)容量大小的界限。在《全國(guó)供用電規(guī)則》中規(guī)定"供電局供電頻率的允許偏差：電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦及以上者為±0.2HZ;電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦以下者，為±0.5HZ。實(shí)際運(yùn)行中，從全國(guó)各大電力系統(tǒng)運(yùn)行看都保持在不大于±0.1HZ范圍內(nèi)。

［2］電壓偏差

GB/T 12325-2008《電能質(zhì)量供電電壓偏差》中規(guī)定：35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)標(biāo)稱電壓的10%;20kV及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的土7%;220V單相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的+7%，-10%。

［3］三相電壓不平衡率

GB/T15543-2008《電能質(zhì)量三相電壓不平衡》中規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)電壓不平衡度限值為：電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)序電壓不平衡度不超過(guò)2%，短時(shí)不得超過(guò)4%;低壓系統(tǒng)零序電壓限值暫不做規(guī)定，但各相電壓必須滿足GB/T 12325的要求。接于公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶引起該點(diǎn)負(fù)序電壓不平衡度允許值一般為1.3%，短時(shí)不超過(guò)2.6%。

［4］公用電網(wǎng)諧波

GB/T14549—93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中規(guī)定：6～220kV各級(jí)公用電網(wǎng)電壓(相電壓)總諧波畸變率是0.38kV為5.0%，6～10kV為4.0%，35～66kV為3.0%，110kV為2.0%;用戶注入電網(wǎng)的諧波電流允許值應(yīng)保證各級(jí)電網(wǎng)諧波電壓在限值范圍內(nèi)，所以國(guó)標(biāo)規(guī)定各級(jí)電網(wǎng)諧波源產(chǎn)生的電壓總諧波畸變率是：0.38kV為2.6%，6～10kV為2.2%，35～66kV為1.9%，110kV為1.5%。對(duì)220kV電網(wǎng)及其供電的電力用戶參照本標(biāo)準(zhǔn)110kV執(zhí)行。

［5］電壓波動(dòng)和閃變

GB/T 12326-2008《電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變》規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)，在系統(tǒng)運(yùn)行的較小方式下，以一周(168h)為測(cè)量周期，所有長(zhǎng)時(shí)間閃變值Plt滿足：≤110kV，Plt=1;＞110kV，Plt=0.8。以及單個(gè)用戶的相關(guān)規(guī)定。