摘要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)在發(fā)展過(guò)程中需要大量的電能，因此，人們對(duì)發(fā)電廠的電能質(zhì)量有嚴(yán)格要求，同時(shí)電能質(zhì)量對(duì)于發(fā)電站場(chǎng)的正常運(yùn)行也有重要影響，由此可見(jiàn)，研究如何提高電能質(zhì)量對(duì)于發(fā)電廠的安全運(yùn)行而言是十分有必要的。文章通過(guò)研究影響電能質(zhì)量的常見(jiàn)因素進(jìn)而提出相應(yīng)的解決措施，使發(fā)電廠能夠安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；發(fā)電廠；安全運(yùn)行；影響因素；解決方法 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM714 文章編號(hào)：1009-2374（2016）35-0187-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.091

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及電力技術(shù)的廣泛運(yùn)用，人們對(duì)于電能的要求越來(lái)越大。為了能夠向人們提供足夠的電能，電廠對(duì)電力系統(tǒng)做了較大的調(diào)整，雖然這能夠向各城鎮(zhèn)輸送大量的電能，但是這卻會(huì)對(duì)電廠的安全造成一定的威脅。例如，電除塵的整流變將會(huì)導(dǎo)致6千伏系統(tǒng)的電流以及電壓產(chǎn)生畸變，這將使整個(gè)電壓系統(tǒng)受到諧波污染，使電壓做出保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致城市電路癱瘓。除此之外，大型的電機(jī)及變壓器都將使電路系統(tǒng)受到高次諧波，這對(duì)電廠的電力設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)造成巨大的威脅，由此可見(jiàn)，研究電能質(zhì)量對(duì)發(fā)電廠安全運(yùn)行而言是十分有必要的。

1 電能質(zhì)量影響發(fā)電廠安全運(yùn)行的主要因素

1.1 電壓偏差對(duì)發(fā)電廠安全運(yùn)行的威脅

電力設(shè)備只有在額定電壓下才能正常工作，電力設(shè)備在運(yùn)作過(guò)程中才能真正達(dá)到它的運(yùn)行指標(biāo)，如果電力設(shè)備在現(xiàn)實(shí)工作中使用的電壓與額定電壓相差甚遠(yuǎn)的話，這不僅將影響到電力設(shè)備的正常工作指標(biāo)，而且還將大大地縮短電力設(shè)備的使用壽命。工作電壓與額定電壓相差越大，對(duì)電力設(shè)備造成的影響也將越大。電壓偏差指的是實(shí)際運(yùn)行電壓與額定電壓的差值與額定電壓之間的比值，雖然在現(xiàn)實(shí)生活中，許多電力設(shè)備的工作電壓無(wú)法達(dá)到它的額定電壓，但由于這二者之間相差不大，因此這對(duì)電力設(shè)備不會(huì)造成太大的影響?！峨娔苜|(zhì)量供電電壓偏差》中對(duì)電壓允許的狀況有著較詳細(xì)的要求。在220千伏或220千伏以上的電網(wǎng)中，電壓的正、負(fù)之間的偏差的絕對(duì)值之和不允許超過(guò)額定電壓的10%；在6千伏左右的電網(wǎng)中，實(shí)際運(yùn)行電壓與額定電壓之間的偏差允許范圍在±7%之間；而在400伏的電網(wǎng)中，實(shí)際運(yùn)行電壓與額定電壓之間的允許偏差范圍±10%之間。電廠的電壓正偏差在220千伏，電壓負(fù)偏差在6千伏與400伏之間。因此，電廠在運(yùn)作過(guò)程中應(yīng)注意電壓的大小，避免因電壓超過(guò)規(guī)定的偏移范圍而引起電力設(shè)備故障。當(dāng)電廠的電壓過(guò)高時(shí)，將會(huì)大大地降低降壓變壓器輸出功率，導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果沒(méi)有及時(shí)處理電壓過(guò)高的狀況的話，發(fā)電機(jī)將會(huì)因觸動(dòng)保護(hù)裝置而停止工作，這將導(dǎo)致供電區(qū)域無(wú)法獲得電能。同時(shí)電壓過(guò)高還將導(dǎo)致變壓器的電流大幅度地增大，從而增加電力設(shè)備的損害，使電力設(shè)備出現(xiàn)不正常的發(fā)熱，這將導(dǎo)致電力設(shè)備中的線路出現(xiàn)燒毀的現(xiàn)象，使整個(gè)電路出現(xiàn)癱瘓的現(xiàn)象。除電壓過(guò)高之外，電壓過(guò)低也將會(huì)對(duì)電廠的安全運(yùn)行造成巨大的影響。電壓過(guò)低將增大電動(dòng)機(jī)的電流量，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的定子繞組因過(guò)熱而出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，這對(duì)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是很不利的，因此電廠在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)密切關(guān)注電壓的變化。

1.2 諧波對(duì)發(fā)電廠安全運(yùn)行的威脅

隨著我國(guó)電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)電廠的電力系統(tǒng)開(kāi)始大量使用非線性負(fù)載，雖然這能夠使我國(guó)電廠更好地產(chǎn)生電能，但是隨著大量非線性負(fù)載的增加，電廠的電力設(shè)備在工作過(guò)程中將受到諧波的危害。諧波是由于施加在電力設(shè)備中的電壓與產(chǎn)生的電流之間未形成線性關(guān)系而導(dǎo)致的。

電廠中的諧波主要分為鐵磁飽和型以及電子開(kāi)關(guān)型。鐵磁飽和型主要指電子設(shè)備中的鐵芯設(shè)備的鐵磁飽和性呈現(xiàn)非線性關(guān)系，例如變壓器。而電子開(kāi)關(guān)型指的是交流電與直流電換流的設(shè)備在工作期間產(chǎn)生諧波，較為典型的是電除塵的整流變。諧波的出現(xiàn)將增加電力設(shè)備在工作過(guò)程中出現(xiàn)的損耗，對(duì)于電動(dòng)機(jī)及變壓器這類鐵磁飽和型的設(shè)備而言，諧波不僅將增加設(shè)備的損耗而且還會(huì)帶來(lái)過(guò)多的熱量，當(dāng)機(jī)器的熱量超過(guò)設(shè)備的正常承受熱量的范圍時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致電力設(shè)備出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，甚至?xí)闺娏υO(shè)備因熱量過(guò)高而出現(xiàn)跳閘，導(dǎo)致城市的電路陷入癱瘓。除此之外，諧波還將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)與變壓器因震動(dòng)而使設(shè)備零件出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象，這對(duì)電廠的安全運(yùn)行將造成巨大的影響，還將影響到工作人員的生命安全。而對(duì)于電子開(kāi)關(guān)型的設(shè)備而言，例如，電感與電容將因諧波而出現(xiàn)諧振的現(xiàn)象，這將觸動(dòng)設(shè)備的保護(hù)裝置，導(dǎo)致電力設(shè)備無(wú)法正常工作。

1.3 頻率偏差對(duì)發(fā)電廠安全運(yùn)行的威脅

電源與負(fù)電荷之間由于功率不同將會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備出現(xiàn)頻率偏差，如果電力設(shè)備的工作頻率與額定頻率相差太多的話，這將大大地提高電力設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率。為此，我國(guó)在《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》中對(duì)電力系統(tǒng)的頻率偏差做了嚴(yán)格的規(guī)范。對(duì)于一般電力系統(tǒng)的頻率偏差的允許值是0.2赫茲，當(dāng)頻率偏差超過(guò)（50±0.2）赫茲時(shí)，電力設(shè)備將因頻率異常而出現(xiàn)故障。在電廠運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)電機(jī)的頻率將會(huì)因?yàn)榇罅控?fù)電荷的存在而迅速上升，這將導(dǎo)致電廠的輔機(jī)因工作頻率以及電壓的急劇升高而出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，使系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)出現(xiàn)解列，導(dǎo)致電廠無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，頻率偏差過(guò)大還將會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)葉片出現(xiàn)劇烈震動(dòng)，而長(zhǎng)時(shí)間的震動(dòng)將導(dǎo)致葉片斷裂，使電力設(shè)備無(wú)法正常工作。

2 促進(jìn)電廠安全運(yùn)行的相應(yīng)解決措施

2.1 調(diào)整電壓偏差

電壓偏差對(duì)發(fā)電廠正常運(yùn)行將造成巨大的影響，為了避免電壓偏差超過(guò)允許范圍，發(fā)電廠可通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)的電壓。這種方法主要是通過(guò)提前運(yùn)行勵(lì)磁系統(tǒng)或者滯后勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行，使發(fā)電機(jī)能夠始終輸出有功電流，保證電力設(shè)備能夠正常運(yùn)行。電廠能夠手動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電流，也可自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁電流，目前，電廠中通常使用AVR自動(dòng)電壓調(diào)整裝置來(lái)調(diào)整電壓大小。在電廠運(yùn)行中，應(yīng)密切注意電壓的變化情況，當(dāng)電壓下降到廠用電壓的5%時(shí)，電廠應(yīng)立刻提高電壓，如果電壓長(zhǎng)時(shí)間低于廠用電壓的95%時(shí)，一些大型的設(shè)備將會(huì)停止工作。除了調(diào)整勵(lì)磁電流之外，還可通過(guò)調(diào)整變壓器的分接頭來(lái)調(diào)整設(shè)備的電壓。

2.2 減少諧波產(chǎn)生的相應(yīng)措施

為了避免諧波對(duì)電力設(shè)備造成影響，電廠可通過(guò)二次諧波制動(dòng)的方式來(lái)防止變壓器因受到諧波電流的影響而出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作。同時(shí)，電廠應(yīng)在6千伏電源處安裝諧波監(jiān)視裝置，通過(guò)對(duì)諧波的觀察來(lái)發(fā)現(xiàn)諧波的運(yùn)行規(guī)律以及產(chǎn)生的原因，進(jìn)而可通過(guò)調(diào)整電力設(shè)備的運(yùn)行方式來(lái)減少諧波的產(chǎn)生。除此之外，電廠還應(yīng)定期檢查電機(jī)端部的線棒的頻率，使電機(jī)端部的頻率始終在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，這將大大地減少諧波的產(chǎn)生。目前，我國(guó)大部分電廠通過(guò)使用變頻器控制的高壓電機(jī)來(lái)避免諧波對(duì)電機(jī)造成的影響。電廠還可使用空間矢量控制法來(lái)避免諧波對(duì)電機(jī)的影響，這種空間電壓矢量控制法是通過(guò)使用三相對(duì)稱正弦交流電機(jī)的理想圓磁通來(lái)控制逆變器，這將大大地降低電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的脈動(dòng)，最終達(dá)到消除諧波的作用。

2.3 調(diào)整頻率偏差

為了避免頻率偏差對(duì)電力設(shè)備造成影響，我國(guó)大部分電廠都安裝了一次調(diào)頻裝置來(lái)調(diào)整電力設(shè)備的工作頻率，這種調(diào)頻裝置主要是通過(guò)調(diào)整機(jī)組負(fù)荷，使機(jī)組負(fù)荷的頻率能夠與電網(wǎng)頻率保持一致，使機(jī)組的輸出容量能夠滿足電網(wǎng)的輸出要求。除此之外，發(fā)電廠還應(yīng)在發(fā)電機(jī)中安裝低頻累加保護(hù)裝置，避免發(fā)電機(jī)的汽輪機(jī)葉片因發(fā)生諧振而出現(xiàn)斷裂。

這是由于發(fā)電機(jī)的葉輪機(jī)葉片的材料產(chǎn)生的疲勞是一個(gè)不可逆積累的過(guò)程，如果發(fā)電機(jī)在低頻的條件下工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的話，汽輪機(jī)葉片將因持續(xù)疲勞而出現(xiàn)斷裂，因此電廠應(yīng)規(guī)定發(fā)電機(jī)在某個(gè)頻率下的工作時(shí)間，當(dāng)達(dá)到規(guī)定時(shí)間后，電廠應(yīng)及時(shí)更換發(fā)電機(jī)，避免發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致電力設(shè)備無(wú)法工作。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也隨著有了巨大的提高，人們對(duì)于電能的質(zhì)量的要求變得越來(lái)越高。電能質(zhì)量不僅影響用戶的用電質(zhì)量，對(duì)于電廠的安全運(yùn)行也有著重大的影響。為了使電廠能夠安全運(yùn)行，電廠的相關(guān)工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)督，使電能質(zhì)量能夠達(dá)到電廠正常運(yùn)行的要求，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量存在問(wèn)題時(shí)，電廠的工作人員應(yīng)立刻檢查問(wèn)題的原因，進(jìn)而提出相應(yīng)的解決措施，使我國(guó)的電廠能夠更好地為人們提高服務(wù)。

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作者簡(jiǎn)介：宋琳（1982-），女，河南鄭州人，大唐灞橋熱電廠工程師，研究方向：火力發(fā)電廠運(yùn)行生產(chǎn)管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）