電能質(zhì)量對(duì)工廠電氣設(shè)備運(yùn)行性能的影響

電能質(zhì)量對(duì)工廠電氣設(shè)備運(yùn)行性能的影響摘要本文敘述了電網(wǎng)中影響電能質(zhì)量的過電壓、欠電壓、電壓不平衡度、電壓波動(dòng)和閃變、電壓諧波等幾個(gè)主要因素，分析了這些因素對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行性能的影響，指出節(jié)約電能不僅是采用一兩件節(jié)能產(chǎn)品和設(shè)備，也要從關(guān)心電網(wǎng)電能質(zhì)量入手。要從根本上提高電能質(zhì)量減少消耗和浪費(fèi)，保障用電的安全性，不僅是供電者的責(zé)任也是電力用戶的責(zé)任。前言當(dāng)前我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展時(shí)期，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電力的需求也處于快速增長(zhǎng)的階段。國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)用電量的平均增長(zhǎng)速率已超過了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，也超過了電力發(fā)展建設(shè)的速度。電網(wǎng)供電能力難以滿足用電需求，供求矛盾突出;供電能力的不足已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”供電的相對(duì)缺額，使得有些地區(qū)電網(wǎng)在電力供應(yīng)過程中電壓波動(dòng)大、供電質(zhì)量難以穩(wěn)定。在用戶側(cè)各工業(yè)企業(yè)各自為政形成“散戶”現(xiàn)象，使得電力管理的難度加大:01、各種大容量用電設(shè)備隨意地的“投入”"切除"，這對(duì)本就蒲弱的電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)形成負(fù)荷沖擊造成電網(wǎng)電壓的波動(dòng)使供電質(zhì)量難以穩(wěn)定。02、用戶不確定負(fù)荷的使用(如:單相負(fù)荷的大量使用或是帶有整流器的負(fù)載等)以及電網(wǎng)可能出現(xiàn)的斷相故障，造成供電電源的不平衡度加大。上述都是造成供電質(zhì)量難以穩(wěn)定和難以控制的因素。反過來供電質(zhì)量的波動(dòng)又可對(duì)工業(yè)企業(yè)用電設(shè)備造成相對(duì)影響，特別是對(duì)占工業(yè)用電80%左右的交流電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行影響為最大，輕則損壞設(shè)備重則造成事故嚴(yán)重影響企業(yè)的安全生產(chǎn)。本文就電能質(zhì)量對(duì)工廠電氣設(shè)備運(yùn)行性能的影響作一分析。影響電網(wǎng)電能質(zhì)量的幾個(gè)主要因素1、過電壓和欠電壓過電壓和欠電壓是電網(wǎng)中常見的影響電能質(zhì)量的一種不正常運(yùn)行現(xiàn)象。由于電網(wǎng)電壓不可能始終穩(wěn)定在一個(gè)額定的指標(biāo)上，因此正常運(yùn)行中電網(wǎng)的運(yùn)行電壓始終是圍繞在額定值附近上下波動(dòng)。當(dāng)這一波動(dòng)是在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)，我們就認(rèn)為電能的電壓質(zhì)量是正常的，否則就是不正常的。過電壓和欠電壓是一個(gè)相對(duì)的概念，當(dāng)運(yùn)行電壓高于額定值且超過上限的規(guī)定值時(shí)，我們就稱為過電壓;而低于額定值且超過下限的規(guī)定值時(shí)，我們就稱為欠電壓。一般易出現(xiàn)在如下的幾情況中:1)電網(wǎng)的短路容量不夠大電網(wǎng)的短路容量較小時(shí)(相對(duì)于網(wǎng)內(nèi)用電負(fù)荷)，當(dāng)用電負(fù)荷的大量增加或大量減少(如白班工作制或兩班工作制的單位較多)時(shí)，均會(huì)造成電網(wǎng)電壓的大幅度波動(dòng)并超過規(guī)定值。而這種情況在某些區(qū)域變電站未擴(kuò)容之前容易出現(xiàn)。2)電網(wǎng)內(nèi)短時(shí)工作的重負(fù)荷較多當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)短時(shí)工作的大型機(jī)械(非連續(xù)工作的機(jī)加工設(shè)備)啟動(dòng)投入或退出運(yùn)行時(shí)，對(duì)電網(wǎng)潮流分布影響較大，造成電網(wǎng)運(yùn)行電壓的大幅波動(dòng)。2、三相電壓的不平衡度當(dāng)電網(wǎng)中有不對(duì)稱負(fù)荷或三相負(fù)荷不平衡時(shí)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)中出現(xiàn)三相不對(duì)稱的負(fù)荷電流，這種三相不對(duì)稱的負(fù)荷電流在對(duì)稱的系統(tǒng)內(nèi)電抗上產(chǎn)生不對(duì)稱的電壓降，導(dǎo)致負(fù)荷終端的電壓出現(xiàn)不平衡。另外，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)異常故障(例如一相或兩相斷線或發(fā)生單相接地故障)時(shí)，會(huì)在三相電壓中出現(xiàn)負(fù)序分量和零序分量，此時(shí)也會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷終端的電壓不平衡。三相電壓的不平衡度是用負(fù)序分量比正序分量的百分?jǐn)?shù)表示的。3、過電壓和欠電壓電壓波動(dòng)和電壓閃變是兩個(gè)不同的概念。1)電壓波動(dòng)指電網(wǎng)電壓的幅值在一定范圍內(nèi)有規(guī)則的變動(dòng)。這種波動(dòng)有時(shí)是因某處電網(wǎng)的短路容量不夠大，而用戶有較大的交流電動(dòng)機(jī)、大型的電力機(jī)車運(yùn)行、大型電加熱負(fù)荷投入或切除時(shí)造成電網(wǎng)內(nèi)電流短時(shí)的較大變化，較大變化的負(fù)荷電流在電力系統(tǒng)的內(nèi)阻抗上產(chǎn)生較大變化的電壓降，從而導(dǎo)致用戶終端電壓的波動(dòng)。2)電壓的閃變?cè)陔娋W(wǎng)中能引起電壓閃變的因素較多，如:1)當(dāng)用戶有大型交流電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)容量相對(duì)于電網(wǎng)的短路容量而言)直接在電網(wǎng)中啟動(dòng)時(shí)或大型的沖擊負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)，較大的沖擊電流在電網(wǎng)內(nèi)短路阻抗上產(chǎn)生較大的沖擊電壓降，從而引起電網(wǎng)內(nèi)的電壓產(chǎn)生短時(shí)的波動(dòng)。2)電網(wǎng)內(nèi)某處發(fā)生瞬間短路時(shí)，較大的短路沖擊電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓的閃變。4、電壓諧波造成電網(wǎng)電壓中出現(xiàn)諧波分量的因素有兩個(gè)方面：1)用戶方面大量使用工作在非線性狀態(tài)的電力電子設(shè)備。由于電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使基于微處理器控制的電力電子設(shè)備，如:變頻器、UPS電源、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得到迅速普及和發(fā)展;另外各種家用電器中的開關(guān)電源、日光燈電子鎮(zhèn)流器等均為非線性電氣設(shè)備的大量使用。2)電力系統(tǒng)中如電力變壓器、交流電動(dòng)機(jī)等有鐵芯繞組的設(shè)備，在運(yùn)行電壓較高時(shí)使鐵芯磁通的工作點(diǎn)進(jìn)入非線性區(qū)域形成非線性負(fù)載，這時(shí)在非線性條件下產(chǎn)生的諧波電流向電網(wǎng)倒輸，造成電網(wǎng)中含有諧波電壓。因諧波形成的因素很復(fù)雜，故電網(wǎng)中各次諧波含量在不同時(shí)間段內(nèi)是不同的，這對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行管理也提出了更高的要求。電能參數(shù)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的影響過電壓和欠電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的影響1）過電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的影響當(dāng)電網(wǎng)電壓處于過電壓運(yùn)行時(shí)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行安全將造成兩方面的影響。1)過電壓運(yùn)行能使電動(dòng)機(jī)鐵芯損耗加大使鐵芯過熱交流電動(dòng)機(jī)鐵芯特性的設(shè)計(jì)，通常都使電流與磁通的工作點(diǎn)處于磁化特性飽和前的拐點(diǎn)處。這種將工作點(diǎn)設(shè)計(jì)在拐點(diǎn)的目的在于節(jié)省鐵芯材料。因?yàn)楣ぷ鼽c(diǎn)離飽和區(qū)越遠(yuǎn)，在磁通量不變的情況下所需要的鐵芯截面積越大，即要產(chǎn)生的同樣的磁通量所需要的鐵芯材料越多。在滿足使用的條件下，一般都將工作點(diǎn)選擇在磁化特性的拐點(diǎn)處。2）欠電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的影響當(dāng)運(yùn)行電壓較低時(shí)，可能使電動(dòng)機(jī)處于過電流運(yùn)行。因?yàn)楫?dāng)電網(wǎng)電壓低于額定電壓時(shí)，在電機(jī)鐵芯特性上表現(xiàn)的是磁通量的減少，使工作點(diǎn)離開飽和區(qū)。這對(duì)變壓器一類靜設(shè)備的運(yùn)行性能沒有什么影響，但對(duì)交流電動(dòng)機(jī)這種輸出轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)工作設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的電器設(shè)備，就不能忽視其影響。這一點(diǎn)我們可以從交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與端電壓的關(guān)系式入手分析:電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩直接與電動(dòng)機(jī)的外加電源電壓U的平方成正比，因此當(dāng)電源電壓下降時(shí)其轉(zhuǎn)矩的下降是很快的。在外部工作機(jī)械軸功率不變的情況下，電動(dòng)機(jī)會(huì)因轉(zhuǎn)速的降低使轉(zhuǎn)差率升高，導(dǎo)致電機(jī)工作電流升高;當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于高負(fù)載率運(yùn)行或是電源電壓下降較多時(shí)，可造成電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流超過額定電流，使電動(dòng)機(jī)過熱而降低使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)而損壞。三相電壓的不平衡度對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的影響當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)三相電壓不平衡時(shí)會(huì)在負(fù)荷中出現(xiàn)3種序分量電流;即正序電流分量11、負(fù)序電流分量12和零序電流分量10。交流電動(dòng)機(jī)的定子接線有形和Y形兩種接線方式，不論哪一種接線方式，其中性點(diǎn)都不外引接地也不與中性線相連接。因此在三相交流異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行中不存在霉席電流分量，只有正序和負(fù)序電流分量。電壓波動(dòng)和閃變對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的影響運(yùn)行電壓的大副波動(dòng)或閃變時(shí)可能使電動(dòng)機(jī)失去穩(wěn)定運(yùn)行條件。交流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中最怕電網(wǎng)電壓的大幅度波動(dòng)，大的電壓波動(dòng)有可能造成交流電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)而燒毀電動(dòng)機(jī)。當(dāng)交流異步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行負(fù)荷較重時(shí)，遇到電網(wǎng)電壓的大副波動(dòng)而使電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩低于機(jī)械負(fù)載的工作轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)便落入不穩(wěn)定區(qū);電動(dòng)機(jī)一但進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)而電壓的恢復(fù)又不及時(shí)，則電動(dòng)機(jī)只有形成堵轉(zhuǎn)，其結(jié)果有可能燒毀電動(dòng)機(jī)導(dǎo)致出現(xiàn)不應(yīng)有的事故。結(jié)語本文介紹了電網(wǎng)中的幾個(gè)主要電氣參數(shù)及對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的影響。通過分析說明了這些參數(shù)的穩(wěn)定與否既決定了電網(wǎng)的供電質(zhì)量也決定了用戶在用電過程中的安全性。同時(shí)分析了占用電負(fù)荷80%以上的交流電動(dòng)機(jī)，在這幾個(gè)主要電能參數(shù)影響下的運(yùn)行性能;分析結(jié)果指出這些參數(shù)的不穩(wěn)定，導(dǎo)致電