一.前言
随着国民经济的快速发展和持续增长 , 电力建设更是取得了令人瞩目的成就 , 到 2005 年中国电力装机突破 5 亿千瓦,尽管如此,电力供需形势仍然紧张。 2005 年用电高峰时期全国就有 24 个省、区拉闸限电 , 同时由于大部分电力设施长期处于超负荷运行状态 , 存在诸多安全隐患 , 也出现了不少事故 , 给国家和人民财产造成了很大的损失。 2006 年用电量仍有大幅度的增加,特别是经济发达地区用电供应紧张的形势将会持续。要缓解当前乃至今后一个时期电力供需之间的矛盾 , 并从根本上解决问题 , 国家提出了两条解决途径:一是开源,二是节流。开源就是国家、地方及各民间资本加大对电力建设的投资力度,在保障供应的同时,提供安全高质量的电力产品,同时发展多种新能源;节流就是节约用电、合理用电,在节能降耗方面采用各种先进节能技术 , 提高电能的整体利用效率。 电能作为一种特殊的商品,它的质量不仅要求电力系统在发电、变电、输电各环节上做出努力,同时也要求用户予以维护。特别是公用电网谐波,受用电设备的影响更明显。随着各种会产生谐波电流的电力电子设备、家用电器、非线性用电设备及冲击性用电设备不断增加,构成了电能质量的主要污染源,使得电网电能质量指标趋于恶化,不仅威胁着电力系统的安全经济运行,而且也对电力用户和通信行业产生危害和不利影响。
目前谐波与电磁干扰、功率因数降低已并列为电力系统的三大公害,当电网的电能质量被干扰或污染,达不到上述标准时,就得有针对性地对电网进行电能质量改善。电力部明文规定:因电网或用户用电原因引起的电能质量不符合国家标准时,按“谁干扰,谁污染,谁治理”的原则及时处理,并贯穿于电网及用电设施设计、建设和生产的全过程。
当今世界上能源危机对世界各国的经济发展带来巨大的威胁,能源的不可替代使各国都在寻求节约能源的途径。为了解决这种矛盾,无源滤波器及有源电力滤波器(APF)和静止无功功率发生器(SVG)的使用也就应运而生,并在一定程度上缓解了局部供电的紧张态势,为降低日趋高涨的电费支出起到了一定的积极作用。
二.目前国内用电环境问题的现状
电能是当今世界上普遍采用的能源方式之一。在电能的使用过程当中,许多环节和设备都会产生对电能的浪费,并且这些电能的浪费已经起到了不可忽视的作用。电能质量问题又可分为电压质量和电流质量两个大的方面。电压质量问题指会影响用户设备正常运行的不理想的系统电压,包括电压的闪变 (Flick) 、瞬时过电压 (Swell) 、谐波畸变 (Harmonics) 、各相电压不平衡 (Unbalance) 等情况;电流质量问题指电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸变,包括流入电网的谐波电流,以及无功、不平衡负荷电流、低频负荷变化造成的闪烁等。 具体主要现状如下:
1)电网谐波污染,导致输电线路、变压器和电机损耗增加,浪费日趋宝贵的能源;
2)变压器、旋转电机等铁芯磁感应环流增加,大大加大电气设备发热损耗,增加功耗;加速绝缘老化,影响设备寿命;甚至发生机械谐振,旋转电机转速不稳,烧毁旋转电机;
3)电线电缆等集肤效应增大,发热损耗增加;加速绝缘老化,影响寿命;
4)电力系统继电保护误启动,误动作跳闸,拒动和损坏,常引起事故或扩大停电事故;
5)计算机、数据传送和自动控制系统数据丢失,误显示,误动作,元件损坏;
6)电能表等计量装置误差增大,不能正确计量电能。无功补偿电力电容器组的谐波电压会加速电容器的老化,使电容器的损耗系数增大、附加损耗增加,从而容易发生故障和缩短电容器的寿命。另一方面,电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时,就会产生谐波电流放大,使得电容器及熔断器因过热、过电压等而不能正常运行甚至烧毁;
7)大量变频器的使用后,没有足够重视变频器的使用所带来的电流谐波的污染;
8)大量晶闸管的使用后,电流谐波给供电网带来的污染;
9)大功率交流电机和众多交流电机的使用,供电电网的功率因数过低;
10)冲击性负载给供电电网造成的电压波动甚至闪变等;
以上这么多情况都是我国目前用电环境的基本表现,并且直接影响到用电设备本身的使用寿命。根据电网或用电设备的情况,找出解决用电污染和浪费的方案是我公司的主要工作任务。