冲击负荷接入电网的电能质量分析与治理方案研究

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1、冲击负荷接入电网的电能质量分析与治理方案研究（珠海万力达电气自动化有限公司）摘要：为加强冲击负荷接入电网时加强稳定性和可靠性，解决其产生的电压波动、谐波等问题，提出了相应控制手段。并提山无功补偿对稳定电压波动、治理谐波的的必要性。关键词：冲击负荷电网电能质量分析治理方案0引言冲击负荷是只有周期性或非周期性，突然变化很大的负荷。如电弧炼钢炉、乳钢机等。一般出现最大负荷的时间很短，但其峰值可能是其平均负荷的数倍或数十倍。这类负荷对电力系统影响较大，当其变化幅值相对于系统容量较大时，很有可能引起系统频率的连续振荡，电压摆动。木文从冲击负荷的特点，以及接入电网对电能质量的影

2、响，做专门的研究，并提出相应的对策，以满足电力系统安全稳定和电能质量的要求。1冲击负荷接入电网对电能质量的影响1.1冲击负荷由于自身的随机性、间歇性和大负荷性，其接入电网时，产生的过载、谐波、电压等问题，会给良好电能质量构成严重威胁。当众多冲击负荷一起并入电网，由于其基木上都是非线性负荷，它们之间复杂的电力联系和冲击范围是难以直观估计和展现的。负荷对电网运行造成冲击，主要表现为造成电压闪变，产生负序电流和谐波，甚至破坏电网稳定性。同时冲击负荷会危害电力设备正常运行，例如会对电力电容器、旋转设备、电力变压器、电力电缆、开关、避雷器、电压互感器、自动装置等各类元件产生影

3、响。1.2为了充分了解和防范冲击负荷带来的危害，K:时间以来人们对冲击负荷的机理和规律做了大量研究。建立了冲击负荷实用模型，分析了冲击负荷对附近发电机组电磁转矩和注入点电压的影响。如冲击负荷的热冲击和谐波对牵引变压器绝缘的破坏，造成牵引变寿命的损失从上述研究可知，冲击负荷对电力系统影响不容忽视，它不仅威胁到电网安全稳定运行，也会破坏电力设备，加速绝缘老化。不论是谐波危害、热冲击、还是引起机组震荡，其长期的影响可以视为设备的寿命损失，从可靠性角度来看冲击负荷导致设备强迫停运率提高。国际大电网会议组织(CIGRE)曾提出过一个针对汽轮发电机组轴系设计的建议，在建议中提到

4、：冇计划地运行操作不应引起轴系疲劳损耗。也就是说要使发电机组在冲击性负荷的作用下保持运行的安全稳定就应该使负荷对发电机组轴系造成的冲击损耗趋近于0。2冲击负荷接入电网对电能质量的原理2.1电压波动电压是电网供电质量的重要指标，在额定电压下向用户供电，是供电可靠性应有之意。在实际运行中，随着冲击负荷不断接入，其吋变性和冲击性，会造成电力系统电压波动，波动范围增大，其至超出电能质量要求的范围。电压稳定性，是指正常运行情况下或遭受干扰后电力系统维持所有等效电路分析电压，可用增强器动态注入线电压在可以接受的稳态值的能力。电力系统遭受冲击负荷接入的小干扰影响后，其控制电压稳定

5、能力主要由冲击负荷特性、各种连续控制盒指定时刻离散控制所决定。系统小干扰稳定的判定依据是，在给定运行情况下系统中每个母线，母线电压数值能随着注入无功功率的增加而升高。2.2谐波分析冲击负荷基本上都是非线性负荷，其接入电力系统吋，不可避免的带来谐波污染问题，并在局部地区向整个电网扩散。为构建绿色电网，消除或抑制冲击负荷带来的谐波影响，对谐波的分析研究是一项重大课题挑战。建立冲击负荷的模型，可采用电能质量分析仪，对冲击负荷每个测量点三相电压、电流有效值进行测量，冲击负荷模型用一个可控电流源表示将冲击负荷模型接入等值电网，分析公共耦合节点的谐波电流、谐波电压并换算成国标允

6、许比较值，进行谐波分析。谐波电流应按最小短路容量及负荷分量换算。确定最小短路容量、国标基准短路容量、用户用电协议容量、公共连接点的供电设备容量。3冲击负荷对发电机影响的解决措施3.1冲击性负荷对发电机组的主要影响是对轴系的暂态扭矩冲击，应合理确定其疲劳极限，使轴系所承受的最大力矩小于其疲劳极限所对应的力矩；如果无法准确地获取机组轴系的疲劳极限，也可以依据电磁功率的变化进行评估，将O.lp.u.作为电磁功率的变化上限。当负荷对机组的冲击超出预设上限吋，就应对负荷的接入和运行的方式进行调整，以保证机组的运行安全；对于地区电网来说可以合理安排机组并网方式尽量使发电机组远离

7、冲击负荷接入点。3.2提高冲击负荷接入电压等级。根据《电能质量电压运行波动和闪边》规定，对于随机性不规则的电压波动，35kV电压等级波动范围为2%，35〜22OkV电压等级波动范围为1.5%。通过计算得公共连接点电压波动百分值国标值对比,可得出冲击负荷带来较高电压等级母线的短路容量比低电压等级大，具奋承担较大谐波和无功变化能力，当某一地区有较多新投入冲击负荷时，可适当提高其接入电压等级。3.3为保证冲击负荷接入电力系统后能够长期、安全、稳定、可靠地运行，必须在增强器投用的同吋，进行无功功率补偿3.4通过建立随机冲击下可修复元件的失效及修复转化的模型，推导了在冲击