电能质量对发电厂安全运行的影响分析及解决方法

摘要：我国经济在发展过程中需要大量的电能，因此，人们对发电厂的电能质量有严格要求，同时电能质量对于发电站场的正常运行也有重要影响，由此可见，研究如何提高电能质量对于发电厂的安全运行而言是十分有必要的。文章通过研究影响电能质量的常见因素进而提出相应的解决措施，使发电厂能够安全运行。

关键词：电能质量；发电厂；安全运行；影响因素；解决方法 文献标识码：A

中图分类号：TM714 文章编号：1009-2374（2016）35-0187-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.091

随着我国经济的发展以及电力技术的广泛运用，人们对于电能的要求越来越大。为了能够向人们提供足够的电能，电厂对电力系统做了较大的调整，虽然这能够向各城镇输送大量的电能，但是这却会对电厂的安全造成一定的威胁。例如，电除尘的整流变将会导致6千伏系统的电流以及电压产生畸变，这将使整个电压系统受到谐波污染，使电压做出保护动作导致城市电路瘫痪。除此之外，大型的电机及变压器都将使电路系统受到高次谐波，这对电厂的电力设备的安全运转造成巨大的威胁，由此可见，研究电能质量对发电厂安全运行而言是十分有必要的。

1 电能质量影响发电厂安全运行的主要因素

1.1 电压偏差对发电厂安全运行的威胁

电力设备只有在额定电压下才能正常工作，电力设备在运作过程中才能真正达到它的运行指标，如果电力设备在现实工作中使用的电压与额定电压相差甚远的话，这不仅将影响到电力设备的正常工作指标，而且还将大大地缩短电力设备的使用寿命。工作电压与额定电压相差越大，对电力设备造成的影响也将越大。电压偏差指的是实际运行电压与额定电压的差值与额定电压之间的比值，虽然在现实生活中，许多电力设备的工作电压无法达到它的额定电压，但由于这二者之间相差不大，因此这对电力设备不会造成太大的影响。《电能质量供电电压偏差》中对电压允许的状况有着较详细的要求。在220千伏或220千伏以上的电网中，电压的正、负之间的偏差的绝对值之和不允许超过额定电压的10%；在6千伏左右的电网中，实际运行电压与额定电压之间的偏差允许范围在±7%之间；而在400伏的电网中，实际运行电压与额定电压之间的允许偏差范围±10%之间。电厂的电压正偏差在220千伏，电压负偏差在6千伏与400伏之间。因此，电厂在运作过程中应注意电压的大小，避免因电压超过规定的偏移范围而引起电力设备故障。当电厂的电压过高时，将会大大地降低降压变压器输出功率，导致整个电力系统无法正常运转。如果没有及时处理电压过高的状况的话，发电机将会因触动保护装置而停止工作，这将导致供电区域无法获得电能。同时电压过高还将导致变压器的电流大幅度地增大，从而增加电力设备的损害，使电力设备出现不正常的发热，这将导致电力设备中的线路出现烧毁的现象，使整个电路出现瘫痪的现象。除电压过高之外，电压过低也将会对电厂的安全运行造成巨大的影响。电压过低将增大电动机的电流量，导致电动机的定子绕组因过热而出现老化的现象，这对电机的运转是很不利的，因此电厂在运行过程中应密切关注电压的变化。

1.2 谐波对发电厂安全运行的威胁

随着我国电力电子技术的快速发展，我国电厂的电力系统开始大量使用非线性负载，虽然这能够使我国电厂更好地产生电能，但是随着大量非线性负载的增加，电厂的电力设备在工作过程中将受到谐波的危害。谐波是由于施加在电力设备中的电压与产生的电流之间未形成线性关系而导致的。

电厂中的谐波主要分为铁磁饱和型以及电子开关型。铁磁饱和型主要指电子设备中的铁芯设备的铁磁饱和性呈现非线性关系，例如变压器。而电子开关型指的是交流电与直流电换流的设备在工作期间产生谐波，较为典型的是电除尘的整流变。谐波的出现将增加电力设备在工作过程中出现的损耗，对于电动机及变压器这类铁磁饱和型的设备而言，谐波不仅将增加设备的损耗而且还会带来过多的热量，当机器的热量超过设备的正常承受热量的范围时，将会导致电力设备出现老化的现象，甚至会使电力设备因热量过高而出现跳闸，导致城市的电路陷入瘫痪。除此之外，谐波还将导致电动机与变压器因震动而使设备零件出现松动的现象，这对电厂的安全运行将造成巨大的影响，还将影响到工作人员的生命安全。而对于电子开关型的设备而言，例如，电感与电容将因谐波而出现谐振的现象，这将触动设备的保护装置，导致电力设备无法正常工作。

1.3 频率偏差对发电厂安全运行的威胁

电源与负电荷之间由于功率不同将会导致电子设备出现频率偏差，如果电力设备的工作频率与额定频率相差太多的话，这将大大地提高电力设备出现故障的几率。为此，我国在《电能质量电力系统频率允许偏差》中对电力系统的频率偏差做了严格的规范。对于一般电力系统的频率偏差的允许值是0.2赫兹，当频率偏差超过（50±0.2）赫兹时，电力设备将因频率异常而出现故障。在电厂运行过程中，发电机的频率将会因为大量负电荷的存在而迅速上升，这将导致电厂的辅机因工作频率以及电压的急剧升高而出现跳闸的现象，使系统与发电机出现解列，导致电厂无法正常运转。除此之外，频率偏差过大还将会导致汽轮机叶片出现剧烈震动，而长时间的震动将导致叶片断裂，使电力设备无法正常工作。

2 促进电厂安全运行的相应解决措施

2.1 调整电压偏差

电压偏差对发电厂正常运行将造成巨大的影响，为了避免电压偏差超过允许范围，发电厂可通过调整励磁系统的励磁电流来调整发电机的电压。这种方法主要是通过提前运行励磁系统或者滞后励磁系统的运行，使发电机能够始终输出有功电流，保证电力设备能够正常运行。电厂能够手动调整励磁系统的励磁电流，也可自动调整励磁电流，目前，电厂中通常使用AVR自动电压调整装置来调整电压大小。在电厂运行中，应密切注意电压的变化情况，当电压下降到厂用电压的5%时，电厂应立刻提高电压，如果电压长时间低于厂用电压的95%时，一些大型的设备将会停止工作。除了调整励磁电流之外，还可通过调整变压器的分接头来调整设备的电压。

2.2 减少谐波产生的相应措施

为了避免谐波对电力设备造成影响，电厂可通过二次谐波制动的方式来防止变压器因受到谐波电流的影响而出现保护动作。同时，电厂应在6千伏电源处安装谐波监视装置，通过对谐波的观察来发现谐波的运行规律以及产生的原因，进而可通过调整电力设备的运行方式来减少谐波的产生。除此之外，电厂还应定期检查电机端部的线棒的频率，使电机端部的频率始终在标准范围之内，这将大大地减少谐波的产生。目前，我国大部分电厂通过使用变频器控制的高压电机来避免谐波对电机造成的影响。电厂还可使用空间矢量控制法来避免谐波对电机的影响，这种空间电压矢量控制法是通过使用三相对称正弦交流电机的理想圆磁通来控制逆变器，这将大大地降低电机在转动时产生的脉动，最终达到消除谐波的作用。

2.3 调整频率偏差

为了避免频率偏差对电力设备造成影响，我国大部分电厂都安装了一次调频装置来调整电力设备的工作频率，这种调频装置主要是通过调整机组负荷，使机组负荷的频率能够与电网频率保持一致，使机组的输出容量能够满足电网的输出要求。除此之外，发电厂还应在发电机中安装低频累加保护装置，避免发电机的汽轮机叶片因发生谐振而出现断裂。

这是由于发电机的叶轮机叶片的材料产生的疲劳是一个不可逆积累的过程，如果发电机在低频的条件下工作时间过长的话，汽轮机叶片将因持续疲劳而出现断裂，因此电厂应规定发电机在某个频率下的工作时间，当达到规定时间后，电厂应及时更换发电机，避免发电机出现故障而导致电力设备无法工作。

3 结语

随着我国经济的快速发展，人们的生活质量也随着有了巨大的提高，人们对于电能的质量的要求变得越来越高。电能质量不仅影响用户的用电质量，对于电厂的安全运行也有着重大的影响。为了使电厂能够安全运行，电厂的相关工作人员应加强对电能质量的监督，使电能质量能够达到电厂正常运行的要求，当发现电能质量存在问题时，电厂的工作人员应立刻检查问题的原因，进而提出相应的解决措施，使我国的电厂能够更好地为人们提高服务。

参考文献

[1] 周洁.电能质量及其检测分析方法[J].工业，2016，（3）.

[2] 卢凌霄.电能质量对电网的影响[J].电子制作，2016，（4）.

作者简介：宋琳（1982-），女，河南郑州人，大唐灞桥热电厂工程师，研究方向：火力发电厂运行生产管理。

（责任编辑：秦逊玉）