電能質(zhì)量標準化”專欄團標準化201012編者按:電能作為一種最廣泛使用的能源,與人們的生產(chǎn)和生活緊密相關(guān)。國民經(jīng)濟和科學技術(shù)的發(fā)展離不開電能,而分布式電源的大量投產(chǎn)和智能電網(wǎng)的發(fā)展更是對電網(wǎng)的電能質(zhì)量提出了更高的要求。電能質(zhì)量指標的偏離,是發(fā)電、輸變電和用電三方造成的,同時也給自身和其他各方帶來不同程度的危害。所以說,提高電能質(zhì)量是三方共同的責任和義務。電能質(zhì)量標準的制定,除包含大量的技術(shù)問題之外,還涉及到相關(guān)各方的經(jīng)濟利益和國家政策。制定合理的電能質(zhì)量標準,需有關(guān)各方在技術(shù)、經(jīng)濟等方面進行深入研究,協(xié)商一致,確保國家利益、社會效益最大化。本刊與全國電壓電流等級和頻率標準化技術(shù)委員會聯(lián)合推出“電能質(zhì)量標準化專欄”,旨在探討電能質(zhì)量及標準化在國民經(jīng)濟中的作用,提高社會各界對電能質(zhì)量及標準化的關(guān)注,推進電能質(zhì)量標準化進程電能質(zhì)量與節(jié)能國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司)摘要:本文論了電能質(zhì)量的技術(shù)經(jīng)濟性特征,分析了電能質(zhì)量與節(jié)能的關(guān)系,提出了今后幾年我國電能質(zhì)量標準化工作的基本關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量節(jié)能標準化and energy saving. In this paper the writer points out the development trend of power guality standardizationKey words: power quality, energy saving, standardization改革開放以來,我國已經(jīng)由一個工業(yè)化水平落惡化,電能質(zhì)量問題引起了廣泛的關(guān)注后的國家快速步入工業(yè)化水平較發(fā)達的國家。伴隨電能質(zhì)量問題之所以受到普遍重視,是與電能著計算機控制技術(shù)及半導體技術(shù)的廣泛應用,各類質(zhì)量這一議題的技術(shù)經(jīng)濟特征密切相關(guān)的。具體而制造業(yè)負荷及民用負荷用電特性發(fā)生了深刻變化。言,可將其歸納為廣義的能源節(jié)約與浪費問題。首除傳統(tǒng)的鋼鐵煤炭、化工等電能質(zhì)量工業(yè)污染源之先,就供應一定容量的負荷而言,劣質(zhì)的電能傳輸需外,又增添了大量的基于半導體整流逆變技術(shù)的新要消耗更大的電力供應;其次,劣質(zhì)的電能將會引起型民用污染源負荷計算機、空調(diào)、電視機、各種節(jié)能工業(yè)生產(chǎn)周期的延長或產(chǎn)生劣質(zhì)產(chǎn)品,相當于一次型照明電器等家用及辦公負荷比例大幅提高,電氣能源印中國煤化工起的事故,經(jīng)濟化鐵道、地鐵、輕軌電車等現(xiàn)代化的交通工具使得負損失可見,電能質(zhì)量荷用電特性日趨復雜。所有這一切變化在帶給我們與能CNMHG本文就此議題進利益及便利的同時,也悄悄地使電網(wǎng)供電環(huán)境日趨行討論,以期拋磚引玉,引起共鳴,為進一步建設資“電能質(zhì)量標準化”專欄化2010.12源節(jié)約型社會獻計獻策。其與電能質(zhì)量的關(guān)系,使得節(jié)能技術(shù)進步能夠更加健1電能質(zhì)量問題的經(jīng)濟性特征康快速地發(fā)展。據(jù)介紹,在美國,每年由于電能質(zhì)量下降所引起首先,不可否認,節(jié)能技術(shù)多涉及電力電子器件的經(jīng)濟損失高達數(shù)百億美元。據(jù)美國電力科學研究院的應用。從技術(shù)上而言其運行過程產(chǎn)生的電能質(zhì)量Jane Clemmensen的粗略估計,當今電能質(zhì)量相關(guān)問污染已經(jīng)非常小,例如:以前的晶閘管控制電力機車題在美國造成的損失每年為260億美元。英國195就是一個較大的諧波污染源。目前的新型電力機車由年就電能質(zhì)量問題對容量超過wW的100家用戶做于采用了全控器件及P啊技術(shù),理論上已經(jīng)不產(chǎn)生的調(diào)查結(jié)果顯示在過去的12個月里69%的用戶生產(chǎn)(或很少)國家標準所限定的諧波。其次,節(jié)能技術(shù)在過程因電能質(zhì)量問題而受到破壞。IBM公司的市場調(diào)避免產(chǎn)生傳統(tǒng)電能質(zhì)量危害的同時,可能帶來新的電查表明,48.5%的計算機數(shù)據(jù)丟失是由于電能質(zhì)量引起能質(zhì)量問題例如:電力電子器件高速開關(guān)頻率的切的。換將產(chǎn)生與此開關(guān)頻率相關(guān)的更高次波形畸變(更高目前中國還沒有電能質(zhì)量經(jīng)濟損失的權(quán)威調(diào)研次的整數(shù)、非整數(shù)次諧波),而這樣的現(xiàn)象以前我們沒分析。但是,相關(guān)文獻所提供的部分數(shù)據(jù)已足以說明有更多的運行經(jīng)驗需要引起更大的關(guān)注:第三反過問題。例如就電能質(zhì)量的重要指標諧波污染而言不來許多節(jié)能設備的運行控制過程對電能質(zhì)量指標的管諧波是由用戶流入系統(tǒng)還是系統(tǒng)流入用戶,只要下降又非常敏感對供電質(zhì)量的要求更加苛刻例如:有諧波流動,就必然在系統(tǒng)諧波阻抗上產(chǎn)生網(wǎng)絡損目前大量運行的變頻設備,受電壓暫降的影響很大。耗。有分析認為10kV供電系統(tǒng)中,當用戶諧波電流注第四,許多電能質(zhì)量指標的改善、控制又需要大量的入水平及供電公共連接點諧波電壓總畸變率均滿足可控電力電子器件的應用例如:有源濾波APF)、靜國家標準GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧止無功補償器( STATCOMD等等波》的條件下,諧波損耗占用戶基波用電量的可見能源節(jié)約技術(shù)與電能質(zhì)量控制在一定程度0.29%據(jù)國家能源局2010年9月14日發(fā)布的數(shù)據(jù)上是互相制約相輔相成的,需要密切關(guān)注,廣泛研顯示,1~8月,全社會用電量達27,949億千瓦時,若究積累經(jīng)驗達到技術(shù)經(jīng)濟雙豐收諧波源用戶按50%計(實際上大部分高耗能工業(yè)負荷3電能質(zhì)量與清潔能源利用為非線性負荷),諧波功率平均按03%計,每千瓦時隨著全球?qū)夂蜃兓年P(guān)注,節(jié)能減排已經(jīng)提到電按0.5元計,則諧波造成的全年網(wǎng)絡損耗折合人民了各國的主要日程表上。據(jù)相關(guān)媒體報道,正在編制幣為21億元的國家新能源計劃規(guī)定,到2020年太陽能光伏發(fā)電在注重穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量經(jīng)濟損失的同時,暫態(tài)電能發(fā)展規(guī)模要達到1,000~2,000萬千瓦,風電總裝機質(zhì)量的經(jīng)濟性特征得到了業(yè)界的普遍重視例如:上海也計劃達到15億千瓦。國家能源局相關(guān)負責人稱市東局的電能質(zhì)量分析報告指出,上海華虹NEC生產(chǎn)中國在新能源領(lǐng)域的總投資將超過3萬億元而新能硅晶片,任何持續(xù)時間超過10ms、電壓降超過10%的電源和可再生能源具有隨機性和間歇性等特性,保證電壓暫降對企業(yè)而言相當于一次供電中斷,損失超過上網(wǎng)的電能質(zhì)量是擺在科技工作者面前的新問題。所以百萬美元。但這樣的電壓暫降事件,傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)監(jiān)說,新能源和可再生能源的大力發(fā)展,在局部地區(qū)的測根本無法感知,更不可能影響供電可靠性指標電網(wǎng)會出現(xiàn)不可忽視的電能質(zhì)量問題。2007年11月,由全國電壓電流等級和頻率標準目前,風力發(fā)電及太陽能光伏發(fā)電帶來的諸如并化技術(shù)委員會組織的某高新技術(shù)開發(fā)區(qū)電能質(zhì)量調(diào)查網(wǎng)問題、低電壓穿越問題、電能質(zhì)量問題、分布電源穩(wěn)報告有這樣一個實例:某大型企業(yè)有大量的數(shù)控機床定運行問題、系統(tǒng)備用及調(diào)節(jié)問題等已引起了業(yè)界的加工中心,電壓暫降問題對加工中心的影響較大,瞬間廣泛關(guān)注與研究。就電能質(zhì)量問題而言,無論是風力的失壓將造成加工中心停止工作,昂貴的刀頭損壞,接發(fā)電還是太陽能光伏發(fā)電,其影響主要表現(xiàn)在:觸器欠壓脫扣動作,損失大概在100萬人民幣左右。工產(chǎn)生諧波勵磁回路或主回路的整流、逆變設廠為了減少損失,被迫取消低壓開關(guān)的失壓保護。備的引入2電能質(zhì)量問題與能源節(jié)約的關(guān)系·功率波動:風速、日光的波動引起目前,能源節(jié)約已經(jīng)是上升到國家戰(zhàn)略層面的大中國煤化工的啟動產(chǎn)生;問題,由此鼓勵與帶動的技術(shù)革新迅速發(fā)展,產(chǎn)生了CNMHG較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。但同時,我們也應該密切注意可見盡管可再生清潔能源的利用是能源節(jié)約的電能質(zhì)量標準化”專欄cAS有效途徑,但是,在使用過程中也應該充分關(guān)注電能常工作。在諧波的長期作用下電網(wǎng)中金屬化膜電容質(zhì)量問題,以達到更好的技術(shù)經(jīng)濟效益。器會加速老化;高次諧波電流會使輸電線路功耗增4提高電能質(zhì)量是能源節(jié)約的技術(shù)手段之一加;諧波會增加旋轉(zhuǎn)電機的損耗,諧波嚴重時會影響“節(jié)約能源,保護資源”是我國新時期實現(xiàn)可持續(xù)或干擾測量控制儀器、通訊系統(tǒng)工作等一系列危害。發(fā)展偉大戰(zhàn)略的保證和手段。國家發(fā)展和改革委員會治理諧波的方案有很多,有利用串聯(lián)電抗器抑制諧分別于2008年和200年發(fā)布了兩批《國家重點節(jié)能波、無源濾波、有源濾波或混合濾波等。例如,某汽車技術(shù)推廣目錄》,旨在推動我國節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。概括制造廠沖壓車間大量使用電焊機激光焊機和大容量起來,節(jié)約能源的技術(shù)一般包括以下三個方面:一是感性負荷(以電動機為主)等非線性負荷,導致了變壓提高現(xiàn)有能源的利用率;二是選用新材料以達到節(jié)能器負荷電流存在嚴重的諧波電流,以5次7次9次的目的;三是研究儲能技術(shù)將暫時用不完的能源儲和11次為主,40V低壓母線的電壓總畸變率達到5%存起來。這三個方面均與電能質(zhì)量問題密切相關(guān)。以上,電流總畸變率(TH)達到了40%左右,造成40V能源利用率涉及到能量轉(zhuǎn)換、功率因數(shù)等問題,低壓供配電系統(tǒng)電壓總諧波畸變率嚴重超標,并導致與電能質(zhì)量密切相關(guān);新材料節(jié)能例如:電力電子器了用電設備和變壓器存在嚴重的諧波功率損耗。通過件的應用實現(xiàn)的變頻節(jié)能技術(shù)等與電能質(zhì)量密切相對該車間進行安全補償加有源濾波治理,電壓畸變率關(guān);儲能技術(shù)可以說更涉及到廣泛的電能質(zhì)量控制技由原來的5%下降到1%,電流畸變率從20%下降到術(shù)?？梢?重視電能質(zhì)量問題,采用更好的技術(shù)路線可3%,功率因數(shù)由07上升到0.92,企業(yè)年節(jié)約電費實現(xiàn)良好的能源節(jié)約。國家發(fā)展和改革委員會節(jié)能效14.04萬元率中心的研究表明,從提高電能質(zhì)量入手的節(jié)能方法5加強電能質(zhì)量標準化建設是實現(xiàn)電能質(zhì)量將會使轉(zhuǎn)動性負載節(jié)約潛力20%~60%、沖擊性負載綜合治理的有力保證節(jié)約潛力5%~15%,用無功補償和諧波治理技術(shù)可獲一個良好質(zhì)量的電能應該是連續(xù)的,電源的電壓得3%~5%節(jié)能量。下面僅通過功率因數(shù)及諧波補償和頻率總是保持在允許范圍內(nèi),且電壓和電流具有純的部分實例加以說明正的正弦波曲線。電能質(zhì)量可以由電能的特征參數(shù)如4.1無功補償與節(jié)能頻率、電壓偏差、電壓不平衡、電壓波動、諧波、間諧在電力傳輸過程中,有功功率和無功功率都會造波、電壓暫降等參數(shù)描述。當然,良好的電能質(zhì)量需要成功率損耗。與電網(wǎng)中的有功損耗相比,無功損耗要嚴謹?shù)墓芾硪?guī)范約束,只有有章可循,才能達到電能大得多。這是因為高壓線路、變壓器的等值電抗要比質(zhì)量的綜合治理。電阻大得多,并且變壓器的勵磁無功損耗也要比勵磁目前,全國電壓電流等級和頻率標準化技術(shù)委員有功損耗更大。事實證明,電網(wǎng)最基本的無功電源遠會SAC/TC1)受國家標準化管理委員會的委托制定遠滿足不了電網(wǎng)對無功的需求。因此,對電網(wǎng)進行無電能質(zhì)量方面的標準截至到目前,已制定的電網(wǎng)電功補償顯得尤為必要。另外對電網(wǎng)采取適當?shù)臒o功能質(zhì)量國家標準如下補償可以穩(wěn)定受端及電網(wǎng)的電壓,在長距離輸電線路GB/T12325-2008電能質(zhì)量供電電壓偏差中選擇合適的地點設置無功補償裝置,還可以改善電·GB/T12326-2008電能質(zhì)量電壓波動和閃變網(wǎng)性能,提高輸電能力。在負荷側(cè)合理配置無功補償GB/T15543-2008電能質(zhì)量三相電壓不平衡裝置,可以提高供用電系統(tǒng)的功率因數(shù),減少功率損GB/T15945-2008電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏耗因此電網(wǎng)中無功補償?shù)淖饔靡训玫狡毡橹匾暋Ｉ喜詈氫摾脽o功補償技術(shù)在寶鋼二原料變電站進行GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波了應用,項目實施后原料變電站每年可節(jié)省電能(該標準正在修訂中)4282萬千瓦時·GB/T18481-2001電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬4.2諧波抑制與節(jié)能態(tài)過電壓如果公用電網(wǎng)的諧波超標,不但會使接入該電網(wǎng)GB/T24337-2009電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波的設備(電視機、計算機等)無法正常工作,甚至會造成故障,而且還會造成向公用電網(wǎng)的中性線注入更多求中國煤化工監(jiān)測設備通用要電流,造成超載、發(fā)熱,影響電力正常輸送CNMHG補償裝置SV現(xiàn)諧波電流會造成變壓器繞組發(fā)熱進而影響其正場試驗下轉(zhuǎn)第22頁)“電能質(zhì)量標準化”專欄山國準201012引負荷波動對電力系統(tǒng)電壓影響較小。所以,電氣化鐵路正常運行對電壓暫降的影響很小。但在牽引變電所短路特別是首端短路時,電壓暫降影響會增大,需要結(jié)合工程實踐和電力部門一道進一步加強對電壓暫降影響的研究。多3結(jié)語我國電氣化鐵路在國家的關(guān)懷和電力部門的長期支持下,從無到有,從小到大,取得了飛速的發(fā)展,目前已成為名符其實的世界電氣化鐵路大國,為我國國民經(jīng)濟發(fā)展特別在低碳經(jīng)濟及節(jié)約土地綜合利用20000Tss2220kv總功軍P(kv)0e07186a-230能源等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。鐵路和電力同為國家的重要基礎設施,對于促進圖10現(xiàn)場實測牽引變電所負序國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展?jié)M足廣大人民群眾日益增長26電壓波動與閃變的生活需求,負有共同的責任。隨著電剛的不斷發(fā)展電氣化鐵路牽引負荷引起的電壓波動主要發(fā)生壯大,電網(wǎng)容量及供電能力不斷增強同時鐵路逐步在機車啟動等過程中,由于鐵路牽引負荷相對電力系推廣采用交直交機車牽引對電網(wǎng)的諧波、功率因數(shù)統(tǒng)仍是一個較小的負荷,牽引電流在電力系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生等不利影響也大為改善,為滿足電氣化鐵路供電能力的電壓波動較小;同時,由于牽引負荷功率因數(shù)高(交與確保電網(wǎng)電能質(zhì)量,提供了可靠的物質(zhì)基礎。鐵路直交機車牽引時功率因數(shù)很高交直機車牽引時一般部門和電力部門應進一步加強溝通和協(xié)商,本著從國進行功率因數(shù)補償使其達標),無功變化幅度較小,引家利益大局出發(fā)共同研究制定電氣化鐵路合理的供起的電壓閃變很小。所以電氣化鐵路對電壓波動與電方案和綜合電能質(zhì)量治理措施促進鐵路和電力互閃變的影響較小。利雙贏、和諧發(fā)展,共同為國民經(jīng)濟建設和提高人民2.7電壓暫降生活水平作出更大的貢獻。電氣化鐵路的負荷波動,主要是由牽引變電所供電的供電臂內(nèi)的列車的數(shù)量及其運行狀態(tài)變化引起作者簡介的其負荷波動特性對電力系統(tǒng)而言比較平緩。加上景德炎教授級尚級工程師鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院(鐵道部工程沒計鑒定中心)電氣化咨詢部部長,全國電壓電流等級和頻率標準化技術(shù)鐵路牽引負荷相對電力系統(tǒng)仍是一個較小的負荷牽委員會副主任,全國設備監(jiān)理技術(shù)委員會軌道交通委員會主任委員(上接第9頁·GB/T20298-2006靜止無功補償裝置(SVC)功則等,從電能質(zhì)量方面為節(jié)約能源提供技術(shù)支撐,為能特性促進我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展貢獻力量電的特性標準化(報批稿)這些標準形成了相對完整的電能質(zhì)量標準體系參考文獻2010年4月,全國電壓電流等級和頻率標準化技術(shù)肖湘寧電能質(zhì)量分析與控制.中國電力出版社委員會秘書處組團參加了IEC/TC8年會,加強了我210 agan RC etc Electrical Power Systems Quality [M).New York. MC國電能質(zhì)量標準化專家與國際電工委員會的專家在(3)吳競昌供電系統(tǒng)中國電力出版社電能質(zhì)量技術(shù)和標準化方面的交流與溝通[4]汝方濟提高電能質(zhì)量與節(jié)能[C].電能質(zhì)量國家標準宣貫及歐亞為了全面配合國家能源發(fā)展政策的實施,全國電電能質(zhì)量尚峰論壇2009壓電流等級和頻率標準化技術(shù)委員會(SAC/TC1)將【5周個民李關(guān)定黃小勇丁揚無功補償技術(shù)在上海寶鋼某變電站在十二五期間主要研究公用電網(wǎng)電壓暫降、暫升、短的應用[門].電氣時代,2009,11時干擾等電能質(zhì)量現(xiàn)象及控制技術(shù)與標準;有針對性中國煤化工地研究對電能質(zhì)量較為敏感的工業(yè)負荷特點和運行李治,規(guī)律從供電側(cè)用戶端保證電網(wǎng)的安全:電能質(zhì)量數(shù)頻率HCNMHG全電壓電流等級和風電標準化技術(shù)委員會據(jù)測量,電能質(zhì)量經(jīng)濟性評佔導則,電能質(zhì)量規(guī)劃導秘書長長期從事能源技術(shù)裝備和標準化管理工作