石化行業電能質量分析及治理
張士全 黃玲琳
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定，201801
摘要：隨著電力電子技術的深入應用，石化行業的自動化程度不斷提高，負載性質也發生了質的變化，非線性、沖擊性負荷的增加帶來了電壓閃變、三相不平衡、諧波等一系列電能質量問題，影響電網安全運行，降低產能。所以，不斷優化和完善石化行業電能質量，是石化行業經濟安全運行的重要保障。
1 引言
隨著我國建設資源節約型、環境友好型社會戰略的實施，石化行業在資源保障、節能減排、安全生產等方面，面臨著更加嚴峻的形勢和任務。石化行業生產工藝技術復雜，運行條件苛刻，電能質量問題也日趨嚴重，電力系統稍有不慎就可能引發嚴重的安全事故。如何提升電能質量對保障用電設備安全穩定運行，提高行業能源綜合利用效率，減少電網污染，實行安全生產至關重要。
2 衡量石化行業電能質量的指標
石化行業電能質量的指標相較于其他行業并無差異，但由于其自身電網系統的復雜性就決定了其對電能質量的要求更為苛刻，衡量石化行業電能質量的指標主要有以下幾點：
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電壓偏差指數 |
無功負荷的變化使得電力系統的電壓遠遠偏離其額定電壓，其中電動機及照明等燈具容易受到電壓偏差的影響。 |
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電壓的閃變及波動 |
電弧爐、弧焊機和軋鋼機等沖擊性負荷產生的有功或無功負荷變化而引起的。 |
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電網的諧波 |
非線性負載時導致諧波產生的最根本原因。負載端電壓的突變及電網中的電流都是引起諧波產生的重要因素。 |
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三相電壓的不平衡 |
容量大的非對稱負荷及電網系統中的諧波分量都會使電網存在負序分量，引起三相不平衡的主要因素。 |
3 石化行業電能質量分析
石化行業生產線長、涉及面廣，自動化程度高，復雜的裝置間關聯度。由于生產的需要，存在大量快速變化的沖擊性負荷，電力負荷構成也發生了質的變化。大量非線性負載的接入不可避免地產生諸多電能問題：電壓的閃變及波動、功率因數偏低、無功消耗過大、諧波干擾等。其中諧波干擾的問題是目前石化行業電能質量最為關注的問題。
在實際的供電系統中，由于有非線性負荷的存在，當電流流過與所加電壓不成線性關系的負荷時，就形成非正弦波電流。電流和負荷端電壓的突變都會導致諧波的產生。
主要的諧波源有:機泵的變頻調速裝置，不間斷電源裝置、電動機軟啟動設備、新型照明燈具（節能燈、采用電子鎮流器的日光燈）。
電網中諧波危害具體表現為以下幾個方面：
1）被諧波污染的電網，導致輸配電線、電動機、變壓器損耗相對增加，進而增加了能源的消耗；
2）電線、電纜的集膚效應變大，加速老化絕緣層，降低了線纜的利用率；
3）機器的鐵芯磁感應環流增加，增加了設備功耗，設備的壽命相對縮短；嚴重情況下機械發生諧振，電機轉速不穩定，電機燒毀；
4）電力系統繼電保護誤啟動，誤動作跳閘，拒動作和損壞，通常引起事故或擴大停電事故，威脅電力系統的安全可靠運行；
5）計算機、數據傳送和自動控制系統數據丟失，顯示畫面畸變，誤動作，元件損壞，系統文件處理準確性降低。
4 安科瑞電能質量治理方案
安科瑞致力于電力行業多年，始終關注石化行業電能質量問題，針對石化行業電能質量問題的現狀，為石化行業提供可行性的治理方案，促進石化行業安全穩定運行。首先在公共電源點設置濾波裝置，確保各級電網的公共母線諧波含量在規定范圍內；其次，嚴密監測各級電源網絡的諧波并及時匯總分析，并制定和實施治理措施，確保石化電網的運行指標符合規范標準。
4.1 APMD網絡多功能儀表
APMD網絡多功能儀表主要應用于高壓重要回路及低壓進線回路的儀表，具有電力參數測量功能、電能質量分析功能，可對電能質量實時連續監測，保存各種故障信息。
儀表功能：
●測量功能
APMD網絡多功能儀表實現全部電力參數的測量，包括實時電流、電壓、 有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率因數。
●電能質量分析功能
電壓總諧波、電流總諧波、2-31次電壓電流分次諧波、電壓波峰系數、電話波形因子、電流K系數、電壓電流矢量分析、電壓電流不平衡度分析，電壓電流序量、波形跟蹤。
帶有RS485通訊接口，工業以太網，Profibus等接口，用以滿足通訊聯網管理的需要， 將監測信息集中上傳，滿足實時監測的需要。
石化行業自動化設備的連續精加工生產線，對配電系統中的干擾異常敏感，幾分之一秒的不正常供電就可能使生產混亂，其損失是難以估量。通過APMD網絡電力儀表實現對電能質量的實時監測，發出報警或控制指令 ，防患于未然，保證石化行業電力系統安全有效的運行 ，所以電能質量的連續監測的必要性是不言而喻的。
4. 2 ANAPF有源濾波裝置
ANAPF有源電力濾波裝置能動態濾除供電系統中的非線性負載產生的諧波電流，降低電壓諧波畸變率，有效消除諧波對變壓器、電容器和精密設備的影響。
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