石油石化企业电力系统电能质量的分析与探讨.pdf

-i _ 试 蛆 硼 |a l T e n g & R e s e a r c h 石油石化企业电力系统电能质量的分析与探讨 刘 江辉 张倩 ( 1 大庆油 田工程有限公司 ；2 大庆油 田有 限责任公司天然气分公司) 摘要 近年来，随着油田、石化企业生产建设 的不断发展 ，伴随大量非线性及冲击性的用 电负荷接入 电网，引起 了 日益严峻的电能质量问题。电能质量的下降不仅能影响电气设备的工 作 ，而且还会消耗 大量的电能。分析 了石油石化企业电能质量的现状 ，对 当前引起 电力系统电 能质量问题的主要原 因作 了分析 ，提 出了提 高电能质量的方法，它 包括 电力系统频率的调整， 电压的偏差调节，电压波动和 闪变、高次谐波的抑制，系统三相 不平衡 的应对措施 。采用上述 先进技术并加强电力系统的运行管理，就可以改善和提 高电能质量，进而达到节能增效。 关键词 电力系统 电能质量 频率调节 电压调节 电压波动和 闪变 谐波抑制 三相 不平衡 补偿 D 0I ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 2 0 9 5 - 1 4 9 3 2 0 1 5 0 0 8 0 0 5 1 影响 电能质量 因素 电能质 量是 指供 电电气设 备 在正 常情 况 下不 中 断 和 不 干 扰 用 户 的 情 况 下 能正 常工 作 ， 一 些 因 素 会 使 电能波 形偏 离对 称 正 弦 ，由此便 产生 了电能 质 量 问题 ，影 响 电能 质量 的主要 原 因有 以下几 种 ： 1 )频率偏差。它是衡量 电能质量的一项重要 指标。例如 ，频率发生变化可以使异步电动机的转 速 发生 变化 ，导致 电动 机 的功率 下 降 ，异步 电动 机 的励磁 电流增 加 ，引起 无功 功率 的增 大 。 2 ) 电压 偏 差 。主要 是 由负 荷 电 流 或故 障 电流 在 电力 系统 各 个元 件上 流过 时产 生 的 电压损 失而 引 起 的。对电动机而言 ，电压降低会导致转矩下 降， 电流增 加使电动机线 圈发热 引起 电动机的温度上 升 ，严 重时 甚至烧 毁 电动机 。 3 ) 电压 波 动 和 闪变 。 电压 的 波 动 和 闪变 是 指 在 电 网 中瞬时 的变 化 ，是 由于负 荷 急剧 变化 冲击 而 引起 的 ，如 大 型 电动 机 的启 动 、 电 弧 焊 机 的 使 用 等 。 电压 的波 动和 闪变 使 电 网的 电压 损耗 相 应地 变 动 ，导 致 电气 设备 不 能正常 工作 。 4 )高次谐波产生与危害 。油 田和石化企业的 工 业设 备 功率 大 、数量 多 ，为 了节 约 电能 和满足 工 艺 流 程 的控制 要求 ，在 生产 中使 用 了大量 的各种 整 第一作者 简介：刘 江辉 ，1 9 8 8 年毕业于承德大学 ，从事电力设计工 作 ，E - ma i l ：1 2 4 4 2 2 0 4 4 q q c o rn，地址 ：黑龙江省 大庆油 田工程有 限公 司，1 6 3 7 1 2 。 1 4 1 www s y s h j n c o m 流设备 、变频器 、交流电焊机等 ，这些设备 的运行 产生 了 大量 的谐 波 电流 ，通过 电 网在 电 网阻抗上 产 生谐波电压降，从而导致谐波的产生。谐波过电压 对变压器 的差动保护 、线路距离保护 、电能计量精 度 、通信 质量 、继 电保护 和 自动装 置等都 有影 响 。 5 )供电系统三相不平衡 。供 电系统的三相不 平衡 是 由三相 负 荷不 对称 造成 的 ，如工 业上 使用 的 电弧炉 、电焊机 ，大量的单相负荷等都会导致三相 负荷 的不对称 。电力系统三相不平衡不仅会 降低电 动 机 效 率 ，减 小 有 效 转 矩 ，而 且 能 缩 短 电动 机 寿 命 ，同时还可导致变压器使用率的下降。三相不平 衡 负荷 运 行 还 可烧 断线 路 ，或 直 接 烧坏 用 电设 备 ， 对 于用户 影响 很大 ，严重 地影 响企业 的经 济效 益 。 2 提 高 电能质量方法 2 1 电力系统 频 率调整 电力 系统 的频率 变化 主要 是有 功 负荷发 生 变化 而 引起 的 。在油 田、石化 企业 电力 系统 中导致 频率 发生 改 变 的主要 是 电力 系统发 生 了短路 ，或 者 是用 电负荷 突然增 加 ；所 以 ，必须 在极 短 的时 间 内切除 部分 负 荷有效 恢 复 电力 系统 的正 常工作 。 目前 最有 效 的方 法可采 用 通过设 置 低频 减负 装 置瞬 间切 除非 重要负荷 ，低频减负装置 由频率测量 、时 间测量 、 执行元件组成。当系统的频率下降到频率测量元件 的整定值时 ，测量元件动作同时启动时间元件 。整 定 到一 定 的时 限后 ，执行 元件 动作 并切 除装 置 所安 装 的线路负荷 ；在整定时限到达之前 ，待电力系统 的频率恢复减负装置将 自动返 回。 2 2 电压 偏差 调 节 在 油 田 、石 化 企 业 电力 用 户 的供 配 电系 统 中 ， 供 电线 路 长 ，变 压器 数量 多 。电压偏 差 调节 应 考虑 从 降低 电力线 路 的 电压损 失 和调 节变 压 器 的分 接头 两 方 面入 手 ，合 理减 少 系统 阻抗 ，增 大 导线 截 面或 电缆 的截 面积 ，减少 系统 的 变压 级数 ，尽 量 保 持系 统三相平衡 ，设置无功补偿装置来 降低系统阻抗和 减 少 电压损 失 。 2 3 电压 的波 动和 闪变抑 制 在设计时对用 电负荷进行 区分 ，对变化较 大的 用 电负 荷采 取 合理 的接 线 方式 。大型 电气 设备 需 单 独 接地 ，选择 合适 的供 电 电压 ，增 大 供 电容 量减 少 系统阻抗 ，并加大系统短路容量 ；同时 ，还可采用 静 止 无 功 功率 补偿 装 置( S V C) ， 目前 在 大 庆 油 田 已使 用 了 两 套 ，对 电压 的 波 动 闪 变 起 到 了 良好 的 作 用 。 2 4高次 谐波 抑制 安 装无 源 电力 谐波 滤 波器 ，它 由电容 器 、电抗 器 和 电阻器 组 成 。一般 有 单调 谐滤 波 器 、双调 谐 滤 波器和高通滤波器 。单调谐滤波器用来滤除低频单 次谐 波 ，双 调谐 滤 波器 可 以 同时 吸收 两种谐 波 。在 小的容量装置中可 以选择单调谐滤波器 ，在大 的容 量装 置 中可 以选 择双 调谐 滤波 器 。 安 装有 源 电力 谐波 滤 波器 ，它 由静态 功率 变 送 器 构成 ，其主要 功能是 高 次谐 波 电流 的检 测 、调 节 和 控制 ，有 良好 的补偿 效 果 和通用 性 。它 也是 一 种 向电 网注入 补偿 谐 波 电流 ，以抵 消负 荷所 产生 的谐 试验 研穷 ， T e s ti n g&R e s e a r c h 波 电 流 的 滤 波装 置 。设 负 荷 电流 为 方 型 波 ，所 含 的谐 波 分 量 为 ，有 源 滤 波 器 产 生 一 个 与 振 幅 相 等 、相位相反 电流 ，则 与 也综合后 电流侧 的 电流 5就变 成正 弦波 。 2 5 系统 三 相不 平衡 的解 决方 法 电力 系 统三 相不 平衡 的主要 原 因是 单 相负 荷分 配不合理 ，可以采取 以下的应对措施 ： 1 )采 用 电 抗 器 和 电 容 器 组 成 的 电 流 平 衡 装 置 ，在 单 相 负 荷较 大 的一 相 分 别 接人 纯 阻性 负 荷 ， 感 性 电纳 、容性 电纳 ，使 三相 负 荷达 到平 衡 。 2 )采 用 大容 量 的平 衡 变 压 器 ，它 具 有 降压 和 换 相功 能 的特殊 接线 的变压器 。 3 )对 于 不 对 称 比较 严 重 的 负荷 ，尽 量 接 在 短 路 容量 较大 的系统并 采 用独立 变 压器供 电 。 4 )加 大 负荷 接 入 点 的短 路 容 量 ，如 提 高 系统 的 电压 级别 来提 高 系统 承受不 平衡 负荷 的能力 。 3 结 论 加 强 电力 系统 的运行 和 管理 ，在 实 际工 作 中加 大 对设 备 负荷 的调 查 分析 力度 ，经 常对 以上 各 种指 标 进行 测试 ，及 时发 现 问题并 做 好对 电力 系统频 率 的调 整 ，电压 偏 差 的调 节 ，电压 波 动 和 闪变 、供 电系统 三相 不 平衡 、高次 谐 波 的抑制 等工 作 ，不 仅 可 以改善和提高电能质量 ，节约 电能 ，而且对于企 业 的安 全 生产 和 提高 企业 的经济 效 益有 着 十分 重要 的意 义。 ( 收稿 日期 ：2 o 1 5 0 5 2 2 ) 江 西石油全 面供应 国四标 准车用柴油 进入 7 月份 ，中石化江西石油在全省石化加油站全面供应国四车用柴油 ，这意味着江西省的柴油 升级 置 换 工程 圆满完 成 。车用 柴 油全 面升 级 为 国 四柴油 ，是 落 实 国务 院关 于 大气 污染 防 治行 动 计划 的重 大 举措 。与 国三车 用 柴油 标 准相 比 ， 国四标 准 车用 柴 油 主要 指 标 更 为严 格 ，最 主要体 现 在 油 品 中的硫含量大幅度降低 ( 从每公斤 3 5 0 m g 降低至 5 0 mg ) 。硫含量的大幅降低 ，可有效减少车辆尾气 中硫化物的排放 ，降低形成酸雨 、雾霾 的概率 ，为广大人 民群众提供更好 的空气环境 ；同时 ，能使 油品燃烧更充分 ，提高发动机使用寿命和使用效率 。车用柴油质量标准的提高 ，具有显著 的环境效 益、社会效益和经济效益。 胡庆 明 黄婧 口 I 5 年第日 期 石油石化节能 I 1 5