優化電力設計降低電能污染的策略

林璟

摘 要：社會工業化水平越來越高，提出了更高的電能需求，而在滿足人們生活所需時，產生了電能污染，擾亂了人們的正常生活，不利于電力運行的發展。為此，需要加大電力設計的優化力度。分析了電能污染，提出了優化方案，以將電網中的電能污染減至較少，維持人們的正常生活。

關鍵詞：優化；電力設計；降低；電能污染

中圖分類號：F407 文獻標識碼：A

社會向前推進，人們逐漸提升了環保意識，污染問題關乎環境與利益，備受人們重視。電力污染，就是電力設備在周邊運作時產生的消極影響，也可認為是電磁環境問題。社會快速向前推進，非傳統用電設備使用量越來越多，使得其在用電系統中占據較大的比例，這是世界范圍內都比較重視的問題。對節能熒光燈系統等很多非線性的負載，采用了變頻的驅動設備與不間斷電源的負載等，均在一定程度上污染了電網內部，導致電能質量偏低，阻礙供電設備的正常運行，繼而影響用戶用電，甚至釀成火災事故。

1.電力設計發展現狀

電力設計在電力工業中起到輔助作用，和電力企業的發展關系密切。在國民經濟中，電力工業是基礎性產業。能源化推進的同時，我國步入一個特殊過程中，電能取代非電能資源，逐步拓寬其應用范圍。在消費結構中，電在終端能源所占比例越來越多，經濟社會發展下，更為依賴電力。我國是電力生產及消費大國，每年的發電量在世界范圍內是比較多的，在工業化和城市化平行發展過程中，后續電力需求將越來越大，輸電與發電領域的投資也將逐漸增加。

2.電能污染

2.1 穩態的電能污染

穩態的電能污染比較突出的問題便是諧波污染問題，現階段從查閱有關資料不難發現，多次研究諧波污染危害，得到了眾多可支持性的結論。下面具體介紹諧波表現極其危害。

2.1.1 污染輸電線路

如果系統諧波被放大或產生諧振，諧波極大損害電網。通常與基波電流相比起來，諧波電流所占比例較少，而諧波頻率比基波高，諧波增多的電阻因為存在導線集膚效應，變得越來越多，而諧波也產生了比較大的附加耗損。此外，諧波在選取的電纜輸電系統中可致電能波形出現尖峰，繼而使電纜絕緣老化變快，導致介質耗損過大，提升了溫度，結果使得電纜使用壽命變短。通常額定電能比較高的電纜，諧波危害響應較大。

2.1.2 污染電力變壓器

變壓器的繞組諧波電流導致附加損耗變大，這種影響比較突出。使得某些緊固零件與外殼硅鋼片發熱，局部過熱，導致變壓器老化速度變快，極大地縮短其壽命，需要立即防治這種污染危害。此外，負定電流導致三相電流不對稱與變壓器額定出力不夠。

2.1.3 污染旋轉電機

對汽輪發電機，轉子是一個敏感部位，國內多出現這種情況，也即汽輪發電機將電輸送給電鐵時，因為轉子部件的嵌裝面過熱而遭受損壞，進而釀成事故，因為相比定子溫升，汽輪發電機的諧波與負序溫升過高，局部溫度比較高。此外，負序電流通過發電機時，生成了負序的旋轉磁場、同步轉矩，同時，發電機出現了附加震動。諧波的出現因為使得發電機振動而出現噪聲，當振動時間持續很長一段時間，出現金屬疲勞，一些時候會破壞機械。

2.1.4 污染電力測量儀表的準確性

諧波很大程度上污染了電力測量儀表，如，感應型與磁電型電表，尤其是電能表，當諧波較大時，使得計量無序，致使測量結果極不準確。

2.1.5 污染繼電保護與自動裝置

基于負序量，諧波會形成干擾。對自動裝置的啟動元件為負序的濾波器，諧波會對這種自動裝置造成較大的擾亂。由于繼電保護功能很大程度上受負序量整定的影響，當整定值變小，則靈敏度變高。

2.2 暫態的電能污染

暫態的電能污染，也就是電網操作出現的系統沖擊問題，抑或電網遭受外來襲擾，也可以是內部故障出現的問題，性能指標多為電能跌落，短時間內切斷電能，電能脈沖。上述性能表明，暫態電能污染多是電源污染，事實上，電源污染表現出浪涌沖擊與三相不平衡。

2.2.1 浪涌沖擊與雷擊

浪涌沖擊與雷電波的入侵使得系統出現閃變，閃變為電壓瞬時脈沖，其時間比1ms小，該脈沖可具有明顯的直流分量抑或振蕩性質，當然正極性或負極性也可以。一般上述脈沖被稱為缺口或干擾、毛刺。

2.2.2 三相不平衡

交流三相電力系統的正常，需要電壓與電流的A、B、C具有相等的三相幅值，并且相位差全部是1200，當符合這個條件，使得三相不平衡，帶來一定的損害。

2.2.3 電壓值偏差

電壓值偏差，相比標稱的額定值，實際電壓有所偏移。因為偏移具有不同的時間長短，劃分成持續較長與瞬時的，通常前者為電壓波動，也就是≤1個的許多正弦波峰的值，超過或低于標準值，大致由半周波拓至幾百個周波。對正值偏差而言，即過電壓，一般的過電壓避雷器與保護器無法徹底消除過壓波動，而人們多不注意該情況，使得計算機與控制系統等產生故障故障，嚴重時出現停機。還有即欠壓波動，也就是在特定時間內，相比標準值，正弦波峰值較低，也就是我們通常說的晃動或降落。因為該低電壓持續時間并不長，并不直接破壞電氣設備，而通常使得自動控制系統與邏輯系統無序。

3.優化電力設計降低電能污染的方案

3.1 優化電力設計

在電壓具體優化上，需要做到以下幾方面：

①調節電壓。要求電力設計人員調節母線，將調整變壓器與電力電容器應用其中，繼而維持電能的質量，確保運行電壓較高的合理性。使用變壓器中的自動調壓器，將輸入電壓調整在有效范圍，從而把控輸出電壓，基于此，節省供電投入，提升了供電質量，減少了電能污染，帶來了巨大的經濟與社會效益。

②無功補償。電力設備在供電系統中損耗了一定的功率，事實上，這時的一些功率是無用的，原因在于，一些電力屬于感性負荷，基于此，不利電能節約，產生了電能污染。所以，設計人員應無功補償設計電力設備，繼而把控電能損耗度。無功補償電能設備的積極意義比較突出，其往往能把控電力系統的電能損耗，維持電能質量，確保電力設備運行正常，降低了電費，帶來了較大的經濟效益。

3.2 優化電能質量

現階段變流設備與電氣設備的數量越來越多，電力設計系統受多方因素影響，在這種情況下，電能質量越來越低，產生的電能污染也比較多，所以，優化電能質量很重要。在電能質量優化過程中，需要充分把握電能質量實際，制定科學、有效的優化方案。同時，應完善電能質量檢測網絡，在檢測過程中，使用的檢測方法有專項檢測與定期檢測等，采用各種方法，切實提高電能質量，維持電網運行的穩定，確保不會出現安全問題，基于此，減少了電能污染。

結語

處在新環境中，人們要求更高的供電質量，當把握不充足的情況下，需要將科學技術與互聯網理論結合起來，進行分析，做出探究，在事情尚未發生之前，采取防范措施。后續電力設計面臨著未知的挑戰，產生的電能污染也不可知，所以，專業人員需要保持嚴謹的態度，不斷進取，敢于迎接挑戰。

參考文獻

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