本文選自北大核心級期刊《農(nóng)機(jī)化研究》，本刊為農(nóng)業(yè)工程類學(xué)術(shù)期刊，其投稿要以緊緊圍繞大農(nóng)業(yè)概念下（包括農(nóng)、林、《農(nóng)機(jī)化研究》牧、副、漁）的機(jī)械化、電氣化、自動化及數(shù)字化相關(guān)的新理論、新技術(shù)、新成果和綜合述評為核心內(nèi)容，語言精煉、結(jié)構(gòu)完整、表達(dá)準(zhǔn)確。

　　摘要：隨著社會工業(yè)化水平的提高，越來越多的電能污染進(jìn)入電網(wǎng)，其所帶來的電能污染也越來越嚴(yán)重。必須對各種電能污染進(jìn)行詳細(xì)分析，以確定其危害和制定相應(yīng)的治理措施。一般來說，電能污染可以劃分為穩(wěn)態(tài)電能污染和暫態(tài)電能污染。

　　關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì),污染,諧波,損耗

　　穩(wěn)態(tài)電能污染中的諧波污染是目前穩(wěn)態(tài)電能污染的最嚴(yán)重和核心問題，對諧波污染的危害己進(jìn)行了大量研究工作，得到了大量系統(tǒng)的結(jié)論。

　　1.對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的污染。汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為敏感部位，因?yàn)槠啺l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的諧波和負(fù)序溫升比定子大，存在局部的突出高溫部位，國內(nèi)曾發(fā)生過向電鐵供電的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部件嵌裝面過熱受損的事故。并且當(dāng)負(fù)序電流流過發(fā)電機(jī)時，產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生負(fù)序同步轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生附加振動。諧波也會引起發(fā)電機(jī)的振動并發(fā)出噪聲，長時間的振動會引起金屬疲勞和機(jī)械損壞。

　　2.對電力變壓器的污染。諧波電流在變壓器繞組要產(chǎn)生附加損耗，該損耗相當(dāng)大，除此之外還能引起外殼、外層硅鋼片和某些緊固件發(fā)熱，并可能局部過熱，加速變壓器的老化，污染其使用壽命。負(fù)序電流造成電力系統(tǒng)三相電流不對稱和變壓器的額定出力不足。

　　3.對輸電線路的污染。諧波使網(wǎng)損增大，在發(fā)生系統(tǒng)諧振或諧波放大的情況下，諧波網(wǎng)損可達(dá)到相當(dāng)大的程度。一般來說，諧波電流與基波電流相比所占比重不大，但諧波頻率高，導(dǎo)線的集膚效應(yīng)使諧波電阻增加很多，因此由諧波產(chǎn)生的附加損耗也大。對于采用電纜的輸電系統(tǒng)，還可能使電能波形出現(xiàn)尖峰，從而加速電纜絕緣的老化，使介質(zhì)損耗增加及溫升增高，從而縮短電纜的使用壽命。通常電纜的額定電能越高，諧波對電纜的危害也越大。

　　4.對繼電保護(hù)和自動裝置的污染。諧波在負(fù)序(基波)量的基礎(chǔ)上產(chǎn)生干擾，如對各種以負(fù)序?yàn)V波器為啟動元件的保護(hù)及自動裝置干擾。由于保護(hù)按負(fù)序(基波)量整定，整定值小，靈敏度高。

　　5.對弱電系統(tǒng)設(shè)備的干擾對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信、有線電視、報(bào)警與樓宇自動化等弱電設(shè)備，電力系統(tǒng)中的諧波通過電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)與傳導(dǎo)方式禍合到這些系統(tǒng)中，產(chǎn)生干擾。其中電感應(yīng)與靜電感應(yīng)的藕合強(qiáng)度與干擾頻率成正比，傳導(dǎo)則通過公共接地禍合，有大量不平衡電流流入接地極，從而干擾弱電系統(tǒng)。

　　6.污染電力測量儀表的準(zhǔn)確性。目前采用的電力測量儀表有磁電型和感應(yīng)型，它們受諧波的污染很大。特別使電能表(多采用感應(yīng)型)，當(dāng)諧波較大時將產(chǎn)生計(jì)量混亂，測量不準(zhǔn)確。

　　暫態(tài)電能問題其實(shí)質(zhì)就是暫態(tài)電能問題，或者電網(wǎng)遭受外來干擾侵襲及內(nèi)部故障、操作所帶來的系統(tǒng)沖擊問題，其主要性能指標(biāo)是：電能脈沖、浪涌、電能跌落及瞬時電能中斷。目前，在所有暫態(tài)電能問題中，根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)資料，暫態(tài)電能跌落的污染最為普通。

　　優(yōu)化電力設(shè)計(jì)是改善電能指標(biāo)的唯一手段，是優(yōu)質(zhì)供用電的必要條件，也是節(jié)能降耗的主要手段。隨著電能技術(shù)監(jiān)督的深入，《中華人民共和國電力法》中與電能相關(guān)條款實(shí)施執(zhí)行力度的加大，以及與電能相關(guān)的治理處罰措施的頒布實(shí)施，電力優(yōu)化設(shè)計(jì)已越發(fā)顯得重要。電力優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括諧波抑制設(shè)計(jì)、無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)、閃變抑制設(shè)計(jì)等。

　　1、優(yōu)化無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)，當(dāng)線路、變壓器傳輸功率時，會產(chǎn)生無功功率，因而如果能改變線路、變壓器等電網(wǎng)元件上的無功功率，也就改變了電網(wǎng)電能的污染大小。由無功功率表達(dá)式△U=(PR+QX)/U可知，要改變無功功率有兩種辦法。一種改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，可用的辦法是串聯(lián)電容，利用串接的電容、電感上電能相位差180的特點(diǎn)，抵消部分電抗;另一種是改變電網(wǎng)元件中傳輸?shù)墓β省Ｔ跐M足負(fù)荷有功功率的前提下，要改變供電線路、變壓器傳輸?shù)挠泄β剩潜容^困難的，除非負(fù)荷是由環(huán)形網(wǎng)供電。所以改變線路、變壓器傳輸功率都是改變其無功功率。

　　2、優(yōu)化電網(wǎng)無功功率分布設(shè)計(jì)，改變電網(wǎng)參數(shù)改變元件的電阻和電抗，也能起到改變無功功率的作用。增大導(dǎo)線截面減小電阻以減小無功功率，這種方法只是在負(fù)荷功率因數(shù)較高、原有導(dǎo)線截面偏小的配電線路中才比較有效。一般不宜采用。改變電網(wǎng)的接線方式，如切除或投入雙回線路中的一回線路，切除或投入變電站中一部分并列運(yùn)行的變壓器等。采用以上方法時，要考慮不降低供電可靠性和不顯著增加功率損耗等因素，所以投切線路的辦法很少采用。電網(wǎng)中用的最多辦法是減小線路中的電抗。在超高壓輸電線路中廣泛采用的分裂導(dǎo)線就可以明顯降低線路的電抗。在我國，220kV線路一般采用二分裂，500kV線路采用四分裂。采用分裂導(dǎo)線，還可以減少導(dǎo)線周圍的電場強(qiáng)度，減小電暈放電，降低線路電抗。

　　優(yōu)化電力設(shè)計(jì)是個比較復(fù)雜的問題，因?yàn)檎麄€系統(tǒng)每個節(jié)點(diǎn)的電能都不相同，運(yùn)行條件也有差別，因此，優(yōu)化電力設(shè)計(jì)要根據(jù)系統(tǒng)具體情況選用合適的方法。

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