电网谐波监督防范思考

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电能作为当今社会应用最为广泛、便利与洁净的能源，在现代工业生产与居民生活中占据着无可替代的地位。随着国家宏观调控政策作用的逐步显现，全局性电力供需矛盾已经日益得到缓解，用户对电力供应的关注目光将逐步由可靠性需求更多的转向电能质量需求。特别是随着传统负荷结构日益变化，新型电力电子设备及其他非线性负荷设备在电网中大量应用，电能质量问题已越来越得到电力部门和电力用户的共同关注，对电网侧而言，如何建立一套严密有效的谐波监督防范体系成为供电部门共同关注的重要课题。

保证公用电网电能质量是供电企业无法回避的责任，新型负荷高速增长对电网电能质量管理提出更高的要求。《电力法》第四章第二十八条规定：供电企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标准。对公用供电设施引起的供电质量问题，应当及时处理。用户对供电质量有特殊要求的，供电企业应当根据其必要性和电网的可能，提供相应的电力。近年来，随着地方经济的蓬勃发展与招商引资成果的不断扩大，地区电网中钢铁冶炼、化工电解、大功率变频调速及交直流电焊设备、港口机械等负荷高速增长，与此同时，一些高新技术企业设备中对电能质量十分敏感的用电负荷也日益增多，对当前电力部门的电能质量监控与管理提出了更新更高的要求，如果不对此予以高度重视并采取有力措施，供电部门今后承担的法律责任与风险将会加大。搞好谐波监督管理，对保证电网和用户设备的安全、可靠、经济运行，实现优质服务以提升供电企业的形象，具有十分迫切的现实意义。

保证和提高电网电能质量是供用电双方的责任。恶劣与超标的电能质量将给电网设备及用电设备带来不容忽视的危害，直接影响到电网的安全稳定及用户设备的正常运行。正本清源，公用电网谐波污染的来源，除不同电压等级之间的谐波渗透与传递外，可归结为输配电设备及大量用电设备的非线性特性。而其中主要为各类非线性用电设备的谐波电流注入电网所致。因此保证和提高电网电能质量应当是供用电双方的责任。但就目前而言，供电公司无疑承担着电网供电质量的主要管理责任，供电企业的谐波管理首先应当在摸清地区电网谐波污染现状的基础上，积极开展谐波技术监督与全过程专业管理，此外必须抓住源头，在供用电合同中针对谐波污染源用户完善有关补充条款、明确相关责任，是供电企业在谐波监督中获取主动权的有力手段。

围绕谐波源实施管理，确保电网优质供电。谐波作为电能质量的一项重要指标，长期以来一直得到南通供电公司的重视，历年来通过不断完善修订与深入贯彻谐波管理制度、强化落实管理职责与实施流程管理，地区电网谐波管理已逐步走向规范化。通过对南通地区非线性用户建立台账与分类统计，电网主要谐波源集中在炼钢、化工、电子、机械等行业（见附表）。其中南通地区近年来新增的非线性用户主要是以冶炼与整流负荷为主，此外开发区还陆续新增自动化程度高、工艺要求严格的新型精密负荷用户，其负荷敏感特性对电网电能质量有着更高的要求。公司针对大型谐波源负荷，严格督促用户侧落实谐波治理措施，依靠实时监控手段，监督防范其向电网注入超标谐波；对于新型精密敏感负荷，公司在供电方式及技术措施上予以保障，确保向各类用电用户提供符合国家标准规定的合格电能产品，此外对于在暂态电能质量方面有特殊要求的用户，公司还针对用户设备具体技术要求，积极提供技术方案供用户选择。

建立完善谐波监督防范体系是实现电网谐波规范化管理的保证。严格以公司谐波管理办法为纲，有效开展地区电网谐波技术监督。南通供电公司1998年成立了公司谐波技术监督管理网络，起草制定了谐波专业管理制度，规范与明确了部门管理职责与分工。公司对谐波源的管理坚持贯彻预防与治理相结合、重在预防的方针，坚持谁污染谁治理的原则。首先，公司严格审查管理新建谐波源，从流程上把好谐波源用户业扩增容环节；其次，对测试出谐波超标的老用户由营销部门主动沟通，签订谐波治理协议，积极实施整改。通过对各类非线性用电设备注入电网的谐波进行限制管理，使电网各级谐波电压控制在国家标准允许的范围。

理顺公司内部流程，抓住谐波管理的关键环节。根据公司业扩流程规定，谐波源用户申请新建或扩建项目时，要求提供与谐波注入量有关的设备技术资料，并委托进行谐波影响评估。在确定谐波源用户的供电方案时，要求用户提供其用电设备对公用电网电能质量影响的分析评估报告，对谐波注入量超标的新设备投运时，应同步投入谐波治理措施，能否投运以实测谐波数据为准。由于谐波管理是一项“两头在外”综合性工作，除了按照《南通供电公司谐波管理实施细则》所明确的各部门分工负责外，生技部门牢牢抓住谐波源用户业扩初步设计与滤波工程实测验收这两个重要环节，实现谐波监督全过程管理，有效把好谐波源入网关。

建立谐波在线监测管理平台，实现谐波管理实时化与网络化。电网谐波畸变率是电网电能质量的指标之一，为开展电网监测诊断分析，动态跟踪掌握地区电网PCC点谐波变化，为制定谐波治理措施提供依据，公司先后选择闸东变电所等重点谐波源用户接入点建立了20多个谐波在线监测点，初步建成地区电网谐波在线监测网络，实现了对部分重点谐波源用户的实时监控，动态统计电网母线谐波电压指标及重点用户供电线路注入电网的谐波电流含量，为谐波专业管理部门提供详细的电能质量实时数据。系统自动生成各类谐波分析统计报表，实现了电压偏差、谐波畸变率、三相不平衡等各类电能质量报表和图形曲线的在线分析。系统通过WEB浏览向公司生产、调度、运行、营销、设计等部门提供电网电能质量实时信息，成为公司专业技术管理的数据共享平台。

规范电网谐波分析评估，抓好电容器设计运行管理。电网在一定的谐波背景下，电容器容抗、电抗器感抗及系统电抗可能在特定谐振条件下造成谐波放大，影响电网设备的正常可靠运行。为规范电容器电抗率的选择计算，公司组织编写了电容器补充设计导则，并定期将地区电网谐波普测结果提供给设计部门，要求在电网项目工程对无功补偿方案设计时考虑背景谐波的影响，采取措施抑制谐波放大。同时组织抓好电容器运行管理及故障分析，重点预防谐波超标引起的电容器损坏。对于运行中的组架式电容器组，一旦出现单组熔丝熔爆及单组电容器损坏，在三相减容后的电容量必须重新核算，防止谐振频率逼近谐振点造成谐波放大。

有效落实谐波治理是改善电网谐波污染水平的决定性因素，坚持用户投产时滤波装置同步投运的原则。公司严格执行谐波管理实施细则，通过在规划、设计、营销、运行等环节统一把关，着重抓好谐波源用户工程的初设审查与投运后的实测验收，实现了谐波源接入系统的闭环管理。在谐波源用户投运的同时，坚持消谐滤波装置同步投运，是把好谐波源入网关的关键。

积极致力宣传与沟通，促进谐波源用户实施治理。谐波存在超标的老用户是供电部门谐波治理的难点，由于用户投运时间较长，往往存在企业经济效益不景气，落实谐波治理的主动性不够。因此应当根据谐波污染对电网造成的影响，站在用户的角度综合考虑用户长远经济利益，积极宣传电力法规与制度，明确双方义务与责任，主动推荐消谐改造方案，促成签订谐波治理协议；对于谐波污染严重，不配合治理甚至因消极拖延对电网安全运行造成危害的用户，必要时考虑依照《电力法》采取停限电措施。

大胆尝试采用谐波越限跳闸装置，有力推动用户消谐治理。2004年底，电能质量在线监测网反映220千伏石庄变电所PCC点谐波超标，公司随即组织测试人员到该变电所进行实测分析，确认110千伏用户融翔钢厂电弧炉向电网注入的谐波电流严重超标，是造成220千伏石庄变主变运行异常、后备保护及故障录波器频繁启动的主要原因。为解决融翔钢厂谐波冲击对电网的影响，公司主管领导亲自组织召开现场协调会，会同当地政府主管领导，积极宣传《电力法》、《供电营业规则》有关规定，表明供电部门整治谐波污染的决心和保护电网设备安全运行的立场，积极主动取得政府部门支持。同时率先在国内220千伏石庄变电所PCC点安装谐波超标越限跳闸装置进行试点，对影响电网安全运行的110千伏钢厂线冲击负荷投入实时监控，给用户造成了很大震动，原先的消极推诿态度明显转变，2005年该用户正式复函承诺立即实施滤波改造治理，目前已完成了全部治理工作。

由于目前国家尚无具体的谐波管理政策与法规，国内谐波治理的管理难点并不在技术层面，因此通过严密的管理和过细的工作取得用户支持，切实有效的开展谐波治理则显得尤其重要。虽然目前电力部门已普遍对电网谐波污染引起了高度关注与重视，并通过积极完善与规范谐波监督体系推进专业管理，但谐波管理工作仍然任重道远。■