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国内电能质量原因造成事故的部分典型案例

2016-05-10 来源:四川电力科学研究院 作者: 叶茂清

    公用电网的电能质量的好坏,不仅涉及公共电网的安全运行,更直接关系到国民经济的总体效益。作为特殊用户与要害部门,如军事、航空、航天科技、精密制造加工业、通信枢纽、金融数据系统等行业,对电能质量的要求和依赖性越来越高,因电能质量问题的影响引起其试验失败、数据丢失、设备损坏、产品报废等重大事故,其造成的政治影响和经济损失是不可忽视的。

    我国现在对电能质量敏感的企业数目以几何级数迅速增长,暂态电能质量造成的损失必将越来越大,一个地区每年都会发生几十次或上百次,对企业生产造成较大影响的会有几次或十几次(每次损失因工厂的规模和性质而有所差异,少则几十万,多则上亿)。

    电能质量问题所造成的经济损失巨大,已经引起了全社会的高度关注,它强调得再多也不过分。研究结果表明:美国一年因电能质量问题所造成的损失高达150~240亿美元,欧盟25国的劣质电能质量总成本达1517亿欧元。我国目前尚未有调查数据,国家发展和改革委员会已于2011年启动了“电能质量经济性调查分析”课题,以上海为试点,将100多家涉及多个各业的用户作为受访对象对电能质量问题而引起的经济性损失进行调查。全面提高电能质量分析能力,改善电能质量,减小电能质量问题所造成的经济损失,已经成为现代社会广为关注的焦点。

    近十年来,国内已发生多起因供电质量原因导致重大事故发生并向电力部门索赔的案例。问题严重的甚至会上升到政治和法律层面,如成昆电铁谐波、负序多次影响卫星发射,引起解放军总装备部、国务院相关部门高层领导关注。

    下面介绍一些起因供电质量原因导致事故的典型案例:

    案例一2004.9.2310.19,“风云二号C星”在调试、发射期间,监测到电压跌落到额定值 90%以下的统计结果:A相电压跌落64次,极值为24.43V,电压跌落深度为57.69%,最长持续时间为1037秒。B相电压跌落81次,极值为41.59V,电压跌落深度为27.97%,最长持续时间为1122秒。C相电压跌落54次,极值为12.43V,电压跌落深度为78.47%,最长持续时间为40秒。 对于卫星发射的地面控制系统而言,此类型的电压跌落极易造成PLC控制器的指令系统出错,使计算机和数字存储设备产生数据丢失和运行不稳定等故障。

    案例二:四川航天工业公司所属的某厂,是生产战略火箭中的伺服系统的,其精密仪器的生产是在全封闭的加工车间进行,车间里采用了镝灯照明。该类负荷属于特殊照明系统,有两个明显的特征: 其一是对电压波动以及电压瞬间跌落比较敏感,电源的扰动很容易导致装置掉电;其二是镝灯需要冷启动,即其掉电后不能马上回复,需要等设备冷却以后才能重新启用。因此曾发生电压跌落导致整个车间照明失电长达十几分钟的事故。该公司曾在某次停电事故后,给电力部门来函,提出再发生停电事故,要追究刑事责任。

    案例三:四川乐山的摩托罗拉菲尼克斯电子科技有限公司,也是生产芯片等 电子设备的高科技公司。和上面所说类似,每次电压跌落事故,都导致生产线上的芯片半成品大批报废,造成重大损失。另外,电压谐波等问题也会导致生产线的废品率大大上升。菲尼克斯公司为此向乐山供电局提出索赔,款额高达400万美元。并要求电压跌落每年不能超过18次,乐山电力部门已修建了专用变电站,但仍不能从根本上解决电压跌落问题。

    案例四024月,广安局某220kV变电站由于谐波、负电流的原因使保护动作两次造成全站停电,使襄渝线累计停电时间167 分钟 (引起7对客车、11对货车停运),铁路部门来函提出客车按每节车厢每分钟200元赔偿。

    案例五:民航西南空中管制局所属的某导航雷达站,20067月,由于受电压跌落等供电质量的影响,导致某航班偏离航向,险些造成重大事故。四川电网谐波监测站对此进行长达一个多星期的连续监测,查明原因是该线路上另带有冶金负荷(现已解决)。

    案例六2002年—2003年,英特尔公司决定在中国建芯片封装测试中心,上海、苏州、深圳、西安、成都五大城市参加角逐,其中电能质量指标是硬指标之一,由英特尔公司指派一家中立的电能质量公司(马来西亚)对上述五大城市进行专项测试。英特尔公司在成都高新西区某变电站连续测试长达100多天,直到与成都签约后的第3天仍要求电力部门回答测试期间发生的数次电压跌落的原因(四川电力部门专门新建了一个220KV变电站)。英特尔公司称,由于电能质量原因造成的损失相当惊人,1970年造成1000多万美元的损失,1980年造成上亿美元的损失,90年代损失则达到数十亿美元,而进入2000年后,则猛增至百亿美元以上,其中30%以上都是电力电子开关引起的。其中因电压跌落(sag)引起的故障占31%。英特尔公司成都封装测试中心在每条生产线上都装有APFDVR

       2003.5.2708:49:49电压跌落持续时间480ms2003.8.202:27:57电压跌落持续时间60ms (成都局 某变电站110kV母线)

 

 

    案例七:南京电子网板有限公司,生产彩色显像管用的高精度的电子网板产品,由于南京地区夏季高温潮湿,且雷雨天气多,因此,继电保护动作次数也较多,而继电保护的跳闸动作往往导致设备用电的电压跌落问题,进而导致生产线的停产事故。据调查,该公司总共有四条生产线,是世界最大的电子网板生产基地之一,每次电压质量问题造成的事故损失在120万元以上。

    案例八:上海NEC—华虹一度是我国最大的芯片制造厂商。但是他的生产线受供电电源干扰比较严重。电源进线发生电压跌落,跌落幅值超过20%,时间延续4个周期以上,导致芯片加工生产线的精密机床收到干扰,产生大量废品,严重的甚至造成停产。每次发生电压跌落事故,一条生产线的损失平均达到40万美元。

    电网受到电力污染所引起的电能质量问题分两类:一类主要是非线性(冲击)负荷产生的传统的电能质量问题,如谐波、电压波动与闪变、负序等问题;一类是新近认识到的电压骤降(升)、电压凹陷、电压浪涌、电压瞬时中断等动态电能质量问题。后者有系统的原因(如系统因操作、故障或雷击引起的动态电压质量问题,因而要求电力系统解决)也有用户的原因,但很难确定扰动源,因此也 难以要求用户自行解决。

    近年来,尤其是信息技术的飞速发展,基于计算机、微处理器控制的用电设备和电力电子设备在系统中大量投入使用,它们对系统的干扰较机电设备更加敏感,因此对供电质量的要求也更高,即不论系统是处于正常稳态还是故障状态,均需保证幅值偏差很小的基波正弦电力的可使用性。即使几个周波的供电中断和电压跌落,都将影响这些设备的正常工作,造成控制失误(如计算机丢失数据或死机,通讯信号中断)、设备损坏、产品报废(尤其是微电子器件及有关材料制造,国际上已有大量关于动态电压质量问题对各种用户造成损失的研究报告。各种电能质量问题的产生原因、规律、特点及其控制手段是目前研究与开发的热点课题。