楊曉紅

[摘要]對動態(tài)電能質(zhì)量問題進行較深入的研究分析,并在此基礎(chǔ)上對動態(tài)電能質(zhì)量問題的應(yīng)對措施進行探討。

[關(guān)鍵詞]配電網(wǎng)動態(tài)電能質(zhì)量應(yīng)對措施

中圖分類號:TM7文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110033-01

當今社會,電能是一種最為廣泛使用的能源,其應(yīng)用程度早已成為一個國家發(fā)展水平的重要標志之一。隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展,對電能的需求量日益增加,雖然電能供求關(guān)系的矛盾已逐步得到解決,但有關(guān)電能質(zhì)量的問題卻日益突出。

如何立足我國國情,研究提高電能質(zhì)量的科學(xué)有效的方法,是一個必須深入研究的重要課題。

一、電能質(zhì)量概念及其分類

(一)電能質(zhì)量概念

我國的電能質(zhì)量包括四個方面的相關(guān)術(shù)語和概念:

1.電壓質(zhì)量:即用實際電壓與額定電壓間的偏差,反映供電企業(yè)向用戶供給的電力是否合格;2.電流質(zhì)量:即對用戶取用電流提出恒定頻率、正弦波形要求,并使電流波形與供電電壓同相位,以保證系統(tǒng)以高功率因數(shù)運行,這個定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善,并降低網(wǎng)損;3.電質(zhì)量:技術(shù)含義有電壓質(zhì)量和供電可靠性;非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量--包括供電企業(yè)對用戶投訴的反應(yīng)速度和電力價格等;4.用電質(zhì)量:包括電流質(zhì)量和非技術(shù)含義,如用戶是否按時、如數(shù)繳納電費等,它反映供用雙方相互作用與影響用電方的責(zé)任和義務(wù)。

(二)電能質(zhì)量問題的分類

電力系統(tǒng)中各種擾動引起的電能質(zhì)量問題按產(chǎn)生和持續(xù)的時間長短可以分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題和動態(tài)(暫態(tài))電能質(zhì)量問題。

穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題以波形畸變?yōu)橹饕卣?且持續(xù)時間通常在一分鐘以上,其表現(xiàn)為過電壓、欠電壓、電壓不平衡和諧波等。

動態(tài)電能質(zhì)量通常是以暫態(tài)持續(xù)時間為特征,包括脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)兩大類,主要表現(xiàn)形式為:

1.電壓突升、跌落,且持續(xù)時間為0.5個周期至1min,其有效值分別為標稱電壓的110%-180%或10%-90%;2.電壓瞬變,持續(xù)時間很短且電壓值發(fā)生快速的變化;3.電壓閃變,電壓波形包絡(luò)線呈規(guī)則的變化或電壓幅值一系列的隨機變化。

二、電能質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因及危害

(一)電能質(zhì)量問題產(chǎn)生的危害

電能質(zhì)量問題會對電力系統(tǒng)、供電部門和電力用戶帶來嚴重的危害,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

1.諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的損耗,降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量3次諧波流過中線會使線路過熱,甚至引起火災(zāi)。2.諧波會影響電氣設(shè)備的正常工作,使電機產(chǎn)生機械振動和噪聲等,使變壓器局部嚴重過熱,使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短,以至損壞。3.引起電網(wǎng)諧振。這種諧振可能使諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍,會對系統(tǒng),特別是對電容器和與之串聯(lián)的電抗器形成很大的威脅,容易使電容器和電抗器燒毀。4.導(dǎo)致繼電保護和自動裝置誤動作,造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失。5.諧波會使電氣測量儀表計量不準確,產(chǎn)生計量誤差,給供電部門或電力用戶帶來經(jīng)濟損失。6.諧波會對臨近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,輕則產(chǎn)生噪聲,降低通信質(zhì)量;重則導(dǎo)致信息丟失,使通信系統(tǒng)無法正常工作。

(二)電能質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因

各動態(tài)電壓質(zhì)量問題對系統(tǒng)造成的危害中,電壓跌落和瞬時供電中斷被認為是影響用電設(shè)備安全運行最嚴重的電壓質(zhì)量問題。研究結(jié)果表明,電子類用電設(shè)備、自動化程度高的設(shè)備以及工序復(fù)雜的生產(chǎn)過程對電壓跌落比較敏感,并且版本越新的電子產(chǎn)品對供電質(zhì)量越敏感。

產(chǎn)生電壓跌落和供電中斷的主要原因為超高壓電網(wǎng)故障自然造成大范圍配電網(wǎng)的電壓波動;雷擊引起的絕緣子閃絡(luò)或線路對地放電;系統(tǒng)故障。另外,保護動作后重合閘引起的電壓跌落也是造成瞬時供電中斷的主要原因,電壓跌落次數(shù)將成倍增加,并且在規(guī)定時間間隔連續(xù)跳閘。

三、電能質(zhì)量問題的應(yīng)對措施

(一)加強管理,強化相關(guān)電力部門的行業(yè)規(guī)范

提高電能質(zhì)量首先要從制度上下功夫,建立一套科學(xué)有效的管理制度:

1.掌握供電網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài),對電能質(zhì)量開展實時監(jiān)測,以掌握其動態(tài);2.分析診斷其變化,即在詳細分析電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,利用仿真軟件對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的固有諧振特性進行計算與分析,排除虛假的諧波干擾;3.開展系統(tǒng)的合理設(shè)計和改造,變電站的設(shè)計和投運以及新的電力用戶投運之前都要進行諧波源負荷及電能質(zhì)量要求等方面的技術(shù)咨詢,線路網(wǎng)絡(luò)改造和建設(shè)也要結(jié)合運行負荷的特點和措施,以降低線損,降低設(shè)備損失事故;4.開展濾波裝置或無功補償裝置的研制、調(diào)試和現(xiàn)場測試,以了解治理后的效果,并總結(jié)經(jīng)驗。

(二)加強系統(tǒng)化綜合補償技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用

對于動態(tài)電能質(zhì)量問題,依靠傳統(tǒng)的無功補償和常規(guī)的濾波裝置并不能有效地解決,因為諸如電壓跌落、浪涌、電壓脈沖與瞬時供電中斷這類電能質(zhì)量問題持續(xù)的時間很短、變化很快,并且有的電能質(zhì)量問題還伴隨著部分甚至全部的有功損失等情形。

作為FACTS(基于電力電子技術(shù)的靈活交流輸電系統(tǒng))技術(shù)與配電系統(tǒng)應(yīng)用的延伸——DFACTS技術(shù)已成為改善電能質(zhì)量的有力工具。目前DFACTS裝置主要有:動態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、配電網(wǎng)靜止同步補償器(D-STATCOM)、固態(tài)切換開關(guān)(SSTS)等。

DFACTS技術(shù)的核心器件IGCT,它比GTO具有更快的開關(guān)頻率,并且關(guān)斷容量已達到一定規(guī)模,因此DFACTS裝置具有更快的響應(yīng)特性。

DVR是抑制動態(tài)電壓干擾的有效補償裝置,它主要由儲能單元、DC/AC逆變器模塊、連接變壓器等部分組成,在消除電壓跌落,提高大型綜合性敏感工業(yè)負荷的供電質(zhì)量方面有顯著的效果。

STATCOM的無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內(nèi)恒定,在電壓低時仍能提供較強的無功支撐,并且可從感性到容性全范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié),使得其無功輸出相當于同容量SVC的1.4～2倍;STATCOM還可以抑制電壓閃變,大大提高系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定水平。

SSTS一般與D-STATCOM配合使用,主要用于雙回線路的切換,克服傳統(tǒng)的機械開關(guān)反應(yīng)慢的弊端,保證對重要用戶可靠供電。

參考文獻:

[1]郭穎君、丁書文,配電系統(tǒng)電能質(zhì)量問題及其測控技術(shù)[J].華北電力技術(shù),2003,(7):19-22.

[2]金燕云、羅毅、涂光瑜,配電系統(tǒng)電壓跌落問題的研究[J].繼電器,2003,31(10):56-62.

[3]肖湘寧,電能質(zhì)量分析與控制[M].北京:中國電力出版社,2004.

[4]姜祥生、江洪業(yè),電能質(zhì)量的新概念[J].江蘇電機工程,2002,2l(5):54.