梁雪梅+于海洋+張亞華

摘要：社會的不斷進步，使人們的生活水平得到了質(zhì)的飛躍，在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，電能質(zhì)量問題成為了我國發(fā)展中所關(guān)注的主要問題，目前的電能質(zhì)量問題主要表現(xiàn)為電能損耗較大。針對這樣的情況，需要結(jié)合目前電網(wǎng)的實際運行情況，來對電能質(zhì)量治理技術(shù)進行研究，并且對其發(fā)展趨勢進行分析，以此來選取更為優(yōu)越和節(jié)能的電能補償方案，提高電網(wǎng)運行的可靠程度。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；治理技術(shù)；發(fā)展趨勢

1.引言

隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備生產(chǎn)逐漸向著自動化和精密化的方向發(fā)展，而智能自動化設(shè)備的應(yīng)用，使其對電能質(zhì)量有著較高的要求，在實際的應(yīng)用過程中，常常會由于電能質(zhì)量問題而使相應(yīng)的設(shè)備出現(xiàn)故障或者誤動，在一定程度會對整個生產(chǎn)工作造成影響，比如說風(fēng)電場的風(fēng)機會在實際運行的過程中，由于電壓暫降出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，這樣的現(xiàn)象影響了風(fēng)電場的長期可靠運行。針對這樣的情況，需要結(jié)合不同類型的電能質(zhì)量問題，對其治理技術(shù)和發(fā)展趨勢進行研究，作為電能質(zhì)鴦臺理時的參考。

2.并聯(lián)型電能質(zhì)量治理技術(shù)

2.1無功補償技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

電力系統(tǒng)中各種感性負載消耗大量的無功功率，而無功功率會增加線路壓降，占用設(shè)備的容量，增加輸電系統(tǒng)的損耗。因此我國制定了對各種負荷功率因數(shù)的要求，如果功率因數(shù)達不到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，電網(wǎng)公司將對用戶處以罰款。因此無功功率補償技術(shù)一直以來受到用戶的重視，無功功率補償技術(shù)的發(fā)展可以分為三代。第一代為固定式或利用機械開關(guān)投切的電容器或電抗器以及同步調(diào)相機。目前基本上已經(jīng)退出應(yīng)用。為此，人們采用電力電子開關(guān)代替機械開關(guān)，實現(xiàn)對電容器、電抗器的快速投切（TSC、TSR）或電抗器的快速控制（TCR），這就是第二代的無功補償裝置，一般稱為靜止無功補償器（SVC）。為了實現(xiàn)無功功率的連續(xù)平滑調(diào)節(jié)，人們還發(fā)明了TCR即晶閘管控制的電抗器，通過控制晶閘管的導(dǎo)通時間將電抗器全部或部分投入，從而實現(xiàn)無功功率的連續(xù)平滑調(diào)節(jié)。SVC裝置可以實現(xiàn)無功的快速調(diào)節(jié)，整體響應(yīng)時間可以達到30ms以內(nèi)，因此是一種動態(tài)無功補償裝置。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，SVC補償裝置獲得了大量應(yīng)用，但SVC裝置占地面積大、系統(tǒng)電壓低時無功功率下降較大、TCR工作時存在較大的諧波、損耗偏大。

2.2諧波治理技術(shù)

諧波屬于作為常見的電能質(zhì)量問題，在電力系統(tǒng)當(dāng)中，諧波產(chǎn)生的主要原因是非線性負載，當(dāng)電流流經(jīng)負載時，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，即電路中有諧波產(chǎn)生。而就目前的情況來看，由于在目前的電力系統(tǒng)中大量應(yīng)用電子裝置，以此來實現(xiàn)節(jié)能的效果，部分設(shè)備的電動機上安裝了變頻器，通過對其頻率進行調(diào)節(jié)，以此來實現(xiàn)節(jié)能，在這樣的應(yīng)用下，諧波問題將會更加突出。諧波的產(chǎn)生不僅會降低電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，同時還會產(chǎn)生一定程度的電磁干擾問題。針對這樣的情況，目前所采用的諧波治理技術(shù)主要包括無源濾波器、有源濾波器和混合濾波器，而針對無源濾波器來說，在實際的應(yīng)用過程中，其效果并不明顯，同時由于其占地面積差較大，對電網(wǎng)參數(shù)和負載狀況依賴較大，影響電網(wǎng)供電質(zhì)量，這樣的治理技術(shù)已經(jīng)被逐漸淘汰，而隨著變流技術(shù)的不斷發(fā)展，有源濾波器逐漸被應(yīng)用到諧波的治理當(dāng)中，這樣的裝置能夠?qū)χC波電流進行快速補償，但是由于其造價較高，運行損耗較大，針對這樣的情況，混合濾波器逐漸被人們所提出，混合濾波器是有源濾波器和無源濾波器相互結(jié)合的一種濾波器，其包含了兩種濾波器的主要優(yōu)點，能夠在對諧波問題進行治理的情況下，減少整體的運行成本。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷改造下，諧波負荷也在不斷的變化，人們對諧波治理技術(shù)提出了更高的要求，希望濾波器能夠接入更高的電壓等級，并且減少濾波器的運行損耗，這也是濾波器之后的主要發(fā)展方向。

2.3負序治理技術(shù)

負荷三相不平衡會使負序電流進入電力系統(tǒng)，這樣的情況會使系統(tǒng)三相電壓產(chǎn)生不對稱，從而引起電動機的震動，增加運行損耗，在一定情況下，甚至?xí)闺妱訖C出現(xiàn)保護動作，引起相應(yīng)的運行故障。針對這樣的情況，可以在對電力系統(tǒng)進行分析，尋找出現(xiàn)三相不平衡的地方，然后在不平衡負荷接入處并聯(lián)三相無功補償裝置，以此來實現(xiàn)無功電流和負序電流的完全補償，解決負荷三相不平衡的問題。但是由于負序補償需要較大的補償容量，在這樣的情況下，需要根據(jù)實際情況對補償裝置的容量進行降低，這也是目前負序治理技術(shù)的主要發(fā)展方向。

3.串聯(lián)型電能質(zhì)置治理技術(shù)

對于由負荷的非線性或者不平衡引起的電能質(zhì)量問題，一般都可以采用并聯(lián)補償技術(shù)來對其無功負荷進行補償，以此來達到治理的效果，但是對于由于系統(tǒng)電壓收到干擾而產(chǎn)生的問題，尤其是系統(tǒng)電壓暫升或者暫降而出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題，如果采用并聯(lián)型補償技術(shù)來對其進衙臺理，需要非常大補償容量，從理論上來說是不現(xiàn)實的，針對這樣的電能質(zhì)量問題，可以采用串聯(lián)型電能治理技術(shù)，也就是說需要在系統(tǒng)和受影響的負荷之間串聯(lián)接入電能質(zhì)量補償裝置，以此來對受影響的電壓進行院復(fù)，解決所出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題。

由于目前高危作業(yè)敏感負荷的增加，電壓暫降問題成為了電力系統(tǒng)運行中的主要問題，一般情況下，出現(xiàn)電壓暫降問題的主要原因包括以下幾個方面：首先是由于雷擊出現(xiàn)的電壓瞬變，電力系統(tǒng)中電器設(shè)備出現(xiàn)故障而引起的電壓暫降，開關(guān)的切換導(dǎo)致短時間的供電中斷，針對這樣的情況，最常用的解決方案為固態(tài)切換開關(guān)方案、動態(tài)電壓恢復(fù)器和不停電電源方案。固態(tài)切換開關(guān)方案主要是在電壓出現(xiàn)問題的情況下，通過電子開關(guān)將負荷進行轉(zhuǎn)移，以此來防止重要負荷的供電中斷，在這樣的過程中，對電源切換的時間要求較高，在這樣的情況下，可以采用半導(dǎo)體器件的電子開關(guān)來代替街機械切換開關(guān)。

對于電能質(zhì)量控制裝置來說，是目前解決電壓問題的主要電子裝置，這樣的電能質(zhì)量控制裝置屬于一種串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電能控制器，通過與動態(tài)受控的電壓源進行串聯(lián)，來對電壓進行有效補償，實現(xiàn)電壓負荷的穩(wěn)定。針對不同的電壓波動情況，可以采用不同形式的電能質(zhì)量控制裝置，目前最為常見的電壓問題包括電壓波動較為頻繁和電壓暫降不常發(fā)生，針對這樣兩種情況，可以采用不同結(jié)構(gòu)的串聯(lián)變壓器電能控制裝置。目前對這種電能質(zhì)量控制裝置的性能要求較為嚴(yán)格，主要表現(xiàn)在切換速度、電壓檢測時間、待機損耗情況和補償精度方面，通過對這些性能的嚴(yán)格要求，能夠有效的穩(wěn)定電壓，降低電能質(zhì)量控制裝置的損耗睛況。

4.結(jié)語

總之，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)與控制技術(shù)的快速發(fā)展，在電力電子裝置中人們可以采用更為復(fù)雜的拓撲結(jié)構(gòu)、更加優(yōu)異的調(diào)制算法與控制策略，因此必將能夠?qū)崿F(xiàn)補償性能更為優(yōu)越、運行更加節(jié)能、占地面積更小、成本更低的電能質(zhì)量補償方案。電能質(zhì)量問題是目前人們關(guān)注的主要問題，針對不同情況的電能質(zhì)量問題，需要采用不同的技術(shù)來對其進行治理，同時需要注意在對電能質(zhì)量問題進行解決的同時，采用更加節(jié)能和可靠的電能質(zhì)量補償方案，實現(xiàn)電力運行的經(jīng)濟性和可靠性。

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