用戶電力技術(shù)在配電系統(tǒng)的應(yīng)用

施計

摘要：近年來，隨著配電系統(tǒng)中整流器等非線性沖擊性和不平衡負(fù)荷的增加,電能質(zhì)量問題日益嚴(yán)重，而現(xiàn)代工業(yè)、商業(yè)和居民用戶的用電設(shè)備對供電質(zhì)量提出了更高的要求。因此,采用新技術(shù)對配電網(wǎng)進行綜合電能質(zhì)量控制已勢在必行，文章對用戶電力技術(shù)及其在提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量方面的應(yīng)用作了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：用戶電力技術(shù)；配電系統(tǒng)；電能質(zhì)量

用戶電力技術(shù)(Custom Power)是美國電力科學(xué)研究院（EPRI）的N.G.Hingorani博士繼在1986年提出柔性交流輸電技術(shù)（Flexible AC Transmission System，簡稱FACTS）之后，于1988年針對配電網(wǎng)中供電質(zhì)量問題提出的新概念。用戶電力技術(shù)以大功率可控硅為基礎(chǔ)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比更加精確、靈活、反應(yīng)快速，裝置容量小，工作電壓低，能夠有效解決配電系統(tǒng)電能質(zhì)量問題。

一、用戶電力突出問題

用戶電力突出問題主要包括電能質(zhì)量問題、節(jié)約用電問題和安全運行問題三個方面。電能質(zhì)量問題指的是供電電壓質(zhì)量問題和電網(wǎng)干擾問題，前者包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動、諧波電壓、三相電壓不平衡、電壓驟降、電壓容限、電壓畸變等；后者包括有功沖擊、無功不平衡、無功波動、負(fù)序電流、諧波電流、短路電流等。節(jié)約用電問題主要受用戶側(cè)電壓過高和運行功率因數(shù)過低兩個因素影響，電壓過高不僅增加用電量，導(dǎo)致電能浪費，還會縮短用電設(shè)備的使用壽命甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞；由于許多用戶沒有對運行功率因數(shù)進行有效的監(jiān)管，產(chǎn)生大量無功電流，致使電能損耗增大。安全運行問題方面，繼電保護裝置能夠有效保障配電系統(tǒng)的安全運行，但由于機械開關(guān)反應(yīng)時間較長，在發(fā)生短路故障時可能導(dǎo)致電壓驟降時間過長而引發(fā)設(shè)備故障，而且由于機械開關(guān)無法根據(jù)相位控制投切，可能在投切過程中產(chǎn)生過電壓等故障。

二、用戶電力技術(shù)在配電系統(tǒng)的應(yīng)用

用戶電力技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的不同之處在于能夠從用電企業(yè)的角度出發(fā)考慮電能質(zhì)量，根據(jù)電力用戶的用電特點進行設(shè)計和研究。因此，用戶電力技術(shù)能夠?qū)╇娰|(zhì)量的各種問題采用綜合的解決辦法，在配電網(wǎng)和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器，提高電能質(zhì)量，節(jié)約電能，保障配電系統(tǒng)及用電設(shè)備安全運行。

1.用戶電力技術(shù)

測試評估技術(shù)能夠通過網(wǎng)絡(luò)阻抗計算、短路電流計算、短路容量計算、電壓質(zhì)量計算、配電系統(tǒng)干擾計算、電壓質(zhì)量測評、配電系統(tǒng)干擾測評、設(shè)備兼容性測評、節(jié)電運行評估、安全運行評估及時發(fā)現(xiàn)用戶電力技術(shù)存在的問題及成因，給出有效的解決方案；電能質(zhì)量控制技術(shù)能夠借助電壓源等精確、連續(xù)控制配電系統(tǒng)供電質(zhì)量和效率，使電力傳輸能力更高、供電質(zhì)量更好；能量轉(zhuǎn)換技術(shù)能夠利用電力電子技術(shù)將風(fēng)能等新能源變換成為三相交流電能，其中超導(dǎo)儲能技術(shù)具備快速響應(yīng)特性，可以提高配電系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低儲能損耗，獲得了較為廣泛的應(yīng)用；固態(tài)開關(guān)技術(shù)能夠解決機械開關(guān)存在的問題，可以及時切除短路電流，固態(tài)斷路器能在70μs內(nèi)切除故障電流，有助于配電系統(tǒng)的安全運行。

2.用戶電力控制器

用戶電力控制器主要包括靜態(tài)開關(guān)和靜態(tài)補償兩種設(shè)備，其中靜態(tài)開關(guān)設(shè)備分為固態(tài)斷路器、轉(zhuǎn)換開關(guān)，靜態(tài)補償器有串聯(lián)和并聯(lián)以及混合型三種。

固態(tài)斷路器能夠準(zhǔn)確、快速控制配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及參數(shù)，從而有效的避免了電網(wǎng)電壓大幅度波動和大故障電流引起的災(zāi)難性后果，保障配電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)能夠保證配電系統(tǒng)供電的連續(xù)性，能夠在0.25Hz內(nèi)實現(xiàn)備用饋電線切換。固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)與靜態(tài)電容器一同使用能夠提供優(yōu)質(zhì)電力，與限流電抗器等一同使用能夠防止過大障礙電流。

靜態(tài)串聯(lián)補償器包括動態(tài)電壓恢復(fù)器、不間斷電源等，靜態(tài)并聯(lián)補償器包括配電靜止同步補償器、有源濾波器等，靜態(tài)混合型補償器包括統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器等。串聯(lián)補償器能夠消除配電系統(tǒng)電壓波動，限制故障電流，減少電壓諧波，而并聯(lián)補償器用于電流補償，為負(fù)載提供畸變電流以消除負(fù)載畸變產(chǎn)生的影響，能夠達(dá)到消除三相不平衡等目的。統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器由串聯(lián)逆變器和并聯(lián)逆變器等組成，綜合了串聯(lián)補償器和并聯(lián)補償器的功能及優(yōu)勢，消除了串聯(lián)、并聯(lián)補償器存在的局限性，可以解決絕大多數(shù)配電系統(tǒng)存在的電能質(zhì)量問題。

總結(jié)：

綜上所述，用戶電力技術(shù)能夠綜合應(yīng)用電力技術(shù)解決配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量等問題，用戶電力技術(shù)及其相關(guān)設(shè)備都具備各自的優(yōu)勢，但也存在一定的局限性，需要綜合使用這些技術(shù)及相關(guān)設(shè)備，才能有效解決配電系統(tǒng)的用電問題，保障電力企業(yè)和電力用戶的正常工作和經(jīng)濟效益。

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