關(guān)于松山湖配電網(wǎng)電能質(zhì)量管理淺析

廣東電網(wǎng)公司東莞松山湖供電分局 52300

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，一方面，對電能質(zhì)量的要求也進(jìn)一步提高；另一方面，非線性、沖擊性負(fù)荷的在電網(wǎng)中的使用也越來越廣泛，電能質(zhì)量受到的污染越來越嚴(yán)重。分析電網(wǎng)的電能質(zhì)量的現(xiàn)狀，并提高電能質(zhì)量已成為供電公司目前亟待解決的問題。松山湖產(chǎn)業(yè)園近年供電量高速增長，電能質(zhì)量問題逐漸突出，針對電能質(zhì)量的投訴也日益增多，因此，開展松山湖配電網(wǎng)的電能質(zhì)量管理治理措施的研究工作非常必要。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；諧波；電壓暫降

一、東莞松山湖科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)及配電網(wǎng)概況

東莞松山湖科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)是2001年11月經(jīng)省政府批準(zhǔn)成立的省級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，松山湖科技園的定位比較高，其所進(jìn)駐的企業(yè)的設(shè)備也相對先進(jìn)，例如緊密度高、自動(dòng)化和智能化高等特點(diǎn)，其對電網(wǎng)的要求也較高。為了實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施與高新技術(shù)企業(yè)相配套，松山湖配電網(wǎng)從2007年開始建設(shè)，定位是一個(gè)新型的全電纜的電網(wǎng)。松山湖配電網(wǎng)的主要特點(diǎn)是多分段、多聯(lián)絡(luò)，10kV公用線路環(huán)網(wǎng)率達(dá)100%，并且線路負(fù)荷適中，環(huán)網(wǎng)線路能100%進(jìn)行轉(zhuǎn)供電。分區(qū)電壓合格率已達(dá)到99.5%，供電可靠率也在逐年提高，已經(jīng)提高到99.98%。2011年至今已收到關(guān)于深圳華為、新能源公司、生益科技等因?yàn)殚W斷或者電壓暫降等問題的投訴。為此我部對本地區(qū)的電能質(zhì)量開展了整治研究。

二、電能質(zhì)量問題概述

IEC（1000-2-2/4）標(biāo)準(zhǔn)將電能質(zhì)量定義為：供電裝置正常工作情況下不中斷和干擾用戶使用電力的物理特性。

IEEE技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(huì)對電能質(zhì)量（Power Quality）的技術(shù)定義為：合格的電能質(zhì)量是指敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)均是適合設(shè)備正常工作的。其缺點(diǎn)是不夠直接和簡明。電能質(zhì)量可分為電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量四個(gè)方面：

電能質(zhì)量問題按產(chǎn)生和持續(xù)時(shí)間可將電能質(zhì)量問題分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題和暫態(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?，一般持續(xù)時(shí)間較長，在一點(diǎn)時(shí)間內(nèi)出線的電能質(zhì)量不正常的情況，主要包括系統(tǒng)的頻率偏差、長時(shí)間電壓幅值偏差、三相不平衡、諧波、電壓波動(dòng)和閃變。暫態(tài)電能質(zhì)量問題通常是以短持續(xù)時(shí)間為特征，主要包括脈沖暫態(tài)、震蕩暫態(tài)和瞬時(shí)電壓上升與下降三類。

松山湖配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理研究

由于松山湖配電網(wǎng)電能質(zhì)量的主要問題在于諧波和電壓暫降，因此本文僅對諧波及電壓暫降的治理進(jìn)行討論。

諧波治理

諧波治理技術(shù)

諧波治理的技術(shù)有濾波和補(bǔ)償兩種技術(shù)手段。

濾波技術(shù)使用元器件，按照不同的要求，使得濾波裝置對不同頻率的電源有不同的阻抗值，在調(diào)諧處的阻抗為零，及把調(diào)諧處所處的頻率諧波濾除，即把不需要的成分濾除掉。例如無源電力濾波器是由電容器和電抗器按照一定的參數(shù)數(shù)據(jù)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接組成，把需要濾除的諧波頻率設(shè)置為濾波器的調(diào)諧平率或其附近。

補(bǔ)償技術(shù)是采用各種技術(shù)，使裝置能產(chǎn)生一個(gè)電流，該電流的大小等于諧波的大小，方向與諧波的方向相反，從而達(dá)到抵消、補(bǔ)償諧波的效果。采用補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)的設(shè)備有有源濾波器，有源濾波器的具體情況見下文。

諧波的治理方案

諧波主要是由用戶產(chǎn)生的，所以治理電網(wǎng)公共點(diǎn)的諧波問題必須由供電和用電兩方面共同解決。治理電網(wǎng)諧波應(yīng)該從設(shè)備本身、電網(wǎng)和加裝經(jīng)濟(jì)適用的設(shè)備三方面進(jìn)行。

設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和配置時(shí)考慮諧波

在設(shè)計(jì)、制造時(shí)，盡量采用減少產(chǎn)生諧波的方案。例如整流裝置，整流裝置在電網(wǎng)中用得非常廣泛，也是電網(wǎng)中的主要諧波源。但是整流裝置產(chǎn)生的，諧波參數(shù)與其本身的脈動(dòng)數(shù)有嚴(yán)格的關(guān)系——它的特征諧波電流次數(shù)與脈動(dòng)數(shù)有關(guān)：

n=kp±1（k=1，2，3，···）

式中p為整流裝置的脈動(dòng)數(shù)。

由上式可知，增加其脈動(dòng)數(shù)對降低諧波電流含量最為有效。當(dāng)脈動(dòng)數(shù)增多時(shí)，則整流器注入電力系統(tǒng)特征諧波的起始最低次數(shù)n越高，又因In=I1/n，諧波電流與諧波次數(shù)近似成反比，其諧波含量也明顯下降。因此，一系列次數(shù)較低、幅度較大的諧波得到消除，諧波源產(chǎn)生的諧波電流將減少。

在設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)就考慮產(chǎn)生的諧波量，盡量采用產(chǎn)生諧波較少的設(shè)計(jì)方案，或者在設(shè)備內(nèi)就設(shè)置了消除諧波或抑制諧波的部分。

用電設(shè)備是主要的諧波源，只要能控制諧波源，就能控制電網(wǎng)中的諧波量。

電力網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮諧波

電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)可以從三個(gè)方面來考慮減少諧波：①在變電站設(shè)置消除諧波或抑制諧波的設(shè)備；②電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上考慮抑制波諧；③適量增大電網(wǎng)容量。

①在變電站設(shè)置消除諧波或抑制諧波的設(shè)備。

目前，在變電站出消除或抑制諧波的濾波裝置有無源濾波器、有源濾波器和混合型濾波器裝置。裝設(shè)無源濾波器是目前變電站使用最廣泛、也是效果最明顯的一種方法。

②電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上考慮抑制波諧.。

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面考慮抑制諧波可以從以下三個(gè)方面著手：

⑴諧波重的用戶設(shè)立專線供電，提高供電的電壓等級。

諧波重的用戶產(chǎn)生的諧波會(huì)影響到其附近的用戶，當(dāng)諧波含量大時(shí)，其給自身及其附近的用戶產(chǎn)生的影響非常大的，損失也是很大，應(yīng)給諧波含量大的用戶或設(shè)備提供專線供電。不同電壓等級能容忍的諧波是不同的，額定電壓等級越高，例如，給裝有較多變頻器的線路直接拉10kV的專線供電。這樣，變頻器產(chǎn)生的諧波將不會(huì)直接對廠區(qū)其他的設(shè)備造成影響。

⑵變壓器采用適當(dāng)?shù)倪B接方式。

不同功能的變壓器的不同的連接方式，對抑制諧波有不同的效果。例如，三相整流變壓器采用Y-d（Y/Δ）的連接方式，可以消除三次及其倍數(shù)的諧波，從而達(dá)到抑制三次及其倍數(shù)的諧波。

⑶適量增大電網(wǎng)容量。

我國的公共電網(wǎng)對諧波的限定值是按電壓等級及其容量確定的。同一電壓等級的公共點(diǎn)，容量越大，其允許值就越大，其諧波承載能力越大，并降低系統(tǒng)的諧波水平。所以適量增大電網(wǎng)的容量對降低諧波的影響是有益的。

用諧波抑制裝置抑制諧波

對現(xiàn)有使用中的設(shè)備，不可能讓用戶更換那些產(chǎn)生諧波更小的新設(shè)備，即使要用戶更換，求用戶也不一定配合。對這種情況，可以在現(xiàn)有的、產(chǎn)生諧波較大的設(shè)備附近裝設(shè)濾波器這是抑制諧波最有效的方法。

電壓暫降治理

電壓暫降治理技術(shù)

電壓暫降的治理技術(shù)主要也有兩種：一種是采用抑制手段，另一種采用備用電源。

電壓暫降的抑制手段是采用各種技術(shù)措施，抑制電壓降低的幅值。例如在線路末端加裝電容和電抗器的組合，當(dāng)發(fā)生電壓暫降時(shí)，電容和電抗的組合能發(fā)出功率，給設(shè)備供電，在一定時(shí)間內(nèi)能抑制電壓突然下降。

采用備用電源，是指設(shè)備不是只有一個(gè)電源供電，一個(gè)電源發(fā)生電壓暫降時(shí)，切換到其他的電源上供電。例如不間斷電源（UPS），在市電正常時(shí)它是處于充電或備用狀態(tài)，是屬于耗能設(shè)備，設(shè)備用市電供電。但發(fā)生電壓暫降時(shí)，不間斷電源就切斷設(shè)備與市網(wǎng)的接口，不間斷電源就啟動(dòng)逆變裝置，給設(shè)備供電，當(dāng)市網(wǎng)恢復(fù)正常時(shí)，在恢復(fù)有市網(wǎng)給設(shè)備供電。

電壓暫降治理方案

電壓暫降主要是由線路故障和惡劣的天氣條件引起保護(hù)動(dòng)作等因素引起，但也與設(shè)備本身的參數(shù)有關(guān)。所以要治理電壓暫降應(yīng)從電網(wǎng)、用戶側(cè)加裝設(shè)備和用電設(shè)備三方面著手。

從電網(wǎng)源頭抓起，減少故障的發(fā)生

電網(wǎng)發(fā)生故障是不可避免，但是，提高電力系統(tǒng)的可靠性，減少故障發(fā)生的幾率、較少故障的持續(xù)時(shí)間是可以做到。故障發(fā)生的頻率越高，造成的損失越大，所以可對重要用戶采取雙回路供電，提高系統(tǒng)的可靠性。電壓暫降的時(shí)間及深度受電壓中斷時(shí)間的約束，故障持續(xù)的時(shí)間越長，電