電能質(zhì)量治理技術(shù)及其發(fā)展趨勢研究

文/張維 深圳供電局有限公司 廣東深圳 518001

電能質(zhì)量治理技術(shù)及其發(fā)展趨勢研究

文/張維 深圳供電局有限公司 廣東深圳 518001

時代的不斷進(jìn)步使人們的整體生活質(zhì)量得到了飛速的提高，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(jìn)行研究，并且對其發(fā)展趨勢進(jìn)行分析，以此來選取更為優(yōu)越和節(jié)能的電能補(bǔ)償方案，提高電網(wǎng)運行的可靠程度。

電能質(zhì)量；治理技術(shù)；發(fā)展趨勢

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(jī)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(jìn)行研究，作為電能質(zhì)量治理時的參考。

1、并聯(lián)型電能質(zhì)量治理技術(shù)

大部分的電能質(zhì)量問題主要是因為負(fù)荷注入電流而引起的，針對這種情況的電能質(zhì)量問題，最好的解決方法就是在負(fù)荷接入點并聯(lián)介入補(bǔ)償裝置，針對不同的電能質(zhì)量問題，相應(yīng)的治理技術(shù)也會發(fā)生一定的改變。

1.1 首先是無功補(bǔ)償技術(shù)

在電力系統(tǒng)的實際運行中，其各種感性負(fù)載會消耗大量的無功功率，而無功功率會在一定程度上增加線路壓降，占用設(shè)備容量，使電力的輸送系統(tǒng)損耗不斷提高，造成電能質(zhì)量問題的出現(xiàn)。針對這樣的情況，我國電網(wǎng)結(jié)合實際情況，對各種負(fù)荷功率因數(shù)進(jìn)行了確定，要求各電力企業(yè)按照這樣的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，相應(yīng)的無功補(bǔ)償技術(shù)也受到了電力企業(yè)的普遍重視。無功補(bǔ)償在電力供電系統(tǒng)中起到了提高電網(wǎng)功率因數(shù)的作用，通過降低供電變壓器和輸電線路的損耗，來提高供電效率，改善電能質(zhì)量。

而針對不同的電網(wǎng)系統(tǒng)，需要對補(bǔ)償裝置進(jìn)行合理選擇，以此在最大程度上減少電網(wǎng)中電能的損耗。目前所采用的無功補(bǔ)償裝置為靜止無功補(bǔ)償器，利用電子開關(guān)取代機(jī)械開關(guān)，以此來對電容器和電抗器進(jìn)行快速控制。目前除了靜止無功補(bǔ)償器之外，還有一種基于磁閥控制的電抗器，這種無功補(bǔ)償裝置主要是對電抗器磁路的飽和程度進(jìn)行改變，從而使電抗值發(fā)生改變，以此來對無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般情況下，這樣的無功補(bǔ)償裝置主要應(yīng)用在高壓電網(wǎng)當(dāng)中，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。而在電子技術(shù)的不斷發(fā)展下，通過相應(yīng)的電子元件能夠形成電壓源變流器，采用這種裝置來與電網(wǎng)進(jìn)行連接，以此來對其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣的裝置一般被稱為靜止同步補(bǔ)償器，也是目前無功補(bǔ)償裝置的主要發(fā)展方向。

1.2 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(fù)載，當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)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(jī)上安裝了變頻器，通過對其頻率進(jìn)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(fù)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(jìn)行快速補(bǔ)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(jìn)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(fù)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。

1.3 負(fù)序治理技術(shù)

負(fù)荷三相不平衡會使負(fù)序電流進(jìn)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(jī)的震動，增加運行損耗，在一定情況下，甚至?xí)闺妱訖C(jī)出現(xiàn)保護(hù)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(jìn)行分析，尋找出現(xiàn)三相不平衡的地方，然后在不平衡負(fù)荷接入處并聯(lián)三相無功補(bǔ)償裝置，以此來實現(xiàn)無功電流和負(fù)序電流的完全補(bǔ)償，解決負(fù)荷三相不平衡的問題。但是由于負(fù)序補(bǔ)償需要較大的補(bǔ)償容量，在這樣的情況下，需要根據(jù)實際情況對補(bǔ)償裝置的容量進(jìn)行降低，這也是目前負(fù)序治理技術(shù)的主要發(fā)展方向。

2、串聯(lián)型電能質(zhì)量治理技術(shù)

對于由負(fù)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(bǔ)償技術(shù)來對其無功負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償，以此來達(dá)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(bǔ)償技術(shù)來對其進(jìn)行治理，需要非常大補(bǔ)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(fù)荷之間串聯(lián)接入電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置，以此來對受影響的電壓進(jìn)行恢復(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(fù)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(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移，以此來防止重要負(fù)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(jī)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(jìn)行串聯(lián)，來對電壓進(jìn)行有效補(bǔ)償，實現(xiàn)電壓負(fù)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(jī)損耗情況和補(bǔ)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)量控制裝置的損耗情況。

結(jié)語：

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(jìn)行治理，同時需要注意在對電能質(zhì)量問題進(jìn)行解決的同時，采用更加節(jié)能和可靠的電能質(zhì)量補(bǔ)償方案，實現(xiàn)電力運行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

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