配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題與對(duì)策分析

張鋒

摘要：配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電能主要存在瞬時(shí)供電中斷、電壓跌落、電壓脈沖和浪涌等質(zhì)量問(wèn)題，這是因?yàn)槿藗兒雎粤穗娔苜|(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電能沒(méi)有得到及時(shí)保養(yǎng)與維修，且在供電系統(tǒng)中接入許多非線性與沖擊性的負(fù)荷，直接給電能質(zhì)量帶來(lái)影響。因此，必須采取相應(yīng)對(duì)策進(jìn)行解決，確保配電網(wǎng)能夠正常運(yùn)行。文章主要從配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的含義出發(fā)，分析了電能質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生的原因與危害，提出相應(yīng)的解決對(duì)策，希望能夠?yàn)橥刑峁﹨⒖肌?/p>

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量；對(duì)策

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2016）08-000-01

電能作為廣泛使用的能源之一，電能使用的程度逐漸成為一個(gè)國(guó)家發(fā)展水平的基礎(chǔ)。隨著科技快速發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提升，電能需求量也在不斷增加，雖然電能供求關(guān)系的問(wèn)題基本得到緩解，但是與電能質(zhì)量方面有關(guān)的問(wèn)題卻日趨嚴(yán)重，其故障問(wèn)題主要包括瞬時(shí)供電中斷、電壓跌落、電壓脈沖和浪涌等。因此，必須結(jié)合我國(guó)具體國(guó)情，探索研究改進(jìn)配電能質(zhì)量的有效措施。

一、配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的含義

電能質(zhì)量根據(jù)持續(xù)時(shí)間與產(chǎn)生時(shí)間的長(zhǎng)短，可以劃分為動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量與穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量2種。而動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量主要以暫態(tài)持續(xù)時(shí)間為主，其中暫態(tài)又細(xì)分為脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)。其具體體現(xiàn)在以下幾方面：（一）電壓會(huì)發(fā)生驟降現(xiàn)象與驟升現(xiàn)象，持續(xù)時(shí)間達(dá)到0.5個(gè)周期～1s左右，有效值占標(biāo)稱電壓的10～90%或者是110～180%；（二）電壓會(huì)出現(xiàn)瞬變的現(xiàn)象，持續(xù)時(shí)間相對(duì)比較短，電壓值變化十分迅速；（三）電壓出現(xiàn)閃變現(xiàn)象，電壓以波形包絡(luò)線方式呈現(xiàn)出規(guī)則性的變化，以及電壓幅值隨時(shí)有可能發(fā)生變化。電能質(zhì)量發(fā)生問(wèn)題的主要原因是電壓質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，尤其是電壓跌落尤為突出。電壓跌落的特點(diǎn)通常體現(xiàn)在跌落幅值和持續(xù)時(shí)間上，但是，在幅值大小與持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短方面上目前還未有明確的限定范圍。

二、電能質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生的危害與原因

（一）電能質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生的危害

1.公用電網(wǎng)中的元件由于諧波附加的耗損，導(dǎo)致發(fā)電、輸電和用電設(shè)備效率不斷下降；通過(guò)中線的大部分諧波會(huì)讓線路過(guò)熱，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)事故。2.諧波會(huì)給電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)影響，導(dǎo)致電機(jī)機(jī)械發(fā)生振動(dòng)與噪聲，進(jìn)而造成各種設(shè)備出現(xiàn)過(guò)熱、絕緣老化和使用壽命縮短，甚至是損壞等問(wèn)題，例如變壓器、電容器和電纜等。3.電網(wǎng)諧振會(huì)加大諧波電流，給電容器與串聯(lián)的電抗器帶來(lái)不良影響，燒壞電容器與電抗器。4.發(fā)出的信號(hào)會(huì)引起自動(dòng)裝置與繼電保護(hù)進(jìn)行誤動(dòng)作，造成供電中斷。5.諧波會(huì)讓電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不精確，出現(xiàn)計(jì)算誤差，給供電部門(mén)或者是電力用戶帶來(lái)巨大損失。6.諧波會(huì)干擾到附近的通信系統(tǒng)，發(fā)生噪聲，影響了通信質(zhì)量，嚴(yán)重的可能會(huì)造成信息丟失，給通信系統(tǒng)的正常工作帶來(lái)影響。

（二）電能質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生的原因

據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，電子類用電設(shè)備、工序復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程和自動(dòng)化程度高的設(shè)備是導(dǎo)致電壓跌落的重要原因，尤其是新引進(jìn)的電子產(chǎn)品對(duì)供電質(zhì)量的影響更大。因?yàn)槌邏弘娋W(wǎng)故障會(huì)引起配電網(wǎng)的電壓大范圍出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題；除此之外，保護(hù)動(dòng)作后重合閘造成電壓跌落，進(jìn)而導(dǎo)致供電出現(xiàn)瞬時(shí)中斷，若電壓跌落次數(shù)頻繁增加，就會(huì)發(fā)生連續(xù)跳閘問(wèn)題。

三、配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的解決對(duì)策

（一）動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的調(diào)節(jié)裝置

在控制配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題方面，電力電子設(shè)備為動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量控制提供了有效的技術(shù)手段。在當(dāng)前的供電系統(tǒng)中，交流輸電系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用規(guī)模的延伸與發(fā)展在提高電能質(zhì)量方面具有重要意義。而IGCT作為靈活交流輸電系統(tǒng)技術(shù)的重要器件，具有很大的關(guān)斷容量，且具備響應(yīng)性能方便快捷，開(kāi)關(guān)頻率較快等優(yōu)勢(shì)。目前用來(lái)改善配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題的技術(shù)主要有：統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器、配電型靜止同步補(bǔ)償器、固態(tài)斷路器、固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、靜態(tài)電子分接開(kāi)關(guān)、不間斷電源、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器、電力有源濾波器及超導(dǎo)磁能系統(tǒng)等。

配電靜止同步補(bǔ)償器，又稱為DSTATCOM控制裝置；其組成部分包括逆變器、耦合變壓器和自關(guān)斷器件等；配電靜止同步補(bǔ)償器是一種交流電壓源，其作用為：當(dāng)供電系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)時(shí)，就會(huì)借助逆變壓器中的電壓對(duì)輸出的無(wú)功進(jìn)行控制，從而起到雙向調(diào)節(jié)能力，例如感性無(wú)功及容性無(wú)功等能力。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，采用了多樣化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，能夠減少電力輸出時(shí)所形成的諧波含量，且無(wú)需額外使用電力濾波裝置。SSTA是一種固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)有故障問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，可借助SSTA在數(shù)ms內(nèi)將敏感負(fù)荷轉(zhuǎn)換到另一條供電線路上，而傳統(tǒng)的切換設(shè)備需要的時(shí)間通常超過(guò)0.5s。UPS是敏感負(fù)荷的備用電源，能夠有效阻止由于電壓跌落引起的瞬時(shí)供電中斷的情況。雖然UPS在響應(yīng)性能方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是，由于其自身容量比較小，且需要較高的投資成本，所以比較少用。DVR是一種電壓恢復(fù)器，通常設(shè)置在敏感負(fù)荷和系統(tǒng)的饋線上，借助串聯(lián)變壓器將逆變器中的補(bǔ)償電壓傳送到饋線上，進(jìn)而為敏感負(fù)荷的供電質(zhì)量提供保障。由于DVR能夠補(bǔ)償系統(tǒng)中電壓跌落時(shí)所發(fā)生的差值，因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的容量應(yīng)低于UPS值。此外，由于自身性價(jià)比高于動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，收到廣大用戶的青睞。而SMES主要是利用超導(dǎo)線圈將系統(tǒng)交流轉(zhuǎn)換成直流磁能的形式進(jìn)行貯存，并在需要時(shí)借助磁電將其反饋到系統(tǒng)中。雖然，當(dāng)前已有小型SMES得到使用，但是因?yàn)槿萘枯^小，無(wú)法在工業(yè)化上大范圍的進(jìn)行使用。

（二）動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置在實(shí)際中的應(yīng)用

在國(guó)內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)，配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置逐漸出現(xiàn)了新的產(chǎn)品，例如改善電壓質(zhì)量的串聯(lián)補(bǔ)償器、抑制負(fù)荷諧波電流與無(wú)功并聯(lián)型器件等，正處于實(shí)用化階段。而我國(guó)許多單位也研發(fā)了有源電力濾波器試驗(yàn)裝置，例如快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用，已經(jīng)獲得了國(guó)家的認(rèn)可，具有良好的使用效果。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，企業(yè)效益和配電網(wǎng)密切相關(guān)，用戶對(duì)電力的需求不斷增加，在電能質(zhì)量方面也提出更高的要求。因此，電力行業(yè)應(yīng)注重配電網(wǎng)電能質(zhì)量存在不足之處，并制定科學(xué)合理的策略進(jìn)行處理。同時(shí)，建立一套完善的管理制度，加強(qiáng)檢查力度，將檢查工作落實(shí)到位，優(yōu)化配電網(wǎng)，并定期加強(qiáng)電力工作人員專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，提高實(shí)踐能力與專業(yè)水平，更好的服務(wù)于廣大電力用戶。

參考文獻(xiàn)：

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