電能質(zhì)量問題與電能質(zhì)量管理要點(diǎn)研究

劉方園

摘 要：本文基于對電能質(zhì)量問題與電能質(zhì)量管理要點(diǎn)的研究，分析了電能質(zhì)量的具體問題以及影響因素，從而提出了電能質(zhì)量管理的要點(diǎn)以及具體措施。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；質(zhì)量管理；問題；要點(diǎn)；研究

一、電能質(zhì)量問題及影響因素

（一）無功功率

無功功率的問題為：

（1）電網(wǎng)電壓會由于無功功率的頻繁負(fù)載而發(fā)生一定的波動，從而大大降低供電的質(zhì)量。

（2）導(dǎo)致電網(wǎng)連接設(shè)備的電能容量大大增加。如果增加了無功功率，則會造成視在功率增大以及電流量增大，因此相應(yīng)的需要增大用電設(shè)備。

（3）加大線路損耗以及電力設(shè)備損耗。

（二）電網(wǎng)諧波

在使用電能的過程中，諧波一直存在，且由于諧波會造成電動機(jī)運(yùn)行時發(fā)生過熱或者絕緣現(xiàn)象，因此獲得了較大的關(guān)注。而在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中，諧波一般包括照明設(shè)施、辦公電器、變流裝置、電弧爐、家用電器、鐵磁非線性設(shè)備以及整流裝置等。而電網(wǎng)中的電流波形以及電壓等，會受到非線性設(shè)備的影響而產(chǎn)生即便，因此造成了諧波的產(chǎn)生。通常諧波會對電力設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定影響，而諧波較大的情況下就會導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生故障，甚至還會損壞電力設(shè)備。

（三）三相負(fù)序電流及不穩(wěn)定電壓

由于某一相或者兩相發(fā)生異常，或者電網(wǎng)三相負(fù)載部隊稱等，就會導(dǎo)致三相負(fù)序電流，其不僅會增加電網(wǎng)的損耗，使得繼電保護(hù)裝置由于啟動了負(fù)序分量而發(fā)生錯誤動作，同時還會導(dǎo)致電動機(jī)繞組過熱、干擾通信，甚至還會縮短電動機(jī)的運(yùn)行壽命，降低其可靠性等。而不穩(wěn)定電壓則指的是電壓閃變、電壓波動、電壓跌落等情況。通常情況下，電網(wǎng)的負(fù)載投入容量較大，就會導(dǎo)致電壓跌落，其在一定程度上會影響到電壓負(fù)載的敏感性。如果其跌落的幅值超過一定的界限，就會影響到工控計算機(jī)程序的正常運(yùn)行，從而中斷工程生產(chǎn)。而工頻電壓包絡(luò)線發(fā)生的周期性變化或者其他一系列的變化，則稱之為電壓波動，其可以看做是正弦波載為工頻電壓的情況下，將低頻信號迭加上去的結(jié)果。大功率裝置如軋鋼機(jī)、電弧爐等運(yùn)行過程中，都有可能發(fā)生電壓波動。電壓波動造成的照明異常在人眼中呈現(xiàn)的視覺感受則稱之為電壓閃變。電焊機(jī)、電弧爐以及往復(fù)式壓縮機(jī)等運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)負(fù)載情況，就會發(fā)生電壓閃變。生產(chǎn)過程對電壓穩(wěn)定性要求較高的，就會受到電壓閃變的影響。

二、電能質(zhì)量管理要點(diǎn)

（一）抑制諧波

在對電網(wǎng)諧波進(jìn)行抑制的過程中，傳統(tǒng)的方法主要有兩個，一是補(bǔ)償和濾波現(xiàn)有的諧波源，二是改造能夠產(chǎn)生諧波的電力設(shè)備，以便降低其諧波源。目前在抑制電網(wǎng)諧波的過程中，由于無源濾波器可維護(hù)性高、運(yùn)行可靠性高、設(shè)備投資較低以及結(jié)構(gòu)相對簡單等，獲得了廣泛的應(yīng)用。該儀器能夠在系統(tǒng)中將并聯(lián)通路提供給諧波，從而起到濾波的作用，但是無緣濾波器也具有相對明顯的缺點(diǎn)。而有源電力濾波器（APF）抑制電網(wǎng)諧波的原理為：將方向與無功電流大小相、原有諧波等相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)中，促使無功電流與電網(wǎng)總諧波為零。以往的有緣濾波器，其補(bǔ)償電流主要是通過非線性放大器生成，而之后的有緣電力濾波器則主要是通過功率較大的晶體管組成的逆變器PWM來制成，且其一直沿用至今。在有緣電力濾波器中，最基本的方式就是并聯(lián)型APF，電網(wǎng)與APF并聯(lián)接入，其等同于一個電流源，且該電流源具有一定的可控性，因此能夠?qū)⒇?fù)載造成的電流諧波逐漸消除，同時還能平衡三相電流，并補(bǔ)償無功功率。在APF中，僅僅直流過少數(shù)的基波有功電流以及補(bǔ)償電流，且APF并聯(lián)之后需要承受一定量的基波電網(wǎng)電壓，因此會增大其容量，從而大大降低其動態(tài)性能。通過變壓器將APF串聯(lián)在負(fù)載與電網(wǎng)之后，其就可以等同于一個受控制的電壓源，并對三相不平衡電壓以及電網(wǎng)諧波電壓進(jìn)行補(bǔ)償。但是串聯(lián)APF的缺點(diǎn)在于負(fù)載電流的流過量相對較大，且還能增加元器件規(guī)定的參數(shù)，因此均在較大的損耗，這樣就會導(dǎo)致保護(hù)措施以及切投變得復(fù)雜化。

（二）補(bǔ)償無功功率

早期補(bǔ)償無功功率主要采用的是并聯(lián)電容器以及同步調(diào)相機(jī)。其中，并聯(lián)電容器在使用的過程中，如果出現(xiàn)電網(wǎng)諧波，則容易出現(xiàn)諧振，并導(dǎo)致諧波被放大，從而將電容器燒毀。而同步調(diào)相機(jī)盡管能夠動態(tài)的補(bǔ)償不斷變化的無功功率，但是其維護(hù)過程難度較大。SVC為靜止無功功率補(bǔ)償裝置，是一種晶閘管，其主要的作用在于控制電壓和補(bǔ)償無功功率，同時還能提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、限制過電壓以及阻尼功率波動等。但是其也存在一定的缺點(diǎn)，即對電抗電容器晶閘管切投開關(guān)進(jìn)行控制時，會產(chǎn)生一定的諧波。在該補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了SVG（靜止無功功率發(fā)生器）。通常情況下，靜止無功功率發(fā)生器使用了多電平技術(shù)以及多重化技術(shù)，其能夠?qū)㈦娏餮a(bǔ)償中產(chǎn)生的諧波含量大大降低。且同靜止無功功率補(bǔ)償裝置電抗電容器的大容量儲能存在的區(qū)別在于，靜止無功功率發(fā)生器只需容量較小的電容器對電壓進(jìn)行維持，且其既能發(fā)出無功功率，又能吸收無功功率，但是只能針對無功功率的補(bǔ)償使用，因此具有相對單一的功能性。

（三）調(diào)節(jié)電壓

DVR即動態(tài)電壓恢復(fù)器，其主要是用于配電系統(tǒng)跌落電壓的補(bǔ)償設(shè)備。在電力負(fù)載與饋線之間，利用串聯(lián)變壓器產(chǎn)生具有可變幅值的電壓，這樣就能確保電網(wǎng)電壓發(fā)生改變時，能夠通過負(fù)載的一側(cè)對不變的供電電壓進(jìn)行觀察。動態(tài)電壓恢復(fù)器具備充足的能量以及快速響應(yīng)能力，能夠?qū)Φ潆妷簳r產(chǎn)生的負(fù)載，提供一定的能量支持。SSC為靜態(tài)同步補(bǔ)償器，其主要是利用變壓器將系統(tǒng)的電壓源型逆變器PWM并聯(lián)接入，其既能減少損耗，又能改善電壓質(zhì)量。如果與直流側(cè)儲能裝置聯(lián)合使用，還能對有功功率波動進(jìn)行補(bǔ)償。

三、總結(jié)

綜上所述，通過對電能質(zhì)量問題與電能質(zhì)量管理要點(diǎn)的研究，可以看出，電能質(zhì)量主要與電網(wǎng)諧波、無功功率以及三相負(fù)序電流以及電壓不穩(wěn)定性存在一定的關(guān)系，因此在管理電能質(zhì)量的過程中，就必須通過以上三個方面入手，這樣才能確保電能使用過程中達(dá)到較高的質(zhì)量。

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