電能質(zhì)量問題與電能質(zhì)量管理要點(diǎn)研究

張威

【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

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，電力電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，各種非線性、沖擊性、波動性和不對稱負(fù)載大量增加，造成諸如電壓波動和閃變、三相電壓不平衡及諧波等電能質(zhì)量污染。電能質(zhì)量問題給生產(chǎn)生活帶來的影響日趨嚴(yán)重，已受到供電企業(yè)和廣大用電用戶的廣泛關(guān)注。目前，如何有效地提高電能質(zhì)量是供電部門、電力用戶和電力設(shè)備制造商共同關(guān)注的問題。

一、電能質(zhì)量的概念

電能質(zhì)量（PowerQuality）是指電力系統(tǒng)中電能的質(zhì)量。一個理想的電力系統(tǒng)應(yīng)以恒定的頻率（50Hz）和正弦波形，按規(guī)定的電壓水平（標(biāo)稱電壓）對用戶供電。在三相交流電力系統(tǒng)中，各相的電壓和電流應(yīng)處于幅值大小相等，相位互差120°的對稱狀態(tài)。由于系統(tǒng)各類負(fù)荷（大型電動機(jī)、變壓器、線路等等）參數(shù)并不是理想線性或?qū)ΨQ的，負(fù)荷性質(zhì)各異且隨機(jī)變化，加之調(diào)控手段不夠及時、完善，以及運(yùn)行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想狀態(tài)在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中并不存在，由此產(chǎn)生了電網(wǎng)運(yùn)行、電氣設(shè)備和電能使用中的各種各樣的問題，也就產(chǎn)生了電能質(zhì)量的概念。電能質(zhì)量主要包含電壓、頻率和波形三個方面。主要指標(biāo)包括供電電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、暫時或瞬態(tài)過電壓、頻率偏差、波形畸變（諧波）等。

二、電能質(zhì)量關(guān)注的重要問題

電能質(zhì)量所關(guān)注的題有兩個，一是供電安全穩(wěn)定性，二是電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著我國電力負(fù)荷的迅猛發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)劃的增大，現(xiàn)代電力系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為一個龐大的動力系統(tǒng)。大容量發(fā)電機(jī)組，超高壓、遠(yuǎn)距離交直流聯(lián)合輸電系統(tǒng)以及各種新型負(fù)荷的投入，會引起一系列電能質(zhì)量的問題，電能質(zhì)量問題已經(jīng)貫穿從發(fā)電廠到用戶終端的全過程。從發(fā)電機(jī)的次同步振蕩問題，新能源的可靠并網(wǎng)，到輸電線路功率穩(wěn)定、無功能量就地平衡的問題及電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，電網(wǎng)內(nèi)諧波干擾問題及負(fù)荷的無功需求、三相平衡等問題都影響了供電的可靠性。

三、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)償和濾除現(xiàn)有的諧波；二是改造能夠產(chǎn)生諧波的電力設(shè)備，以便改善其諧波源產(chǎn)生的諧波量。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，但是無源濾波器也具有相對明顯的缺點(diǎn)。有源電力濾波器（APF：Activepowerfilter）是一種用于動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Σ煌笮『皖l率的諧波進(jìn)行快速跟蹤補(bǔ)償，之所以稱為有源，是相對于無源LC濾波器，只能被動吸收固定頻率與大小的諧波而言，APF可以通過采樣負(fù)載電流并進(jìn)行各次諧波和無功的分離，控制并主動輸出電流的大小、頻率和相位，并且快速響應(yīng)，抵消負(fù)載中相應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無功和不平衡。有源電力濾波器中，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。

（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。SVG是典型的電力電子設(shè)備，由三個基本功能模塊構(gòu)成：檢測模塊、控制運(yùn)算模塊及補(bǔ)償輸出模塊。采用可關(guān)斷電力電子器件（IGBT）組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，由外部CT檢測系統(tǒng)的電流信息，然后經(jīng)由控制芯片分析出當(dāng)前的電流信息、如PF、S、Q等；然后由控制器給出補(bǔ)償?shù)尿?qū)動信號，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流。迅速吸收或者發(fā)出所需的無功功率，實(shí)現(xiàn)快速動態(tài)調(diào)節(jié)無功的目的。作為有源型補(bǔ)償裝置，不僅可以跟蹤沖擊型負(fù)載的沖擊電流，而且可以對諧波電流也進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。

（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。

四、結(jié)論

電能質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響用電設(shè)備的運(yùn)行效率和使用壽命，與用電單位的經(jīng)濟(jì)利益密切相關(guān)，電能質(zhì)量問題的解決已成為技術(shù)和經(jīng)濟(jì)交融的問題，提高與改善電能質(zhì)量將會成為用電單位節(jié)能降耗的重要工作。

參考文獻(xiàn)

[1]王煒，湯茜.數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在電能質(zhì)量監(jiān)測中的應(yīng)用[J].通訊世界，2017（21）：147～148.