配電網(wǎng)無功補(bǔ)償及諧波治理技術(shù)研究及應(yīng)用

朱瑛

摘 要：配電網(wǎng)運(yùn)行過程中無功損耗與諧波現(xiàn)象，直接影響到電網(wǎng)運(yùn)行安全與穩(wěn)定，基于此開展相關(guān)治理技術(shù)，提高配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。本文就配電網(wǎng)無功補(bǔ)償及諧波治理技術(shù)應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);無功補(bǔ)償;諧波;治理技術(shù)

在電網(wǎng)需求不斷變化的背景下，國家電網(wǎng)必須主動(dòng)對(duì)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改革優(yōu)化，提高輸電效率與用電穩(wěn)定性。通過對(duì)我國目前多數(shù)電力企業(yè)的配電工作分析可知，無功分布不均衡、無功補(bǔ)償體系不健全、投運(yùn)效率低、諧波問題嚴(yán)重等問題，直接或間接對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行造成影響。

一、配電網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀

（一）電容補(bǔ)償

由于我國疆域廣闊各個(gè)地區(qū)的地理環(huán)境差異較大，因此配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)存在較大負(fù)荷波動(dòng)，導(dǎo)致了整體電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性較差。目前我國很多城鎮(zhèn)與鄉(xiāng)村安裝的配電系統(tǒng)，主要采取戶外塔桿的安裝工作模式，在配電網(wǎng)運(yùn)行過程中，主要以電容器補(bǔ)償模式為主。

在電容補(bǔ)償工作開展時(shí)，主要是因?yàn)殡娙萜骺梢蕴峁┓€(wěn)定固定的無功公路，并且電容器設(shè)備的成本較低可以快速安裝操作，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的整體安全性，因此我國配網(wǎng)系統(tǒng)中，主要利用電容器開展無功補(bǔ)償工作[1]。

（二）無功補(bǔ)償

靜止無功發(fā)生器（SVG）設(shè)備可以對(duì)配電網(wǎng)諧波進(jìn)行一定處理，并發(fā)揮出無功補(bǔ)償?shù)墓ぷ餍Ч?，部分電力企業(yè)在對(duì)諧波問題處理時(shí)，利用SVG設(shè)備替代了電容器，以提高電能運(yùn)行效率與質(zhì)量。該諧波治理技術(shù)已經(jīng)在國外得到普遍應(yīng)用，我國的工業(yè)配網(wǎng)工作中合理的應(yīng)用該設(shè)備，但是在基層鄉(xiāng)鎮(zhèn)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償工作開展時(shí)，仍舊采用電容器補(bǔ)償工作方式。

二、治理技術(shù)

（一）SVG設(shè)備

SVG設(shè)備的運(yùn)行基于IGBT技術(shù)實(shí)際工作效能，該設(shè)備的合理應(yīng)用可以有效補(bǔ)償無功損耗，以降低諧波的產(chǎn)生，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量與穩(wěn)定。在IGBT技術(shù)的支持下，可以有效提高無功補(bǔ)償工作效能，降低電網(wǎng)運(yùn)行管理的不必要損失。

（二）運(yùn)行方式

SVG設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，主要通過傳感器對(duì)補(bǔ)償設(shè)備的電壓與電流進(jìn)行檢測(cè)，以快速收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息并反饋到運(yùn)算系統(tǒng)，電流運(yùn)算系統(tǒng)會(huì)快速計(jì)算出設(shè)備需要的無功補(bǔ)償量、諧波產(chǎn)生量、不均衡分量等?；谙到y(tǒng)計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)果可以對(duì)SVG設(shè)備發(fā)出相關(guān)指令，以驅(qū)動(dòng)特定電路作用于IGBT等相關(guān)電子元件，以對(duì)補(bǔ)償對(duì)象輸入可控的電流與電壓，以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備功率的補(bǔ)償和電網(wǎng)諧波的抑制。

設(shè)備通過整流逆變的特殊工作方式，對(duì)外輸出與配電網(wǎng)系統(tǒng)同頻率但幅值不同的工作電壓，并通過電抗器設(shè)備安全接入配電網(wǎng)系統(tǒng)，以此合理抑制電網(wǎng)諧波現(xiàn)象的發(fā)生，合理補(bǔ)償配電網(wǎng)功率損失，提高配電網(wǎng)電能使用效率與安全。

（三）檢測(cè)原理

當(dāng)SVG設(shè)備用于對(duì)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償與諧波治理時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備將配電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波信號(hào)與無功功率信號(hào)進(jìn)行了匯總，以提高配電網(wǎng)治理的整體效果。通過采取該種補(bǔ)償治理工作模式，無功補(bǔ)償工作效能得到了明顯提升。

通過對(duì)SVG設(shè)備的治理效果與檢測(cè)原理進(jìn)行研究分析可知，該設(shè)備的檢測(cè)補(bǔ)償工作，主要建立在瞬時(shí)功率理論的基礎(chǔ)上，以完成對(duì)配電網(wǎng)諧波與無功補(bǔ)償工作?；谒矔r(shí)功率理論研究可知，無延遲分離信號(hào)可以得到有效處理，通過對(duì)諧波、無功功率、負(fù)序等電網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行瞬態(tài)管理，可以充分發(fā)揮出SVG設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值，以抵消電網(wǎng)諧波、控制無功損耗、調(diào)整電能平衡，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的整體可行性[2]。

（四）混合裝置

混合裝置將SVG設(shè)備與電容器進(jìn)行了技術(shù)結(jié)合，充分發(fā)揮出兩者各自的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建混合型動(dòng)態(tài)補(bǔ)償工作模式，以消除電容器分級(jí)分組補(bǔ)償?shù)墓ぷ魅秉c(diǎn)，提高了電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)恼w工作效率與安全。

在該混合補(bǔ)償模式中，SVG設(shè)備可以充分發(fā)揮出自身響應(yīng)時(shí)間短的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，快速的跟蹤電網(wǎng)設(shè)備的無功損耗，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)償無功功率，降低電網(wǎng)的無功波動(dòng)，合理抑制了電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生。在實(shí)際應(yīng)用過程中，技術(shù)人員必須基于實(shí)際電網(wǎng)情況，選擇最佳的治理技術(shù)方案，以保證無功補(bǔ)償與諧波治理工作的整體效果。

三、應(yīng)用分析

（一）應(yīng)用對(duì)象

國家電網(wǎng)某供電企業(yè)對(duì)轄區(qū)內(nèi)用戶進(jìn)行電力供應(yīng)時(shí)，電力企業(yè)所管轄區(qū)內(nèi)的用戶主要是居民生產(chǎn)用電，該供電局的配電容量為100KVA。由于轄區(qū)所處山嶺地帶，因此配電運(yùn)行半徑較長，主要采用單相負(fù)荷用電方式。該供電局配電網(wǎng)的平均功率因數(shù)為0.85，存在嚴(yán)重的三相不均衡問題。

（二）應(yīng)用效果

為了提高設(shè)備補(bǔ)償質(zhì)量并抑制電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生，該供電企業(yè)在轄區(qū)內(nèi)配置了75Kvar柱上SVG補(bǔ)償設(shè)備，以調(diào)整電網(wǎng)負(fù)荷的三相不平衡，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量與安全。

在SVG設(shè)備應(yīng)用之后，可以明顯發(fā)現(xiàn)該供電局的三相電流逐漸趨于穩(wěn)定與均衡，且三相負(fù)荷電流基本處于5A以內(nèi)，很好的解決了該供電企業(yè)的有用功不均衡問題。同時(shí)在SVG設(shè)備無功補(bǔ)償與諧波治理工作開展下，該供電局的功率補(bǔ)償因數(shù)出現(xiàn)了一定變化，由以往的0.85上升為0.99，且整體無功功率控制在3Kvar以內(nèi)，有效抑制了配電網(wǎng)無功波動(dòng)，隨著配電網(wǎng)無功波動(dòng)的減少，電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波量明顯降低。

四、結(jié)語

在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，基于用戶的用電需求變化，需要不斷提高配電網(wǎng)的電能供應(yīng)質(zhì)量與安全。為此對(duì)配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償工作與諧波治理現(xiàn)狀進(jìn)行分析可知，配電網(wǎng)的整體運(yùn)行仍舊存在一定問題，為了提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性與穩(wěn)定性，需要利用SVG設(shè)備替代以往的電容器補(bǔ)償模式，利用SVG設(shè)備提升電網(wǎng)的無功補(bǔ)償工作質(zhì)量與效能，降低抑制電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生，為用戶提高可靠穩(wěn)定的電力資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳建軍，檀政，張曉毅.配電網(wǎng)無功補(bǔ)償治理技術(shù)研究及工程應(yīng)用分析[J].電子測(cè)試，2017，16：42-44+55.

[2]王熹瞳.淺析低壓配電線路無功補(bǔ)償裝置諧波治理技術(shù)[J].電子制作，2019，04：88-89.