采用定制電力技術解決配電側電能質量問題

摘 要：現階段，配電側電能質量還存在著瞬時供電短時中斷，或者電壓驟降或暫升等諸多問題，嚴重影響著用戶用電的穩定性。為滿足用戶的用電需求，提高用電的可靠性以及電能質量，研究有效的電力控制技術勢在必行。本文針對當前我國配電側電能質量存在的諸多問題，重點分析了定制電力技術在改善電能質量中的應用。

關鍵詞：定制電力技術 配電側 電能質量

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0121-01

隨著經濟與科技的迅猛發展，各種精密、復雜的用電設備得到迅速的普及，特別是電力電子裝置的廣泛應用，使非線性負荷得以使用，各種電能質量新問題層出不窮，對用戶造成了巨大的經濟損失，配電側的電能質量問題受到廣泛的關注。因此，為解決配電側電能質量問題，積極探索新的電壓控制技術已成為當前配電工作的重點。

1 我國配電側電能質量存在的主要問題及其危害分析

1.1 配電側瞬時供電中斷的問題分析

所謂供電中斷，是指在一段持續的時間范圍內，供電系統的電壓在0.1倍的標稱值之下。瞬時供電中斷是指在0.5周期～3 s的時間范圍之內的供電中斷。短時中斷持續時間約為3 s～1 min，而長時間的供電中斷持續時間高于1 min。配電側的瞬時供電中斷的問題通常會使大中型工業企業（如半導體制造業、石化工業等）的工藝流程突然中斷，或造成其設備的停止運行，從而造成大量的材料浪費，給這些工業企業帶來巨大的經濟損失。同時，由于受到工作方式以及物理結構的影響，傳統的機械設備自投開關的備用電源與主電源之間存在秒級的切換時間，也會導致持久斷電。總體而言，電力系統產生短路故障之后，斷路器重合閘或者斷開是導致瞬時供電中斷最為主要的原因。

1.2 電壓的驟降或驟升問題分析

在現代的電力系統中，由于電流、電壓或者頻率的偏壓，造成用戶設備運行失常或者設備損壞，是電力系統配電側電能質量的主要問題。其中，電壓的驟降問題是配電側電能質量的最主要的問題。

（1）電壓驟降問題。電壓驟降是指在持續時間范圍在0.5周期～60 s之內，電壓的有效值突然下降。荷載突增、大型電機啟動、沖擊性負荷的投切（如軋鋼機、變壓器等的投切）以及電力系統出現故障（如接地短路故障等）是產生電壓驟降的主要原因。電壓驟降會嚴重影響敏感用電設備的正常運行，造成用電設備的誤動作或者是設備損壞。例如，導致變頻調速設備的突然跳閘，或使計算機系統出現紊亂的現象。電壓驟降已被國際公認為是最為嚴重的電能質量事件。在用戶對電能質量的投訴中，約為80%以上都是由電壓驟降引起的。

（2）電壓驟升問題。電壓驟升是指在持續時間范圍在0.5周期～60 s之內，電壓的有效值突然上升。負載突降、大型荷載突然切斷以及電力系統出現故障（如單相接地故障等）是引起電壓驟升的主要原因。相較于電壓驟降而言，雖電壓驟升不常見，但其產生的危害更大。若電壓驟升的持續時間超過一分鐘，就成為過壓，往往會造成用電設備被擊穿，或引起起火等事故。

2 定制電力技術在解決配電側電能質量問題中的應用

隨著現代工業的飛速發展，一部分用電敏感的用戶為了保障供電的穩定性與可靠性，獲得不間斷的優質供電，通常自己采相應措施，例如安裝不間斷電源等。但顯然這并不是改善電能質量的根本方法，要提高供電質量，關鍵在于結合用戶的實際用電需求，供電部門采取有效的電力技術，提供穩定且可靠的電能供應。在這一背景下，定制電力技術應運而生。

2.1 定制電力技術的概念及其裝置

（1）定制電力技術的概念。所謂定制電力技術是指在中壓配電系統中，采用靜態控制器（或稱為電力電子裝置），并運用現代控制技術與電子技術，提供能滿足用戶用電特定要求的電力給電能質量相對敏感的用戶的電力供應技術。定制電力技術對于改善配電側電能質量，保障向用戶提供優質供電具有重要的意義。

（2）在改善電能質量方面，定制電力技術采用的裝置。①動態電壓恢復器。用于對敏感負荷供電質量的改善，主要功能是補償用電設備電源的電壓閃變以及電壓波動。②固態斷路器。主要功能是當電力設備產生故障時，固態斷路器可對故障進行快速動作切除，同時還能夠與其他的電子器件配合使用，消除電力設備的故障電流，從而使電能供應的質量提高。③靜止調相機與靜止同步補償器。靜止調相機的功能主要是對電力系統的功率因數進行有效地調節；而靜止同步補償器是一種電力控制器以及同步電壓源，可以提供比較靈活的電壓控制，從而達到改善電能質量的目的。④有源濾波器。它可以有效地抑制由非線性負荷引起的電流諧波，從而達到消除電流諧波對電網的污染的目的。⑤不間斷的穩壓電源。主要用于車站或者銀行等的重要負荷。

2.2 改善配電側電能質量中，定制電力技術的應用

定制電力技術綜合考慮了供電質量以及電能的可靠性，以用戶能夠感受到的電力的影響作為依據，結合計算機技術、現代控制技術、電力電子技術等現代高新技術，科學合理地運用到低壓配電系統中，從而構成比較系統的電能質量的控制與補償設備，有效解決了各相電壓不對稱、電壓的波動與閃變以及瞬時供電中斷等問題，從而使供電的穩定性與可靠性大幅提高，保障了供電電能的質量。

此外，該技術的運用要求用戶的電力設備，具備有專業的固態開關，確保用戶的電力裝置能夠快速的動作，從而對配電系統的運行狀況，實時地做出反應，從而根據運行情況調整電能質量，達到用戶的用電需求。當前，隨著大功率開關器件以及大功率開關串聯技術、數字信號處理技術等各種技術的日臻成熟，為定制電力技術在解決配電側電能質量的問題方面提供了設備與技術的保障。

定制電力技術要求電力用戶的電力裝置能夠與新型的儲能技術結合運用，從而將配電網改造成為能夠實時控制以及無瞬時供電中斷的靈活的配電網，使電能質量得到優化與改善，滿足用戶的用電需求。因此，我國應大力推進定制電力技術在解決配電側電能質量問題中的應用，從而使電力配網的作用得到充分發揮。

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