電能質量治理技術及其發展趨勢研究

文/張維 深圳供電局有限公司 廣東深圳 518001

電能質量治理技術及其發展趨勢研究

文/張維 深圳供電局有限公司 廣東深圳 518001

時代的不斷進步使人們的整體生活質量得到了飛速的提高，在現代工業技術不斷發展的今天，電能質量問題成為了我國發展中所關注的主要問題，目前的電能質量問題主要表現為電能損耗較大。針對這樣的情況，需要結合目前電網的實際運行情況，來對電能質量治理技術進行研究，并且對其發展趨勢進行分析，以此來選取更為優越和節能的電能補償方案，提高電網運行的可靠程度。

電能質量；治理技術；發展趨勢

隨著現代生產工藝技術的不斷發展，設備生產逐漸向著自動化和精密化的方向發展，而智能自動化設備的應用，使其對電能質量有著較高的要求，在實際的應用過程中，常常會由于電能質量問題而使相應的設備出現故障或者誤動，在一定程度會對整個生產工作造成影響，比如說風電場的風機會在實際運行的過程中，由于電壓暫降出現跳閘的現象，這樣的現象影響了風電場的長期可靠運行。針對這樣的情況，需要結合不同類型的電能質量問題，對其治理技術和發展趨勢進行研究，作為電能質量治理時的參考。

1、并聯型電能質量治理技術

大部分的電能質量問題主要是因為負荷注入電流而引起的，針對這種情況的電能質量問題，最好的解決方法就是在負荷接入點并聯介入補償裝置，針對不同的電能質量問題，相應的治理技術也會發生一定的改變。

1.1 首先是無功補償技術

在電力系統的實際運行中，其各種感性負載會消耗大量的無功功率，而無功功率會在一定程度上增加線路壓降，占用設備容量，使電力的輸送系統損耗不斷提高，造成電能質量問題的出現。針對這樣的情況，我國電網結合實際情況，對各種負荷功率因數進行了確定，要求各電力企業按照這樣的規定和標準來進行，相應的無功補償技術也受到了電力企業的普遍重視。無功補償在電力供電系統中起到了提高電網功率因數的作用，通過降低供電變壓器和輸電線路的損耗，來提高供電效率，改善電能質量。

而針對不同的電網系統，需要對補償裝置進行合理選擇，以此在最大程度上減少電網中電能的損耗。目前所采用的無功補償裝置為靜止無功補償器，利用電子開關取代機械開關，以此來對電容器和電抗器進行快速控制。目前除了靜止無功補償器之外，還有一種基于磁閥控制的電抗器，這種無功補償裝置主要是對電抗器磁路的飽和程度進行改變，從而使電抗值發生改變，以此來對無功功率進行調節，一般情況下，這樣的無功補償裝置主要應用在高壓電網當中，具有明顯的應用優勢。而在電子技術的不斷發展下，通過相應的電子元件能夠形成電壓源變流器，采用這種裝置來與電網進行連接，以此來對其輸出電壓進行調節，這樣的裝置一般被稱為靜止同步補償器，也是目前無功補償裝置的主要發展方向。

1.2 諧波治理技術

諧波屬于作為常見的電能質量問題，在電力系統當中，諧波產生的主要原因是非線性負載，當電流流經負載時，與所加的電壓不呈線性關系，就形成非正弦電流，即電路中有諧波產生。而就目前的情況來看，由于在目前的電力系統中大量應用電子裝置，以此來實現節能的效果，部分設備的電動機上安裝了變頻器，通過對其頻率進行調節，以此來實現節能，在這樣的應用下，諧波問題將會更加突出。諧波的產生不僅會降低電力系統的功率因數，同時還會產生一定程度的電磁干擾問題。

針對這樣的情況，目前所采用的諧波治理技術主要包括無源濾波器、有源濾波器和混合濾波器，而針對無源濾波器來說，在實際的應用過程中，其效果并不明顯，同時由于其占地面積差較大，對電網參數和負載狀況依賴較大，影響電網供電質量，這樣的治理技術已經被逐漸淘汰，而隨著變流技術的不斷發展，有源濾波器逐漸被應用到諧波的治理當中，這樣的裝置能夠對諧波電流進行快速補償，但是由于其造價較高，運行損耗較大，針對這樣的情況，混合濾波器逐漸被人們所提出，混合濾波器是有源濾波器和無源濾波器相互結合的一種濾波器，其包含了兩種濾波器的主要優點，能夠在對諧波問題進行治理的情況下，減少整體的運行成本。在電網結構的不斷改造下，諧波負荷也在不斷的變化，人們對諧波治理技術提出了更高的要求，希望濾波器能夠接入更高的電壓等級，并且減少濾波器的運行損耗，這也是濾波器之后的主要發展方向。

1.3 負序治理技術

負荷三相不平衡會使負序電流進入電力系統，這樣的情況會使系統三相電壓產生不對稱，從而引起電動機的震動，增加運行損耗，在一定情況下，甚至會使電動機出現保護動作，引起相應的運行故障。針對這樣的情況，可以在對電力系統進行分析，尋找出現三相不平衡的地方，然后在不平衡負荷接入處并聯三相無功補償裝置，以此來實現無功電流和負序電流的完全補償，解決負荷三相不平衡的問題。但是由于負序補償需要較大的補償容量，在這樣的情況下，需要根據實際情況對補償裝置的容量進行降低，這也是目前負序治理技術的主要發展方向。

2、串聯型電能質量治理技術

對于由負荷的非線性或者不平衡引起的電能質量問題，一般都可以采用并聯補償技術來對其無功負荷進行補償，以此來達到治理的效果，但是對于由于系統電壓收到干擾而產生的問題，尤其是系統電壓暫升或者暫降而出現的電能質量問題，如果采用并聯型補償技術來對其進行治理，需要非常大補償容量，從理論上來說是不現實的，針對這樣的電能質量問題，可以采用串聯型電能治理技術，也就是說需要在系統和受影響的負荷之間串聯接入電能質量補償裝置，以此來對受影響的電壓進行恢復，解決所出現的電能質量問題。

由于目前高危作業敏感負荷的增加，電壓暫降問題成為了電力系統運行中的主要問題，一般情況下，出現電壓暫降問題的主要原因包括以下幾個方面：首先是由于雷擊出現的電壓瞬變，電力系統中電器設備出現故障而引起的電壓暫降，開關的切換導致短時間的供電中斷，針對這樣的情況，最常用的解決方案為固態切換開關方案、動態電壓恢復器和不停電電源方案。固態切換開關方案主要是在電壓出現問題的情況下，通過電子開關將負荷進行轉移，以此來防止重要負荷的供電中斷，在這樣的過程中，對電源切換的時間要求較高，在這樣的情況下，可以采用半導體器件的電子開關來代替街機械切換開關。

對于電能質量控制裝置來說，是目前解決電壓問題的主要電子裝置，這樣的電能質量控制裝置屬于一種串聯結構的電能控制器，通過與動態受控的電壓源進行串聯，來對電壓進行有效補償，實現電壓負荷的穩定。針對不同的電壓波動情況，可以采用不同形式的電能質量控制裝置，目前最為常見的電壓問題包括電壓波動較為頻繁和電壓暫降不常發生，針對這樣兩種情況，可以采用不同結構的串聯變壓器電能控制裝置。目前對這種電能質量控制裝置的性能要求較為嚴格，主要表現在切換速度、電壓檢測時間、待機損耗情況和補償精度方面，通過對這些性能的嚴格要求，能夠有效的穩定電壓，降低電能質量控制裝置的損耗情況。

結語：

電能質量問題是目前人們關注的主要問題，針對不同情況的電能質量問題，需要采用不同的技術來對其進行治理，同時需要注意在對電能質量問題進行解決的同時，采用更加節能和可靠的電能質量補償方案，實現電力運行的經濟性和可靠性。

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