用戶電力技術在配電系統的應用

施計

摘要：近年來，隨著配電系統中整流器等非線性沖擊性和不平衡負荷的增加,電能質量問題日益嚴重，而現代工業、商業和居民用戶的用電設備對供電質量提出了更高的要求。因此,采用新技術對配電網進行綜合電能質量控制已勢在必行，文章對用戶電力技術及其在提高配電網電能質量方面的應用作了詳細的介紹。

關鍵詞：用戶電力技術；配電系統；電能質量

用戶電力技術(Custom Power)是美國電力科學研究院（EPRI）的N.G.Hingorani博士繼在1986年提出柔性交流輸電技術（Flexible AC Transmission System，簡稱FACTS）之后，于1988年針對配電網中供電質量問題提出的新概念。用戶電力技術以大功率可控硅為基礎，與傳統技術相比更加精確、靈活、反應快速，裝置容量小，工作電壓低，能夠有效解決配電系統電能質量問題。

一、用戶電力突出問題

用戶電力突出問題主要包括電能質量問題、節約用電問題和安全運行問題三個方面。電能質量問題指的是供電電壓質量問題和電網干擾問題，前者包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動、諧波電壓、三相電壓不平衡、電壓驟降、電壓容限、電壓畸變等；后者包括有功沖擊、無功不平衡、無功波動、負序電流、諧波電流、短路電流等。節約用電問題主要受用戶側電壓過高和運行功率因數過低兩個因素影響，電壓過高不僅增加用電量，導致電能浪費，還會縮短用電設備的使用壽命甚至導致設備損壞；由于許多用戶沒有對運行功率因數進行有效的監管，產生大量無功電流，致使電能損耗增大。安全運行問題方面，繼電保護裝置能夠有效保障配電系統的安全運行，但由于機械開關反應時間較長，在發生短路故障時可能導致電壓驟降時間過長而引發設備故障，而且由于機械開關無法根據相位控制投切，可能在投切過程中產生過電壓等故障。

二、用戶電力技術在配電系統的應用

用戶電力技術與傳統技術的不同之處在于能夠從用電企業的角度出發考慮電能質量，根據電力用戶的用電特點進行設計和研究。因此，用戶電力技術能夠對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法，在配電網和大量商業用戶的供電端使用新型電力電子控制器，提高電能質量，節約電能，保障配電系統及用電設備安全運行。

1.用戶電力技術

測試評估技術能夠通過網絡阻抗計算、短路電流計算、短路容量計算、電壓質量計算、配電系統干擾計算、電壓質量測評、配電系統干擾測評、設備兼容性測評、節電運行評估、安全運行評估及時發現用戶電力技術存在的問題及成因，給出有效的解決方案；電能質量控制技術能夠借助電壓源等精確、連續控制配電系統供電質量和效率，使電力傳輸能力更高、供電質量更好；能量轉換技術能夠利用電力電子技術將風能等新能源變換成為三相交流電能，其中超導儲能技術具備快速響應特性，可以提高配電系統穩定性，降低儲能損耗，獲得了較為廣泛的應用；固態開關技術能夠解決機械開關存在的問題，可以及時切除短路電流，固態斷路器能在70μs內切除故障電流，有助于配電系統的安全運行。

2.用戶電力控制器

用戶電力控制器主要包括靜態開關和靜態補償兩種設備，其中靜態開關設備分為固態斷路器、轉換開關，靜態補償器有串聯和并聯以及混合型三種。

固態斷路器能夠準確、快速控制配電系統網絡結構及參數，從而有效的避免了電網電壓大幅度波動和大故障電流引起的災難性后果，保障配電系統安全、穩定運行。固態轉換開關能夠保證配電系統供電的連續性，能夠在0.25Hz內實現備用饋電線切換。固態轉換開關與靜態電容器一同使用能夠提供優質電力，與限流電抗器等一同使用能夠防止過大障礙電流。

靜態串聯補償器包括動態電壓恢復器、不間斷電源等，靜態并聯補償器包括配電靜止同步補償器、有源濾波器等，靜態混合型補償器包括統一電能質量調節器等。串聯補償器能夠消除配電系統電壓波動，限制故障電流，減少電壓諧波，而并聯補償器用于電流補償，為負載提供畸變電流以消除負載畸變產生的影響，能夠達到消除三相不平衡等目的。統一電能質量調節器由串聯逆變器和并聯逆變器等組成，綜合了串聯補償器和并聯補償器的功能及優勢，消除了串聯、并聯補償器存在的局限性，可以解決絕大多數配電系統存在的電能質量問題。

總結：

綜上所述，用戶電力技術能夠綜合應用電力技術解決配電系統的電能質量等問題，用戶電力技術及其相關設備都具備各自的優勢，但也存在一定的局限性，需要綜合使用這些技術及相關設備，才能有效解決配電系統的用電問題，保障電力企業和電力用戶的正常工作和經濟效益。

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