配電網動態電能質量問題與對策分析

張鋒

摘要：配電網動態電能主要存在瞬時供電中斷、電壓跌落、電壓脈沖和浪涌等質量問題，這是因為人們忽略了電能質量問題，導致配電網動態電能沒有得到及時保養與維修，且在供電系統中接入許多非線性與沖擊性的負荷，直接給電能質量帶來影響。因此，必須采取相應對策進行解決，確保配電網能夠正常運行。文章主要從配電網動態電能質量的含義出發，分析了電能質量問題發生的原因與危害，提出相應的解決對策，希望能夠為同行提供參考。

關鍵詞：配電網；動態電能質量；對策

中圖分類號：TM73 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）08-000-01

電能作為廣泛使用的能源之一，電能使用的程度逐漸成為一個國家發展水平的基礎。隨著科技快速發展與國民經濟水平的提升，電能需求量也在不斷增加，雖然電能供求關系的問題基本得到緩解，但是與電能質量方面有關的問題卻日趨嚴重，其故障問題主要包括瞬時供電中斷、電壓跌落、電壓脈沖和浪涌等。因此，必須結合我國具體國情，探索研究改進配電能質量的有效措施。

一、配電網動態電能質量的含義

電能質量根據持續時間與產生時間的長短，可以劃分為動態電能質量與穩態電能質量2種。而動態電能質量主要以暫態持續時間為主，其中暫態又細分為脈沖暫態和振蕩暫態。其具體體現在以下幾方面：（一）電壓會發生驟降現象與驟升現象，持續時間達到0.5個周期～1s左右，有效值占標稱電壓的10～90%或者是110～180%；（二）電壓會出現瞬變的現象，持續時間相對比較短，電壓值變化十分迅速；（三）電壓出現閃變現象，電壓以波形包絡線方式呈現出規則性的變化，以及電壓幅值隨時有可能發生變化。電能質量發生問題的主要原因是電壓質量出現問題，尤其是電壓跌落尤為突出。電壓跌落的特點通常體現在跌落幅值和持續時間上，但是，在幅值大小與持續時間長短方面上目前還未有明確的限定范圍。

二、電能質量問題發生的危害與原因

（一）電能質量問題發生的危害

1.公用電網中的元件由于諧波附加的耗損，導致發電、輸電和用電設備效率不斷下降；通過中線的大部分諧波會讓線路過熱，進而引發火災事故。2.諧波會給電氣設備的穩定運行帶來影響，導致電機機械發生振動與噪聲，進而造成各種設備出現過熱、絕緣老化和使用壽命縮短，甚至是損壞等問題，例如變壓器、電容器和電纜等。3.電網諧振會加大諧波電流，給電容器與串聯的電抗器帶來不良影響，燒壞電容器與電抗器。4.發出的信號會引起自動裝置與繼電保護進行誤動作，造成供電中斷。5.諧波會讓電氣測量儀表計量不精確，出現計算誤差，給供電部門或者是電力用戶帶來巨大損失。6.諧波會干擾到附近的通信系統，發生噪聲，影響了通信質量，嚴重的可能會造成信息丟失，給通信系統的正常工作帶來影響。

（二）電能質量問題發生的原因

據相關研究數據顯示，電子類用電設備、工序復雜的生產過程和自動化程度高的設備是導致電壓跌落的重要原因，尤其是新引進的電子產品對供電質量的影響更大。因為超高壓電網故障會引起配電網的電壓大范圍出現波動現象，導致系統出現故障問題；除此之外，保護動作后重合閘造成電壓跌落，進而導致供電出現瞬時中斷，若電壓跌落次數頻繁增加，就會發生連續跳閘問題。

三、配電網動態電能質量的解決對策

（一）動態電能質量的調節裝置

在控制配電網動態電能質量問題方面，電力電子設備為動態電能質量控制提供了有效的技術手段。在當前的供電系統中，交流輸電系統技術應用規模的延伸與發展在提高電能質量方面具有重要意義。而IGCT作為靈活交流輸電系統技術的重要器件，具有很大的關斷容量，且具備響應性能方便快捷，開關頻率較快等優勢。目前用來改善配電網動態電能質量問題的技術主要有：統一電能質量調節器、配電型靜止同步補償器、固態斷路器、固態轉換開關、靜態電子分接開關、不間斷電源、蓄電池儲能系統、動態電壓恢復器、電力有源濾波器及超導磁能系統等。

配電靜止同步補償器，又稱為DSTATCOM控制裝置；其組成部分包括逆變器、耦合變壓器和自關斷器件等；配電靜止同步補償器是一種交流電壓源，其作用為：當供電系統產生擾動時，就會借助逆變壓器中的電壓對輸出的無功進行控制，從而起到雙向調節能力，例如感性無功及容性無功等能力。在進行設計時，采用了多樣化的設計結構和設計方法，能夠減少電力輸出時所形成的諧波含量，且無需額外使用電力濾波裝置。SSTA是一種固態轉換開關，當供電網絡有故障問題出現時，可借助SSTA在數ms內將敏感負荷轉換到另一條供電線路上，而傳統的切換設備需要的時間通常超過0.5s。UPS是敏感負荷的備用電源，能夠有效阻止由于電壓跌落引起的瞬時供電中斷的情況。雖然UPS在響應性能方面具有很大的優勢，但是，由于其自身容量比較小，且需要較高的投資成本，所以比較少用。DVR是一種電壓恢復器，通常設置在敏感負荷和系統的饋線上，借助串聯變壓器將逆變器中的補償電壓傳送到饋線上，進而為敏感負荷的供電質量提供保障。由于DVR能夠補償系統中電壓跌落時所發生的差值，因此，在進行設計時，設計的容量應低于UPS值。此外，由于自身性價比高于動態響應特性穩定的優點，收到廣大用戶的青睞。而SMES主要是利用超導線圈將系統交流轉換成直流磁能的形式進行貯存，并在需要時借助磁電將其反饋到系統中。雖然，當前已有小型SMES得到使用，但是因為容量較小，無法在工業化上大范圍的進行使用。

（二）動態電能質量調節裝置在實際中的應用

在國內發達地區，配電網動態電能質量補償裝置逐漸出現了新的產品，例如改善電壓質量的串聯補償器、抑制負荷諧波電流與無功并聯型器件等，正處于實用化階段。而我國許多單位也研發了有源電力濾波器試驗裝置，例如快速動態無功補償裝置的應用，已經獲得了國家的認可，具有良好的使用效果。

四、結束語

綜上所述，企業效益和配電網密切相關，用戶對電力的需求不斷增加，在電能質量方面也提出更高的要求。因此，電力行業應注重配電網電能質量存在不足之處，并制定科學合理的策略進行處理。同時，建立一套完善的管理制度，加強檢查力度，將檢查工作落實到位，優化配電網，并定期加強電力工作人員專業知識的培訓，提高實踐能力與專業水平，更好的服務于廣大電力用戶。

參考文獻：

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