電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)及提高電能質(zhì)量的方法研究

張婷

摘 要：大量電子電力設(shè)備和非線性負(fù)載在電網(wǎng)當(dāng)中的接入滿足了人們各項(xiàng)生活生產(chǎn)工作的需求，但是這種新型非線性負(fù)載的接入也導(dǎo)致電網(wǎng)的諧波問題嚴(yán)重，電網(wǎng)實(shí)際電能質(zhì)量下降，進(jìn)而對電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用造成一定威脅。電網(wǎng)電壓的波動、閃變和間歇性的間斷導(dǎo)致電能質(zhì)量呈現(xiàn)出不穩(wěn)定性。要確保電網(wǎng)能夠提供的穩(wěn)定的電力供應(yīng)服務(wù)，就要對電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)及提高電能質(zhì)量的方法進(jìn)行分析，減少電網(wǎng)諧波問題和電壓不穩(wěn)定問題對電網(wǎng)穩(wěn)定性造成的威脅。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng);諧波抑制技術(shù);電能質(zhì)量;提高

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.182

電網(wǎng)當(dāng)中諧波污染、電壓不穩(wěn)定等問題的出現(xiàn)對電力的穩(wěn)定供應(yīng)造成嚴(yán)重影響，如何提高對電網(wǎng)諧波的抑制、提高電網(wǎng)整體的電能質(zhì)量是當(dāng)下電力企業(yè)發(fā)展必須克服的問題。對電能質(zhì)量的提高能夠?yàn)榫用裆詈透黜?xiàng)生產(chǎn)提供穩(wěn)定的電力支持，要求從諧波污染的治理出發(fā)，重點(diǎn)對諧波的抑制技術(shù)和提高電能質(zhì)量的方法研究，滿足對高質(zhì)量電能日益增長的需求。

1 電網(wǎng)電能質(zhì)量存在的問題

1.1 諧波問題

諧波的出現(xiàn)會導(dǎo)致電源波發(fā)生惡性變化，導(dǎo)致電網(wǎng)受到不同程度影響。在大面積的水平面往往會產(chǎn)生諧波，一些大功率的電力設(shè)備工作時(shí)避免不了一些諧波的產(chǎn)生。在交變頻系統(tǒng)的調(diào)速工作時(shí)，或產(chǎn)生諧波和基頻，進(jìn)而發(fā)生諧振。諧波本身的危害較大，其會使導(dǎo)致電容發(fā)生老化現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)發(fā)熱和擊穿的嚴(yán)重問題[1]。諧波電流還會對電網(wǎng)的補(bǔ)償裝置造成嚴(yán)重影響，在一定的頻率下產(chǎn)生諧振，產(chǎn)生過電壓和過電流，損壞電網(wǎng)線路。諧波還會增加電網(wǎng)的輸電消耗，一些高頻電流甚至?xí)?dǎo)致電網(wǎng)導(dǎo)線的使用壽命縮短，增加導(dǎo)線電阻，影響輸配電速度。電機(jī)中諧波出現(xiàn)會使電機(jī)產(chǎn)生諧波磁鏈，電機(jī)轉(zhuǎn)子方受到高頻電流影響，以此大量振動和噪聲，減低電機(jī)工作效率。

1.2 電壓波動、閃變和短暫中斷

變電、輸電當(dāng)中都需要電機(jī)給予動力的支持，在一些特殊情況電機(jī)的負(fù)荷將會出現(xiàn)不平穩(wěn)的變化，影響電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。大型電機(jī)啟動中負(fù)荷變化較明顯，在工作狀態(tài)異常條件下，電機(jī)負(fù)荷變化幅度較大，即使在無功功率狀態(tài)下也會產(chǎn)生波動。負(fù)荷的波動導(dǎo)致電機(jī)母線電壓不穩(wěn)定，波動、閃變和間歇性的中斷會損害電機(jī)的壽命，增加使用風(fēng)險(xiǎn)，劇烈波動將會導(dǎo)致電力事故發(fā)生[2]。

電壓的短暫性中斷是一項(xiàng)嚴(yán)重的電網(wǎng)事故，短暫性中斷將影響電能的質(zhì)量。在電壓中斷的過程中，其均方根迅速降低，嚴(yán)重的將達(dá)到額定值1%左右。在電能質(zhì)量發(fā)生問題時(shí)，電壓均方根急劇縮小，產(chǎn)生中斷現(xiàn)象。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)電壓中斷屬于正常情況，但是頻繁的電壓中斷會降低電力配送質(zhì)量，必須采取措施控制電壓中斷的發(fā)生。

2 電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)

2.1 降低元器件諧波含量

降低電子電力器件中諧波含量能夠有效抑制諧波造成的危害。可從變流裝置設(shè)備上出發(fā)，對變流裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將一些必要的控制策略融入到裝置當(dāng)中，減少諧波的產(chǎn)生。

（1）脈寬調(diào)制整流器。脈寬調(diào)制整流器是在對應(yīng)頻率周期中對不等寬交流電壓脈沖進(jìn)行合理調(diào)制，在傅里葉級數(shù)展開式的支持下實(shí)現(xiàn)對制定諧波的減少和消除，實(shí)現(xiàn)對基波幅值的管理和控制。從脈寬調(diào)制整流器自身結(jié)構(gòu)組成上來講，各個開關(guān)要采用脈寬調(diào)制信號實(shí)現(xiàn)合理控制，確保輸入電流的穩(wěn)定性[3]。

（2）多脈波變流技術(shù)的運(yùn)用。脈波的實(shí)際數(shù)量決定了其對諧波的抑制效率，電網(wǎng)工作中一些大型設(shè)備的脈波變流器通過對脈波數(shù)量的增加有效的抑制了諧波電流的產(chǎn)生。但是脈波的數(shù)量越大，其對整流變壓器的體積要求就越大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就越困難，導(dǎo)致整流變壓器的生產(chǎn)設(shè)計(jì)成本較大，對變流器的保護(hù)和控制也不能夠合理開展。

3 電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性措施

（1）靜止無功補(bǔ)償。通過并聯(lián)電容電感，以大容量晶閘管設(shè)置開關(guān)，強(qiáng)化對電網(wǎng)無功波動監(jiān)控，對其進(jìn)行在線補(bǔ)償。靜止無功補(bǔ)償技術(shù)可抑制電壓變形和波動。

（2）靜止同步補(bǔ)償。借助變換器調(diào)控電壓，對電壓相位和幅值加強(qiáng)監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)輸送功率（無功功率）的調(diào)整。以調(diào)節(jié)變流器輸出電壓起到控制無功功率的作用。

此外，靜止同步補(bǔ)償適用于低電壓情況，靜止無功補(bǔ)償在低電壓補(bǔ)償效率較低。靜止同步補(bǔ)償穩(wěn)定性較強(qiáng)，功耗低，實(shí)用價(jià)值高。實(shí)際工作中要根據(jù)具體工作和經(jīng)濟(jì)預(yù)算等合理選擇電壓穩(wěn)定措施，將兩者結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢。

4 電壓間歇性中斷的防治

4.1 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)

動態(tài)電壓調(diào)節(jié)在現(xiàn)代電壓補(bǔ)償中使用廣泛，通過對設(shè)備間電壓源型變換器設(shè)置，對電壓進(jìn)行合理補(bǔ)償。動態(tài)電壓能夠合理控制電壓的瞬時(shí)變化，以串聯(lián)、并聯(lián)、串并結(jié)合的動態(tài)電壓調(diào)節(jié)，對一些電壓跌落的嚴(yán)重情況通過補(bǔ)償技術(shù)滿足能量供應(yīng)，穩(wěn)定電網(wǎng)輸配電需求。

4.2 儲能技術(shù)

儲能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對電能質(zhì)量的合理管控。通過儲能設(shè)備和電能轉(zhuǎn)換的控制，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的科學(xué)管理。儲能技術(shù)可以適應(yīng)電網(wǎng)故障后的緊急應(yīng)急電源使用，提高電網(wǎng)供電的可行性和可靠性。此外，儲能技術(shù)還能夠有效的控制電網(wǎng)電壓，確保電網(wǎng)電壓的平穩(wěn)性。超導(dǎo)儲裝置的運(yùn)用主要是借助電磁場的優(yōu)勢進(jìn)行儲能，這種裝置放電速度較高，且使用壽命長，在一些較大的電網(wǎng)設(shè)備工作中有較廣闊的應(yīng)用空間，能夠合理的調(diào)節(jié)電網(wǎng)電能質(zhì)量。

5 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)下電網(wǎng)中電子器件應(yīng)用會導(dǎo)致大量諧波產(chǎn)生，諧波的產(chǎn)生將會污染電網(wǎng)的電能質(zhì)量，造成一些列的電網(wǎng)故障出現(xiàn)。而電網(wǎng)的負(fù)荷特點(diǎn)會導(dǎo)致電壓出現(xiàn)波動、閃變和間歇性中斷，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅。對電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)及提高電能質(zhì)量的方法的研究能夠有效的解決上述問題，營造出穩(wěn)定的電網(wǎng)環(huán)境，為我國各方面發(fā)展提供有力的電力支持，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐洋.電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)及提高電能質(zhì)量的方法研究[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2016（09）：32-35.

[2]孫煜哲.配電網(wǎng)電能質(zhì)量控制技術(shù)的研究[J].通訊世界，2017（20）：198-199.

[3]張龍.電能質(zhì)量諧波控制研究[J].工業(yè)c，2016（06）：00264.