配電網(wǎng)無功補償及諧波治理技術(shù)研究及應(yīng)用

朱瑛

摘 要：配電網(wǎng)運行過程中無功損耗與諧波現(xiàn)象，直接影響到電網(wǎng)運行安全與穩(wěn)定，基于此開展相關(guān)治理技術(shù)，提高配電網(wǎng)運行可靠性。本文就配電網(wǎng)無功補償及諧波治理技術(shù)應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);無功補償;諧波;治理技術(shù)

在電網(wǎng)需求不斷變化的背景下，國家電網(wǎng)必須主動對配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行改革優(yōu)化，提高輸電效率與用電穩(wěn)定性。通過對我國目前多數(shù)電力企業(yè)的配電工作分析可知，無功分布不均衡、無功補償體系不健全、投運效率低、諧波問題嚴重等問題，直接或間接對配電網(wǎng)運行造成影響。

一、配電網(wǎng)運行現(xiàn)狀

（一）電容補償

由于我國疆域廣闊各個地區(qū)的地理環(huán)境差異較大，因此配電網(wǎng)運行時存在較大負荷波動，導(dǎo)致了整體電網(wǎng)運行穩(wěn)定性較差。目前我國很多城鎮(zhèn)與鄉(xiāng)村安裝的配電系統(tǒng)，主要采取戶外塔桿的安裝工作模式，在配電網(wǎng)運行過程中，主要以電容器補償模式為主。

在電容補償工作開展時，主要是因為電容器可以提供穩(wěn)定固定的無功公路，并且電容器設(shè)備的成本較低可以快速安裝操作，提高了電網(wǎng)運行的整體安全性，因此我國配網(wǎng)系統(tǒng)中，主要利用電容器開展無功補償工作[1]。

（二）無功補償

靜止無功發(fā)生器（SVG）設(shè)備可以對配電網(wǎng)諧波進行一定處理，并發(fā)揮出無功補償?shù)墓ぷ餍Ч糠蛛娏ζ髽I(yè)在對諧波問題處理時，利用SVG設(shè)備替代了電容器，以提高電能運行效率與質(zhì)量。該諧波治理技術(shù)已經(jīng)在國外得到普遍應(yīng)用，我國的工業(yè)配網(wǎng)工作中合理的應(yīng)用該設(shè)備，但是在基層鄉(xiāng)鎮(zhèn)配電網(wǎng)無功補償工作開展時，仍舊采用電容器補償工作方式。

二、治理技術(shù)

（一）SVG設(shè)備

SVG設(shè)備的運行基于IGBT技術(shù)實際工作效能，該設(shè)備的合理應(yīng)用可以有效補償無功損耗，以降低諧波的產(chǎn)生，提高配電網(wǎng)運行的質(zhì)量與穩(wěn)定。在IGBT技術(shù)的支持下，可以有效提高無功補償工作效能，降低電網(wǎng)運行管理的不必要損失。

（二）運行方式

SVG設(shè)備在實際運行時，主要通過傳感器對補償設(shè)備的電壓與電流進行檢測，以快速收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息并反饋到運算系統(tǒng)，電流運算系統(tǒng)會快速計算出設(shè)備需要的無功補償量、諧波產(chǎn)生量、不均衡分量等。基于系統(tǒng)計算的數(shù)據(jù)結(jié)果可以對SVG設(shè)備發(fā)出相關(guān)指令，以驅(qū)動特定電路作用于IGBT等相關(guān)電子元件，以對補償對象輸入可控的電流與電壓，以實現(xiàn)對配電網(wǎng)設(shè)備功率的補償和電網(wǎng)諧波的抑制。

設(shè)備通過整流逆變的特殊工作方式，對外輸出與配電網(wǎng)系統(tǒng)同頻率但幅值不同的工作電壓，并通過電抗器設(shè)備安全接入配電網(wǎng)系統(tǒng)，以此合理抑制電網(wǎng)諧波現(xiàn)象的發(fā)生，合理補償配電網(wǎng)功率損失，提高配電網(wǎng)電能使用效率與安全。

（三）檢測原理

當(dāng)SVG設(shè)備用于對配電網(wǎng)無功補償與諧波治理時，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備將配電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波信號與無功功率信號進行了匯總，以提高配電網(wǎng)治理的整體效果。通過采取該種補償治理工作模式，無功補償工作效能得到了明顯提升。

通過對SVG設(shè)備的治理效果與檢測原理進行研究分析可知，該設(shè)備的檢測補償工作，主要建立在瞬時功率理論的基礎(chǔ)上，以完成對配電網(wǎng)諧波與無功補償工作。基于瞬時功率理論研究可知，無延遲分離信號可以得到有效處理，通過對諧波、無功功率、負序等電網(wǎng)信號進行瞬態(tài)管理，可以充分發(fā)揮出SVG設(shè)備的應(yīng)用價值，以抵消電網(wǎng)諧波、控制無功損耗、調(diào)整電能平衡，提高配電網(wǎng)運行的整體可行性[2]。

（四）混合裝置

混合裝置將SVG設(shè)備與電容器進行了技術(shù)結(jié)合，充分發(fā)揮出兩者各自的優(yōu)勢，構(gòu)建混合型動態(tài)補償工作模式，以消除電容器分級分組補償?shù)墓ぷ魅秉c，提高了電網(wǎng)無功補償?shù)恼w工作效率與安全。

在該混合補償模式中，SVG設(shè)備可以充分發(fā)揮出自身響應(yīng)時間短的技術(shù)優(yōu)勢，快速的跟蹤電網(wǎng)設(shè)備的無功損耗，以實現(xiàn)精準補償無功功率，降低電網(wǎng)的無功波動，合理抑制了電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生。在實際應(yīng)用過程中，技術(shù)人員必須基于實際電網(wǎng)情況，選擇最佳的治理技術(shù)方案，以保證無功補償與諧波治理工作的整體效果。

三、應(yīng)用分析

（一）應(yīng)用對象

國家電網(wǎng)某供電企業(yè)對轄區(qū)內(nèi)用戶進行電力供應(yīng)時，電力企業(yè)所管轄區(qū)內(nèi)的用戶主要是居民生產(chǎn)用電，該供電局的配電容量為100KVA。由于轄區(qū)所處山嶺地帶，因此配電運行半徑較長，主要采用單相負荷用電方式。該供電局配電網(wǎng)的平均功率因數(shù)為0.85，存在嚴重的三相不均衡問題。

（二）應(yīng)用效果

為了提高設(shè)備補償質(zhì)量并抑制電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生，該供電企業(yè)在轄區(qū)內(nèi)配置了75Kvar柱上SVG補償設(shè)備，以調(diào)整電網(wǎng)負荷的三相不平衡，提高配電網(wǎng)運行的質(zhì)量與安全。

在SVG設(shè)備應(yīng)用之后，可以明顯發(fā)現(xiàn)該供電局的三相電流逐漸趨于穩(wěn)定與均衡，且三相負荷電流基本處于5A以內(nèi)，很好的解決了該供電企業(yè)的有用功不均衡問題。同時在SVG設(shè)備無功補償與諧波治理工作開展下，該供電局的功率補償因數(shù)出現(xiàn)了一定變化，由以往的0.85上升為0.99，且整體無功功率控制在3Kvar以內(nèi)，有效抑制了配電網(wǎng)無功波動，隨著配電網(wǎng)無功波動的減少，電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波量明顯降低。

四、結(jié)語

在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，基于用戶的用電需求變化，需要不斷提高配電網(wǎng)的電能供應(yīng)質(zhì)量與安全。為此對配電網(wǎng)的無功補償工作與諧波治理現(xiàn)狀進行分析可知，配電網(wǎng)的整體運行仍舊存在一定問題，為了提高電網(wǎng)運行的安全性、可靠性與穩(wěn)定性，需要利用SVG設(shè)備替代以往的電容器補償模式，利用SVG設(shè)備提升電網(wǎng)的無功補償工作質(zhì)量與效能，降低抑制電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生，為用戶提高可靠穩(wěn)定的電力資源。

參考文獻：

[1]陳建軍，檀政，張曉毅.配電網(wǎng)無功補償治理技術(shù)研究及工程應(yīng)用分析[J].電子測試，2017，16：42-44+55.

[2]王熹瞳.淺析低壓配電線路無功補償裝置諧波治理技術(shù)[J].電子制作，2019，04：88-89.