沖擊負載下電能質量諧波治理的方法研究

羅太堅　黃曉東　盧國權　張揚　康甫

摘要：隨著社會的發展，電能質量及其各項指標對于電網的正常運行至關重要。隨著工業的飛速發展，非線性設備設施應用急劇增加，導致大量諧波注入電網，嚴重影響電能質量及設備的使用壽命。因此如何治理電網諧波，提高電能質量備受關注，諧波治理技術也應運而生。

關鍵詞：沖擊負載;電能質量諧波治理;方法研究

引言

諧波、三相不平衡是長期存在于電力系統中的電能質量問題，對電力系統的穩定、經濟運行產生很大影響，需要有針對性地進行研究。首先分析國內外現有的變壓器在電能質量影響下的損耗研究情況及其適用范圍的局限性，提出在多種電能質量因素共同影響下，變壓器能效評估方法的必要性。然后分析諧波、三相不平衡兩種電能質量因素單獨作用時，對變壓器能效的影響，提出了損耗計算的改進公式。最后在此基礎上，綜合分析這兩種電能質量因素共同作用對變壓器的交互性影響，并通過算例仿真證明了理論分析結果的正確性，同時進行數據對比，結果表明交互性影響產生的損耗不容忽視。通過探究變壓器在電能質量因素綜合影響下的損耗特性與能效變化，得出兩種電能質量因素影響下變壓器的改進損耗模型，可以更精確地計算變壓器損耗數值。

1電力配電系統補償技術要點

1.1 確定補償容量

在自動補償裝置中，補償容量是最為重要的技術參數，對補償裝置性能有直接的關系，屬于基礎性智能補償數據。補償容量數據主要是由使用的負荷以及供電負荷確定的。在確定補償容量數據時，需要對電流數據和系統電壓戶數進行收集，通過計算之后才能得到補償通量。確定補償容量后，才能確保系統穩定有序的運行。而補償點確定時，就需要通過最合理的計算，選擇最為恰當的補償容量，使裝置的可靠性得到保障。

1.2 常規補償方式

補償方式主要分為如下3種，綜合性補償、分補補償以及共補補償。通常，系統需要的補償容量要大于6060kvar。在選擇補償方式時，一定要結合現場的實際情況，選擇最為合適的方法。這樣不但可以使電網運行效率得到保障，還能夠有效確保電壓的質量，最大程度地減少損耗。

1.3 系統補償級數

對于補償級數要選擇合理的方式，使系統達到最佳的狀態，這樣對于節約成本也有非常好的效果。系統補償精度越高，代表了補償級數越多，但是會在一定程度上使運行成本有所增加。所以，一定要在選擇補償級數時結合系統的實際需求，對補償級數充分進行考慮。

2沖擊負載下電能質量諧波治理的方法

2.1有源濾波器（APF）

有源濾波器可以補償各次諧波，可控性高，響應速度快，并且抑制閃變，補償無功。有源濾波器分為并聯型和串聯型兩種。其中，諧波電流問題主要由并聯型有源濾波器解決，諧波電壓問題主要由串聯型有源濾波器解決。兩種濾波器工作原理基本相同。并聯型有源濾波器首先檢測負載電流大小，進而計算得到諧波電流，然后發出與負載電流大小相等、方向相反的電流，相互抵消，進而減小電網側諧波電流。

2.2自動化配電原則

在電能質量補償技術中，有很多相關的約束標準，其中最重要的是自動分配原則。隨著配電系統總供電量的不斷增加，供電通信層的中繼站模塊將長期滿負荷工作，使遠程終端的電能質量始終保持自動補償技術的應用標準。但從實際運行情況可以看出，配電系統是一種性價比較高的輸電運行方式。在適當降低供電質量的基礎上，單臺大型配電電動機采用定點平衡方式，其標準是自動配電原則。如果配電系統的電能質量下降，繼電器提供給主供電設備的輸出功率也會下降。此時，在自動補償技術的調解下，大型配電機械的負荷電能質量不會發生明顯變化。然而，隨著系統運行時間的增加，自動補償技術達到了規定的極限，電能質量感知層將面臨無能量供電的風險。為防止上述情況的發生，根據自動配電的原則，必須有效控制各級輸電設備輸送的電能質量，彌補自動補償的暫時空缺。

2.3零序電流

因為諧波的存在，導致三相單相電流的幅值發生了改變，從而引起了三相不平衡時的零序電流發生變化。進行向量和的運算時，可以得出在疊加諧波電流之后各相電流變大。因此在諧波與三相不平衡共同影響下，零序電流會比只有三相不平衡時大。兩種電能質量共同作用時，零序損耗會比只有三相不平衡時要增加。綜上所述：兩種電能質量因素共同作用的情況下，由于三相不平衡因素會影響諧波電流且諧波電流導致電阻變化，因此變壓器產生的附加損耗大于兩種電能質量單獨作用時損耗之和。

2.4靜止無功補償器（SVC）

由于感性負載會消耗無功功率，導致線路壓降的增加。我國針對不同設備制定了功率因數的要求。無功功率補償技術應運而生，其發展主要分為三代，如圖1所示。第一代主要利用固定式或機械開關投切的電容器或電抗器。目前，第一代使用較少，基本退出應用。第二代的無功補償裝置，一般稱為靜止無功補償器，主要使用電力電子開關實現對電抗器的快速控制。第三代無功補償裝置采用電力電子器件IGBT功率管來搭建整流和逆變電路，組成動態無功發生電源。

3結語

綜上所述，電力系統諧波問題日趨嚴重，對安全生產帶來嚴重隱患。為改善供電質量，企業必須加強對諧波的管理，采取切實可行的措施，對諧波進行綜合治理，進而降低設備故障率、延長設備使用壽命、提高安全生產水平。在電力配電系統中，自動補償技術占據非常重要的地位。相比于傳統的電能質量自動補償技術，新的電能質量自動補償技術，更加便捷，而且能夠開展逐級細化。從實用性方面來看，新自動補償技術能夠高效地提取參數，不需要非常復雜的運算，就可以使電能質量因子的價值充分體現出來，使人們的用電質量和安全得到保障，非常值得在電力行業中推廣應用，也為我國市場經濟的可持續健康發展提供重要支持。

參考文獻

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