配电网电能质量分析及其治理技术

配电网电能质量分析及其治理技术
发表时间：2016-12-05T14:46:12.683Z 来源：《电力设备》2016年第18期作者：戴杰
[导读] 本文对目前配网电能质量存在的问题和危害进行了分析，并结合工作实际，在此基础上提出了有效的治理技术。

（昆山市供电公司 215300）
摘要：IEEE协调委员会将电能质量定义为：针对敏感设备提供的电力和设备的接地系统满足该设备正常工作的用电需求。

实质上电能质量问题大部分为电压质量问题，在配网运行过程中，电能质量对线路、系统、站台以及用户的用电设备有直接影响，因此提高配网电能质量是目前电力行业所面临的主要任务。

本文对目前配网电能质量存在的问题和危害进行了分析，并结合工作实际，在此基础上提出了有效的治理技术，希望能解决动态电能质量问题，提高配网运行的经济性。

关键词：配电网电能质量；分析；治理技术
随着电力系统的发展，电力生产逐渐从计划经济向市场经济转变，用户对电能质量的要求越来越高，电能作为一种商品与其他商品一样具备质量属性，电能质量不太能够，成本就不同，作为供电部门，为用户提供高质量的电能不仅是市场的客观需要，也是促进社会安定、文明的主要因素。

以下将从电能质量具体指标和问题分析入手，逐步研究了对应的治理技术。

1、配网电能质量的现存问题和危害分析
电能质量降低会对人们的正常工作与生活造成严重影响，近年来因电气设备损坏、继电保护误动以及各种干扰因素的存在，已然给配网供电质量造成隐患，导致因电能质量问题引发的纠纷日益增多。

其具体问题和危害包括以下几项：
1.1电压偏差
配网系统中的电气设备运行指标和额定寿命建立在额定电压的基础上，若运行过程中端子出现电压偏差，则其运行参数和寿命均会受到不良影响，轻则导致设备参数异常，出现故障，重则导致设备损毁。

1.2公用电网谐波
在非线性负荷增加的条件下，大量谐波电流注入到电网系统中，导致电压正弦波形畸变，电能质量因此降低。

谐波会产生过电压问题，而容性负载则会导致过电流，从而直接影响到用电计量的准确性，例如出现继电保护装置误动、电子设备误触发等故障问题。

1.3电压闪变、波动
无论是高电压或是低电压运行，均会对配网系统的电气设备造成危害，例如照明系统若长期处于负荷电压低的状态会对照度造成影响，电动机甚至也会烧毁；反之，若长期处于高电压运行状态则会影响到电机的绝缘性能，容易引发触电事故。

1.4电网运行频率异常
电网运行处于低频率状态时会导致发动机、电磁开关等设备直接烧毁，电动机转速降低，对配网供电的稳定性造成影响，导致配网应付事故的能力不足，稍有异常波动则有可能导致整个配网系统崩溃。

而高频率运行同样也会给配网系统带来危害，高频率运行时电压上升，电动机、发电机以及生产设备转速增加，会因超过原设计的允许值而损坏，对广播、通信质量造成异常影响。

2、配网电能质量的治理技术
2.1无功补偿
无功补偿即脊柱无功补偿设备向配网提供必要的无功功率，从而达到提高系统功率因数、降低能耗、改善供电质量的目的，在配置无功补偿设备的过程中需遵循“合理布局、就地平衡、补偿分级”的设计原则。

具体包括以下方面：
①局部平衡与总体平衡相结合，既要能满足整个配网的总无功功率平衡，又要满足各站台和分线的无功平衡；②用户补偿和电力部门补偿相结合。

配网系统中用户所消耗的无功功率约为50~60%，配网则消耗掉剩余的无功功率，因此为了减少其在电网中的输送损耗，需因地制宜，实现就地补偿和就地平衡；③集中补偿与分散补偿相结合。

集中补偿是指在变电站集中装设大容量的补偿用电容器，分散补偿则指在配网中设置分散的负荷区，例如对配变、配电线路以及用户设备进行无功补偿；④调压与降损结合。

降损为主，调压兼顾，该措施主要针对负荷分散、功率因数低，且线路长、分支多的线路，其最为显著的特点是线损大、负荷率低，在对这种线路进行补偿时需尽可能降低电能输送损耗，并通过调整电压偏差、消噪等措施提高线路供电能力；⑤低压与高压补偿结合。

低压补偿为主，高压补偿兼顾，实现与分散补偿的配对。

2.2无源滤波器
无源滤波器由电抗器、电容器以及电阻器等元件构成，针对某次谐波或者对其上次的谐波形成低阻抗，达到抑制高次谐波的目的，考虑到SVC的调节范围需从感性区扩至容性区，因此需将动态控制的电抗器与滤波器并联起来，这样既能满足无功补偿的需求，又能改善功率因数，消除高次谐波对配网运行造成的不良影响。

2.3有源滤波器
虽然无源滤波器可消除特定的几次谐波，但由于其特性受配网系统的参数影响，对某些谐波会产生放大作用，甚至引发谐振，此时则
需要应用到有源滤波器。

该装置主要利用功率可控的半导体元件，向配网注入与谐波的源电流幅值相等，但相位相反的电流，让电源总谐波电流归零，实现对谐波电流的实时补偿。

例如某发电厂空冷机组保护装置经常性误动，对空冷岛的正常工作造成影响，对其原因进行分析，发现空冷岛使用了大量变频器，尽管在变频器进线侧串联了滤波电抗器，但谐波电流仍然很大，对保护装置的正常工作造成影响。

采用SPA系列的有源电力滤波器对谐波电流进行滤除后，畸变率降低到3.3%（如图1所示），谐波电流大幅度降低，保护装置误动现象显著减少，设备处于正常运行状态。

结束语
综上，电能质量问题对配网系统和用户均会带来损失，解决电能质量问题的关键在于解决电压质量问题，在此过程中需要各方协调合作，找到电能质量问题的核心所在，并对无功功率、线损、电压状态等问题进行考虑，从降低线损、无功补偿、有效滤波等途径做起，从而提高电能质量和配网运行水平。

参考文献：
[1]张济韬，郝思鹏，楚成彪，等.配电网电能质量分析及其治理技术[J].电工电气，2014，（11）：1-5.
[2]李绍存.城乡配电网电能质量分析及治理措施[J].中国科技纵横，2012，（21）：154.
[3]王金丽，盛万兴，宋祺鹏，等.配电网电能质量智能监控与治理仿真[J].电网技术，2014，（2）：515-519.
[4]金超，陆争荣，陈志华，等.配网低电压治理探讨[J].科技与企业，2016，（9）：236-237.。