冲击负载下电能质量谐波治理的方法研究

罗太坚　黄晓东　卢国权　张扬　康甫

摘要：随着社会的发展，电能质量及其各项指标对于电网的正常运行至关重要。随着工业的飞速发展，非线性设备设施应用急剧增加，导致大量谐波注入电网，严重影响电能质量及设备的使用寿命。因此如何治理电网谐波，提高电能质量备受关注，谐波治理技术也应运而生。

关键词：冲击负载;电能质量谐波治理;方法研究

引言

谐波、三相不平衡是长期存在于电力系统中的电能质量问题，对电力系统的稳定、经济运行产生很大影响，需要有针对性地进行研究。首先分析国内外现有的变压器在电能质量影响下的损耗研究情况及其适用范围的局限性，提出在多种电能质量因素共同影响下，变压器能效评估方法的必要性。然后分析谐波、三相不平衡两种电能质量因素单独作用时，对变压器能效的影响，提出了损耗计算的改进公式。最后在此基础上，综合分析这两种电能质量因素共同作用对变压器的交互性影响，并通过算例仿真证明了理论分析结果的正确性，同时进行数据对比，结果表明交互性影响产生的损耗不容忽视。通过探究变压器在电能质量因素综合影响下的损耗特性与能效变化，得出两种电能质量因素影响下变压器的改进损耗模型，可以更精确地计算变压器损耗数值。

1电力配电系统补偿技术要点

1.1 确定补偿容量

在自动补偿装置中，补偿容量是最为重要的技术参数，对补偿装置性能有直接的关系，属于基础性智能补偿数据。补偿容量数据主要是由使用的负荷以及供电负荷确定的。在确定补偿容量数据时，需要对电流数据和系统电压户数进行收集，通过计算之后才能得到补偿通量。确定补偿容量后，才能确保系统稳定有序的运行。而补偿点确定时，就需要通过最合理的计算，选择最为恰当的补偿容量，使装置的可靠性得到保障。

1.2 常规补偿方式

补偿方式主要分为如下3种，综合性补偿、分补补偿以及共补补偿。通常，系统需要的补偿容量要大于6060kvar。在选择补偿方式时，一定要结合现场的实际情况，选择最为合适的方法。这样不但可以使电网运行效率得到保障，还能够有效确保电压的质量，最大程度地减少损耗。

1.3 系统补偿级数

对于补偿级数要选择合理的方式，使系统达到最佳的状态，这样对于节约成本也有非常好的效果。系统补偿精度越高，代表了补偿级数越多，但是会在一定程度上使运行成本有所增加。所以，一定要在选择补偿级数时结合系统的实际需求，对补偿级数充分进行考虑。

2冲击负载下电能质量谐波治理的方法

2.1有源滤波器（APF）

有源滤波器可以补偿各次谐波，可控性高，响应速度快，并且抑制闪变，补偿无功。有源滤波器分为并联型和串联型两种。其中，谐波电流问题主要由并联型有源滤波器解决，谐波电压问题主要由串联型有源滤波器解决。两种滤波器工作原理基本相同。并联型有源滤波器首先检测负载电流大小，进而计算得到谐波电流，然后发出与负载电流大小相等、方向相反的电流，相互抵消，进而减小电网侧谐波电流。

2.2自动化配电原则

在电能质量补偿技术中，有很多相关的约束标准，其中最重要的是自动分配原则。随着配电系统总供电量的不断增加，供电通信层的中继站模块将长期满负荷工作，使远程终端的电能质量始终保持自动补偿技术的应用标准。但从实际运行情况可以看出，配电系统是一种性价比较高的输电运行方式。在适当降低供电质量的基础上，单台大型配电电动机采用定点平衡方式，其标准是自动配电原则。如果配电系统的电能质量下降，继电器提供给主供电设备的输出功率也会下降。此时，在自动补偿技术的调解下，大型配电机械的负荷电能质量不会发生明显变化。然而，随着系统运行时间的增加，自动补偿技术达到了规定的极限，电能质量感知层将面临无能量供电的风险。为防止上述情况的发生，根据自动配电的原则，必须有效控制各级输电设备输送的电能质量，弥补自动补偿的暂时空缺。

2.3零序电流

因为谐波的存在，导致三相单相电流的幅值发生了改变，从而引起了三相不平衡时的零序电流发生变化。进行向量和的运算时，可以得出在叠加谐波电流之后各相电流变大。因此在谐波与三相不平衡共同影响下，零序电流会比只有三相不平衡时大。两种电能质量共同作用时，零序损耗会比只有三相不平衡时要增加。综上所述：两种电能质量因素共同作用的情况下，由于三相不平衡因素会影响谐波电流且谐波电流导致电阻变化，因此变压器产生的附加损耗大于两种电能质量单独作用时损耗之和。

2.4静止无功补偿器（SVC）

由于感性负载会消耗无功功率，导致线路压降的增加。我国针对不同设备制定了功率因数的要求。无功功率补偿技术应运而生，其发展主要分为三代，如图1所示。第一代主要利用固定式或机械开关投切的电容器或电抗器。目前，第一代使用较少，基本退出应用。第二代的无功补偿装置，一般称为静止无功补偿器，主要使用电力电子开关实现对电抗器的快速控制。第三代无功补偿装置采用电力电子器件IGBT功率管来搭建整流和逆变电路，组成动态无功发生电源。

3结语

综上所述，电力系统谐波问题日趋严重，对安全生产带来严重隐患。为改善供电质量，企业必须加强对谐波的管理，采取切實可行的措施，对谐波进行综合治理，进而降低设备故障率、延长设备使用寿命、提高安全生产水平。在电力配电系统中，自动补偿技术占据非常重要的地位。相比于传统的电能质量自动补偿技术，新的电能质量自动补偿技术，更加便捷，而且能够开展逐级细化。从实用性方面来看，新自动补偿技术能够高效地提取参数，不需要非常复杂的运算，就可以使电能质量因子的价值充分体现出来，使人们的用电质量和安全得到保障，非常值得在电力行业中推广应用，也为我国市场经济的可持续健康发展提供重要支持。

参考文献

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