電能質(zhì)量治理技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)研究

[摘要]時(shí)代的不斷進(jìn)步使人們的整體生活質(zhì)量得到了飛速的提高，在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，電能質(zhì)量問(wèn)題成為了我國(guó)發(fā)展中所關(guān)注的主要問(wèn)題，目前的電能質(zhì)量問(wèn)題主要表現(xiàn)為電能損耗較大。針對(duì)這樣的情況，需要結(jié)合目前電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，來(lái)對(duì)電能質(zhì)量治理技術(shù)進(jìn)行研究，并且對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，以此來(lái)選取更為優(yōu)越和節(jié)能的電能補(bǔ)償方案，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠程度。

[關(guān)鍵詞]電能質(zhì)量；治理技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備生產(chǎn)逐漸向著自動(dòng)化和精密化的方向發(fā)展，而智能自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，使其對(duì)電能質(zhì)量有著較高的要求，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，常常會(huì)由于電能質(zhì)量問(wèn)題而使相應(yīng)的設(shè)備出現(xiàn)故障或者誤動(dòng)，在一定程度會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工作造成影響，比如說(shuō)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)會(huì)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，由于電壓暫降出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，這樣的現(xiàn)象影響了風(fēng)電場(chǎng)的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。針對(duì)這樣的情況，需要結(jié)合不同類型的電能質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)其治理技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究，作為電能質(zhì)鴦臺(tái)理時(shí)的參考。

1、并聯(lián)型電能質(zhì)置治理技術(shù)

大部分的電能質(zhì)量問(wèn)題主要是因?yàn)樨?fù)荷注入電流而引起的，針對(duì)這種情況的電能質(zhì)量問(wèn)題，最好的解決方法就是在負(fù)荷接入點(diǎn)并聯(lián)介入補(bǔ)償裝置，針對(duì)不同的電能質(zhì)量問(wèn)題，相應(yīng)的治理技術(shù)也會(huì)發(fā)生—定的改變。

1.1首先是無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，其各種感性負(fù)載會(huì)消耗大量的無(wú)功功率，而無(wú)功功率會(huì)在一定程度上增加線路壓降，占用設(shè)備容量，使電力的輸送系統(tǒng)損耗不斷提高，造成電能質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)。針對(duì)這樣的情況，我國(guó)電網(wǎng)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)各種負(fù)荷功率因數(shù)進(jìn)行了確定，要求各電力企業(yè)按照這樣的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)也受到了電力企業(yè)的普遍重視。無(wú)功補(bǔ)償在電力供電系統(tǒng)中起到了提高電網(wǎng)功率因數(shù)的作用，通過(guò)降低供電變壓器和輸電線路的損耗，來(lái)提高供電效率，改善電能質(zhì)量。

而針對(duì)不同的電網(wǎng)系統(tǒng)，需要對(duì)補(bǔ)償裝置進(jìn)行合理選擇，以此在最大程度上減少電網(wǎng)中電能的損耗。目前所采用的無(wú)功補(bǔ)償裝置為靜止無(wú)功補(bǔ)償器，利用電子開關(guān)取代機(jī)械開關(guān)，以此來(lái)對(duì)電容器和電抗器進(jìn)行陜速控制。目前除了靜止無(wú)功補(bǔ)償器之外，還有一種基于磁閥控制的電抗器，這種無(wú)功補(bǔ)償裝置主要是對(duì)電抗器磁路的飽和程度進(jìn)行改變，從而使電抗值發(fā)生改變，以此來(lái)對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般情況下，這樣的無(wú)功補(bǔ)償裝置主要應(yīng)用在高壓電網(wǎng)當(dāng)中，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。而在電子技術(shù)的不斷發(fā)展下，通過(guò)相應(yīng)的電子元件能夠形成電壓源變流器，采用這種裝置來(lái)與電網(wǎng)進(jìn)行連接，以此來(lái)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣的裝置一般被稱為靜止同步補(bǔ)償器，也是目前無(wú)功補(bǔ)償裝置的主要發(fā)展方向。

1.2諧波治理技術(shù)

諧波屬于作為常見的電能質(zhì)量問(wèn)題，在電力系統(tǒng)當(dāng)中，諧波產(chǎn)生的主要原因是非線性負(fù)載，當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí)，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，即電路中有諧波產(chǎn)生。而就目前的情況來(lái)看，由于在目前的電力系統(tǒng)中大量應(yīng)用電子裝置，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果，部分設(shè)備的電動(dòng)機(jī)上安裝了變頻器，通過(guò)對(duì)其頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，在這樣的應(yīng)用下，諧波問(wèn)題將會(huì)更加突出。諧波的產(chǎn)生不僅會(huì)降低電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一定程度的電磁干擾問(wèn)題。

針對(duì)這樣的情況，目前所采用的諧波治理技術(shù)主要包括無(wú)源濾波器、有源濾波器和混合濾波器，而針對(duì)無(wú)源濾波器來(lái)說(shuō)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，其效果并不明顯，同時(shí)由于其占地面積差較大，對(duì)電網(wǎng)參數(shù)和負(fù)載狀況依賴較大，影響電網(wǎng)供電質(zhì)量，這樣的治理技術(shù)已經(jīng)被逐漸淘汰，而隨著變流技術(shù)的不斷發(fā)展，有源濾波器逐漸被應(yīng)用到諧波的治理當(dāng)中，這樣的裝置能夠?qū)χC波電流進(jìn)行快速補(bǔ)償，但是由于其造價(jià)較高，運(yùn)行損耗較大，針對(duì)這樣的情況，混合濾波器逐漸被人們所提出，混合濾波器是有源濾波器和無(wú)源濾波器相互結(jié)合的一種濾波器，其包含了兩種濾波器的主要優(yōu)點(diǎn)，能夠在對(duì)諧波問(wèn)題進(jìn)行治理的情況下，減少整體的運(yùn)行成本。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷改造下，諧波負(fù)荷也在不斷的變化，人們對(duì)諧波治理技術(shù)提出了更高的要求，希望濾波器能夠接入更高的電壓等級(jí)，并且減少濾波器的運(yùn)行損耗，這也是濾波器之后的主要發(fā)展方向。

1.3負(fù)序治理技術(shù)

負(fù)荷三相不平衡會(huì)使負(fù)序電流進(jìn)入電力系統(tǒng)，這樣的情況會(huì)使系統(tǒng)三相電壓產(chǎn)生不對(duì)稱，從而引起電動(dòng)機(jī)的震動(dòng)，增加運(yùn)行損耗，在一定情況下，甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作，引起相應(yīng)的運(yùn)行故障。針對(duì)這樣的情況，可以在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行分析，尋找出現(xiàn)三相不平衡的地方，然后在不平衡負(fù)荷接入處并聯(lián)三相無(wú)功補(bǔ)償裝置，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功電流和負(fù)序電流的完全補(bǔ)償，解決負(fù)荷三相不平衡的問(wèn)題。但是由于負(fù)序補(bǔ)償需要較大的補(bǔ)償容量，在這樣的情況下，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)補(bǔ)償裝置的容量進(jìn)行降低，這也是目前負(fù)序治理技術(shù)的主要發(fā)展方向。

2、串聯(lián)型電能質(zhì)置治理技術(shù)

對(duì)于由負(fù)荷的非線性或者不平衡引起的電能質(zhì)量問(wèn)題，一般都可以采用并聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)來(lái)對(duì)其無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償，以此來(lái)達(dá)到治理的效果，但是對(duì)于由于系統(tǒng)電壓收到干擾而產(chǎn)生的問(wèn)題，尤其是系統(tǒng)電壓暫升或者暫降而出現(xiàn)的電能質(zhì)量問(wèn)題，如果采用并聯(lián)型補(bǔ)償技術(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)衙臺(tái)理，需要非常大補(bǔ)償容量，從理論上來(lái)說(shuō)是不現(xiàn)實(shí)的，針對(duì)這樣的電能質(zhì)量問(wèn)題，可以采用串聯(lián)型電能治理技術(shù)，也就是說(shuō)需要在系統(tǒng)和受影響的負(fù)荷之間串聯(lián)接入電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置，以此來(lái)對(duì)受影響的電壓進(jìn)行院復(fù)，解決所出現(xiàn)的電能質(zhì)量問(wèn)題。

由于目前高危作業(yè)敏感負(fù)荷的增加，電壓暫降問(wèn)題成為了電力系統(tǒng)運(yùn)行中的主要問(wèn)題，一般情況下，出現(xiàn)電壓暫降問(wèn)題的主要原因包括以下幾個(gè)方面：首先是由于雷擊出現(xiàn)的電壓瞬變，電力系統(tǒng)中電器設(shè)備出現(xiàn)故障而引起的電壓暫降，開關(guān)的切換導(dǎo)致短時(shí)間的供電中斷，針對(duì)這樣的情況，最常用的解決方案為固態(tài)切換開關(guān)方案、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器和不停電電源方案。固態(tài)切換開關(guān)方案主要是在電壓出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，通過(guò)電子開關(guān)將負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移，以此來(lái)防止重要負(fù)荷的供電中斷，在這樣的過(guò)程中，對(duì)電源切換的時(shí)間要求較高，在這樣的情況下，可以采用半導(dǎo)體器件的電子開關(guān)來(lái)代替街機(jī)械切換開關(guān)。

對(duì)于電能質(zhì)量控制裝置來(lái)說(shuō)，是目前解決電壓?jiǎn)栴}的主要電子裝置，這樣的電能質(zhì)量控制裝置屬于一種串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電能控制器，通過(guò)與動(dòng)態(tài)受控的電壓源進(jìn)行串聯(lián)，來(lái)對(duì)電壓進(jìn)行有效補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)電壓負(fù)荷的穩(wěn)定。針對(duì)不同的電壓波動(dòng)情況，可以采用不同形式的電能質(zhì)量控制裝置，目前最為常見的電壓?jiǎn)栴}包括電壓波動(dòng)較為頻繁和電壓暫降不常發(fā)生，針對(duì)這樣兩種情況，可以采用不同結(jié)構(gòu)的串聯(lián)變壓器電能控制裝置。目前對(duì)這種電能質(zhì)量控制裝置的性能要求較為嚴(yán)格，主要表現(xiàn)在切換速度、電壓檢測(cè)時(shí)間、待機(jī)損耗情況和補(bǔ)償精度方面，通過(guò)對(duì)這些性能的嚴(yán)格要求，能夠有效的穩(wěn)定電壓，降低電能質(zhì)量控制裝置的損耗睛況。

結(jié)語(yǔ)：

電能質(zhì)量問(wèn)題是目前人們關(guān)注的主要問(wèn)題，針對(duì)不同情況的電能質(zhì)量問(wèn)題，需要采用不同的技術(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行治理，同時(shí)需要注意在對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行解決的同時(shí)，采用更加節(jié)能和可靠的電能質(zhì)量補(bǔ)償方案，實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。