028-82712505

關(guān)鍵詞:諧波治理、有源電力濾波器、DVR電壓暫降調節器、SVG靜止無(wú)功發(fā)生器

技術(shù)支持/ Technical support

電能質(zhì)量問(wèn)題對電網(wǎng)和配電系統造成的危害

發(fā)布時(shí)間:2013-11-28點(diǎn)擊次數:3366

  隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,一方面,造成電能質(zhì)量問(wèn)題的因素不斷增長(cháng),如以電力電子裝置為代表的非線(xiàn)性負荷的使用、各種大型用電設備的啟停等;另一方面,各種復雜的、精密的、對電能質(zhì)量敏感的用電設備不斷普及,人們對電能質(zhì)量及可靠性的要求越來(lái)越高。

  上述問(wèn)題的矛盾越來(lái)越突出,這使得電能質(zhì)量問(wèn)題對電網(wǎng)和配電系統造成的直接危害和可能對人類(lèi)生活和生產(chǎn)造成的損失也越來(lái)越大,電能質(zhì)量直接關(guān)系到國民經(jīng)濟的總體效益。對供電質(zhì)量及可靠性的要求日益提高是和用戶(hù)的工藝過(guò)程水平的發(fā)展相聯(lián)系的,近代科技進(jìn)步又促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和智能化,對電能質(zhì)量提出了更高更新的要求。一個(gè)計算中心失去電源2s 就可能破壞幾十小時(shí)的數據處理結果而造成上百萬(wàn)元的經(jīng)濟損失。在大型機器制造廠(chǎng),0.1s的電壓突降就可能造成異常的生產(chǎn)狀況和質(zhì)量破壞。當今自動(dòng)化設備控制的連續精加工生產(chǎn)線(xiàn),它們對配電系統中的干擾異常敏感,幾分之一秒的不正常供電就可能在工廠(chǎng)內部造成混亂,其損失是難以估量的。

  這些用戶(hù)對不合格電力的容許度可嚴格到只有1~2周波。

  現代化的商貿中心、銀行、醫院也是如此。諧波的嚴重危害和所造成的損失經(jīng)常被人們所提及,而無(wú)人值守變電站中計算機系統突然出現的死機現象,大多屬于電能質(zhì)量問(wèn)題。在我國,雖然總體經(jīng)濟和技術(shù)水平還比較落后,但在部分經(jīng)濟發(fā)達地區電能質(zhì)量問(wèn)題的影響已比較突出。而且,由于各種原因,在供電可靠性和電網(wǎng)電壓幅度的穩定水平等指標上,我國的情況尤其落后。如何提高和保證電能質(zhì)量,已成為國內外電工領(lǐng)域迫切需要解決的重要課題之一。近段時(shí)間提出的系統化綜合補償技術(shù)是解決電能質(zhì)量問(wèn)題的"治本"途徑。對于穩態(tài)時(shí)的電壓質(zhì)量問(wèn)題有許多成熟的措施加以解決;但對于動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題,依靠傳統的無(wú)功補償和常規的濾波裝置則不能有效地解決,因為諸如電壓跌落(sags)、浪涌(surge)、電壓脈沖(impulse)與瞬時(shí)供電中斷(outage)這類(lèi)電能質(zhì)量問(wèn)題持續的時(shí)間很短、變化很快,并且有的電能質(zhì)量問(wèn)題還伴隨著(zhù)部分甚至全部的有功損失等情形。

  作為facts(基于電力電子技術(shù)的靈活交流輸電系統)技術(shù)與配電系統應用的延伸—dfacts技術(shù)已成為改善電能質(zhì)量的有力工具,該技術(shù)的核心器件igbt,它比gto具有更快的開(kāi)關(guān)頻率,并且關(guān)斷容量已達到一定規模,因此dfacts裝置具有更快的響應特性。目前dfacts裝置主要有:動(dòng)態(tài)電壓恢復器(dvr)、配電系統用靜止同步補償器(d-statcom)、固態(tài)切換開(kāi)關(guān)(ssts)等。statcom在svc裝置基礎上,克服了由于呈恒阻抗特性,使得在電壓低時(shí),無(wú)法提供所需的無(wú)功支持,應付突發(fā)事件的能力較弱;而且占地面積大,過(guò)多的svc易引發(fā)系統振蕩的弊端,statcom的無(wú)功電流輸出可在很大電壓變化范圍內恒定,在電壓低時(shí)仍能提供較強的無(wú)功支撐,并且可從感性到容性全范圍內連續調節,使得其無(wú)功輸出相當于同容量svc的1.4~2倍;因statcom的靈活調壓,還可以大大減少變壓器分接頭的切換次數,從而減少分接頭故障次數。另外,statcom還可以抑制電壓閃變,提高系統暫態(tài)穩定水平,結合我國的國情和已有的技術(shù),發(fā)展statcom應是解決我國電壓穩定問(wèn)題的有效手段,并且也是dfacts技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前城市和農村配網(wǎng)存在低功率因數和諧波污染問(wèn)題。

  隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,一方面,造成電能質(zhì)量問(wèn)題的因素不斷增長(cháng),如以電力電子裝置為代表的非線(xiàn)性負荷的使用、各種大型用電設備的啟停等;另一方面,各種復雜的、精密的、對電能質(zhì)量敏感的用電設備不斷普及,人們對電能質(zhì)量及可靠性的要求越來(lái)越高。

  上述問(wèn)題的矛盾越來(lái)越突出,這使得電能質(zhì)量問(wèn)題對電網(wǎng)和配電系統造成的直接危害和可能對人類(lèi)生活和生產(chǎn)造成的損失也越來(lái)越大,電能質(zhì)量直接關(guān)系到國民經(jīng)濟的總體效益。對供電質(zhì)量及可靠性的要求日益提高是和用戶(hù)的工藝過(guò)程水平的發(fā)展相聯(lián)系的,近代科技進(jìn)步又促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和智能化,對電能質(zhì)量提出了更高更新的要求。一個(gè)計算中心失去電源2s就可能破壞幾十小時(shí)的數據處理結果而造成上百萬(wàn)元的經(jīng)濟損失。在大型機器制造廠(chǎng),0.1s的電壓突降就可能造成異常的生產(chǎn)狀況和質(zhì)量破壞。當今自動(dòng)化設備控制的連續精加工生產(chǎn)線(xiàn),它們對配電系統中的干擾異常敏感,幾分之一秒的不正常供電就可能在工廠(chǎng)內部造成混亂,其損失是難以估量的。

  這些用戶(hù)對不合格電力的容許度可嚴格到只有1~2周波。

  現代化的商貿中心、銀行、醫院也是如此。諧波的嚴重危害和所造成的損失經(jīng)常被人們所提及,而無(wú)人值守變電站中計算機系統突然出現的死機現象,大多屬于電能質(zhì)量問(wèn)題。在我國,雖然總體經(jīng)濟和技術(shù)水平還比較落后,但在部分經(jīng)濟發(fā)達地區電能質(zhì)量問(wèn)題的影響已比較突出。而且,由于各種原因,在供電可靠性和電網(wǎng)電壓幅度的穩定水平等指標上,我國的情況尤其落后。如何提高和保證電能質(zhì)量,已成為國內外電工領(lǐng)域迫切需要解決的重要課題之一。近段時(shí)間提出的系統化綜合補償技術(shù)是解決電能質(zhì)量問(wèn)題的"治本"途徑。對于穩態(tài)時(shí)的電壓質(zhì)量問(wèn)題有許多成熟的措施加以解決;但對于動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題,依靠傳統的無(wú)功補償和常規的濾波裝置則不能有效地解決,因為諸如電壓跌落(sags)、浪涌(surge)、電壓脈沖(impulse)與瞬時(shí)供電中斷(outage)這類(lèi)電能質(zhì)量問(wèn)題持續的時(shí)間很短、變化很快,并且有的電能質(zhì)量問(wèn)題還伴隨著(zhù)部分甚至全部的有功損失等情形。

  作為facts(基于電力電子技術(shù)的靈活交流輸電系統)技術(shù)與配電系統應用的延伸—dfacts技術(shù)已成為改善電能質(zhì)量的有力工具,該技術(shù)的核心器件 igbt,它比gto具有更快的開(kāi)關(guān)頻率,并且關(guān)斷容量已達到一定規模,因此dfacts裝置具有更快的響應特性。目前dfacts裝置主要有:動(dòng)態(tài)電壓恢復器(dvr)、配電系統用靜止同步補償器(d-statcom)、固態(tài)切換開(kāi)關(guān)(ssts)等。statcom在svc裝置基礎上,克服了由于呈恒阻抗特性,使得在電壓低時(shí),無(wú)法提供所需的無(wú)功支持,應付突發(fā)事件的能力較弱;而且占地面積大,過(guò)多的svc易引發(fā)系統振蕩的弊端,statcom的無(wú)功電流輸出可在很大電壓變化范圍內恒定,在電壓低時(shí)仍能提供較強的無(wú)功支撐,并且可從感性到容性全范圍內連續調節,使得其無(wú)功輸出相當于同容量svc的 1.4~2倍;因statcom的靈活調壓,還可以大大減少變壓器分接頭的切換次數,從而減少分接頭故障次數。另外,statcom還可以抑制電壓閃變,提高系統暫態(tài)穩定水平,結合我國的國情和已有的技術(shù),發(fā)展statcom應是解決我國電壓穩定問(wèn)題的有效手段,并且也是dfacts技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前城市和農村配網(wǎng)存在低功率因數和諧波污染問(wèn)題。

  大量無(wú)功電流在電網(wǎng)中的流動(dòng)會(huì )導致線(xiàn)路損耗增大,變壓器利用率降低,用戶(hù)電壓跌落嚴重。諧波污染則會(huì )使用電設備所處的環(huán)境惡化,也對周?chē)耐ㄐ畔到y和公用電網(wǎng)以外的設備帶來(lái)危害。諧波對公用電網(wǎng)和其他系統的危害大致由以下幾個(gè)方面:

  1.諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗,降低了發(fā)電、輸電及用電設備的效率,大量的三次諧波流過(guò)中性線(xiàn)時(shí)會(huì )使線(xiàn)路過(guò)熱甚至發(fā)生火災。

  2.影響各種電氣設備的正常工作。諧波對電機的影響除引起附加損耗外,還會(huì )產(chǎn)生機械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓,使變壓器局部嚴重過(guò)熱。諧波使電容器、電纜等設備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短,以致?lián)p壞。

  3.諧波會(huì )引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振,從而使諧波放大,使諧波危害大大增加,甚至引起嚴重事故。

  4.諧波會(huì )導致繼電保護和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作,并會(huì )使電氣測量?jì)x表計量不準確。

  5.諧波對臨近的通信系統產(chǎn)生干擾,輕者產(chǎn)生噪聲,降低通信質(zhì)量;重者導致信息丟失,使通信系統無(wú)法正常工作。

  用戶(hù)電力技術(shù)80年代以來(lái),電力電子學(xué)已逐漸成為一門(mén)新興交叉邊緣學(xué)科,與此相對應的現代電力電子技術(shù)也得到迅速發(fā)展。以計算機技術(shù)和功率半導體制造技術(shù)為基礎和先導,開(kāi)關(guān)器件功率處理能力和切換速度有了顯著(zhù)提高。采用電力電子裝置等高新技術(shù),在高效使用電能上已越來(lái)越多地被人們所認識。用戶(hù)電力技術(shù) (customPower)是美國電力科學(xué)研究院(epri)的n.g.hingorani博士繼在1986年提出柔性交流輸電技術(shù) (flexibleactransmissionsystem,簡(jiǎn)稱(chēng)facts)之后,于1988年針對配電網(wǎng)中供電質(zhì)量問(wèn)題提出的新概念。其主要內容是:對供電質(zhì)量的各種問(wèn)題采用綜合的解決辦法,在配電網(wǎng)和大量商業(yè)用戶(hù)的供電端使用新型電力電子控制器。facts技術(shù)和用戶(hù)電力技術(shù)都是以大功率可控硅為基礎,與傳統的電力系統技術(shù)相比具有精確、快速、靈活等特點(diǎn),是解決電能質(zhì)量問(wèn)題的有效手段。根據解決問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)不同,這兩種技術(shù)分屬于系統側技術(shù)與用戶(hù)側技術(shù)。柔性輸電裝置側重于輸電系統,具有工作電壓高,裝置容量大等特點(diǎn),其功能常常是為滿(mǎn)足一個(gè)區域的多數用戶(hù)而設計的;用戶(hù)電力裝置側重于配電系統,具有工作電壓低,裝置容量小等特點(diǎn),其功能往往是根據少數用戶(hù)的要求而設計的。盡管兩種技術(shù)的側重點(diǎn)不同,使用目的和經(jīng)濟評價(jià)標準不同,,但是在使電網(wǎng)高度柔性化,提高輸電能力的效果上是一樣的。有些裝置甚至既可以用于輸電網(wǎng),又可以用于配電網(wǎng),例如有源濾波裝置 (activepoweRFilter)和同步并聯(lián)補償器(statcom)等等。因此可以把柔性輸電技術(shù)與用戶(hù)電力技術(shù)看作同一種技術(shù)在電力系統不同方面的應用。