提高配网电能质量的技术治理和方法

提高配网电能质量的技术治理和方法

纪腾,宋路兵,宋子康

国网新疆电力有限公司哈巴河县供电公司 哈巴河县836700

摘要：随着时代的发展，电能成为人们生活、工作中必不可少的能源。而配网在电能供应方面发挥着重要作用，如为电能质量提供保障、提供良好的供电服务、减少线损等。但就目前情况而言，配网电能质量管理存在一定问题，并未提供合格的电能，且给用户带来了不良的使用体验，对企业发展造成了不良影响。因此，本文对如何提高配网电能质量提出一些对策、建议，望可实现配网电能质量精细化管理。

关键词：配网；电能质量；治理

通常，电网由“发、输、变、配、用”五个主要环节构成，其中用户端的“配、用”电环节约占80%的总电能消耗。近年来，我国社会经济快速发展对电能质量及其可靠性提出更高的要求，特别是冲击性、非线性、不平衡度负载在电力应用中越来越多，如电气化铁路、电弧炉、变频器等，造成电网的电压波形发生畸变，致使电网电能质量不断恶化，从而引起电压波动和闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率波动等电能质量问题，对供电电能质量造成严重的干扰或“污染”，直接影响着电力系统的供电安全。电网中正面临越来越多的电能质量问题，这使得完善配电网电能质量的监测与控制措施，成为保证电网安全、经济运行必不可少的手段之一。

1.配电网电能质量概述

电能质量主要包含电压质量、电流质量、供电质量以及用电质量四方面内容，具体如下：

1.1电压质量，通过对用户家庭当中的用电设备进行测量找出不理想的供电电压，保证设备的正常运行，确保用户使用到的电能是理想的。电压偏差、波动和闪变是决定电压质量的关键元素，管理人员就是通过这些技术参数来掌握电能信息的理论参考数据的。

1.2电流质量，电流谐波，间谐波和高频波是衡量电流质量的主要标准。电流质量就是电流畸变是用户通过供电系统带来的与电压质量的关系密切。为了提升电网传输的效率，电能通过电力系统传输到用户实现电能负荷，应尽可能使电流与电压的频率标准统一，角度相位波形相同。

1.3供电质量，电压质量和配电网供电时的稳定性是形成供电质量的主要标准，对客户的服务质量也属于供电质量标准的范围。

1.4用电质量，负荷用电是检验用电质量的主要标准。电力系统输送的电能质量是否达到用户的用电标准，用户负荷使用电能要履行哪些责任等都包含在用电质量的内容当中。

2.配网电能质量的技术治理和方法

2.1加强对谐波的监测治理

鉴于谐波对智能配网电能质量的影响愈发严重，供电企业积极开展谐波的监测与治理，严格控制总谐波电流畸变率不能超过5%，在配网常见谐波源加装谐波的监测治理装置：

①受端治理，指从遭遇谐波影响的供电设备或系统出发，提高配网网络的抗谐波能力。改变智能配网电容器组的投入容量，避免电容对谐波的放大；在谐波污染严重区域为设备配置灵敏的谐波保护装置，提高电力设备的抗干扰能力，降低设备损坏的发生几率。

②主动治理，着眼于谐波源本身，避免或降低其发生几率。利用换流变压器和带有谐波互补性的装置，适度增加变流装置的相数或脉冲值，改变谐波源的配置或工作方式；应用脉宽调制及时，提高谐波频率并降低其振幅，使其波形接近正弦波以避免对供电设备的损伤。

③被动治理，指通过外加无源滤波器PPF来阻止谐波源产生的谐波注入电网或者阻止电力系统的谐波流入负载端。PPF的造价较低、应用技术成熟，能够借助电感和电容元件的谐振特性，形成低阻抗支路，以减小流向电网的谐波流量。

2.2提升电压偏移控制力度

一是将电力系统的等效阻抗下调，或控制变压器分节头，实现对电压下降幅度的控制，使电力线路始终保持在高电压状态，实现电力网络拓补图的合理设计，进而使三相电压之间保持平衡。二是将无功补偿装置安装于供配电系统内部，若输电线路距离过长可通过电缆应用实现无功功率补偿。应用横断面积更大的配电网导线，或降低电力线路阻抗，从而减少电力线路的损耗，防止电压出现偏移。

2.3配置智能无功补偿装置

随着智能配网电源和负荷愈发复杂，无功补偿愈发重要，且要求所有无功补偿装置具备智能控制功能，能够监测线路的无功功率并智能跟踪补偿。配置无功补偿装置时要从配网络整体出发，计算系统的无功潮流，选择合适补偿方式和补偿地点，可分为三类：

①高压集中补偿方式：将高压并联电容器连接在变电站的母线上，补偿容量可以按照主变容量的20%至30%进行配置，达到改善电压质量，提高供电设备效率的目的。

②低压集中补偿方式：在配电变压器的低压侧并联电容器组进行就地补偿，能够借助低压柜电压电流及功率因数表实时监测低压用户负荷水平的变化趋势和特征，配置智能投切装置，实时控制调整投入电容器的数量进行跟踪补偿。

③用户终端分散补偿方式：将低压无功补偿装置安装于用户侧单台低压电动机处，对存在大量感性或容性无功的用户进行用户侧无功补偿，避免无功功率流入系统中。严格控制新报装的大容量用户入网标准，要求在其电动机处配套安装智能无功补偿装置，对用户侧多余的无功功率进行就地补偿，避免用户成为无功功率源。

2.4建立与应用电能质量协调系统

电能质量控制中，可应用的方法大多为独立性调节，电压调节效果间存在相互干扰的情况，因而可通过电能质量调节系统的构建，通过各调节设备的合理控制，使之协同发挥效用。电能质量协调系统有两种构建方式，一是集中控制法，是向集中控制中心进行大量实时数据的传送，集中性完成数据处理。二是分级控制法，在小范围内进行信息控制，采用上级协调下级的方式。在电力系统当中，电能质量协调控制系统可作为一个单独的模块而建立，但要增强其与其他系统之间信息的共享性。可利用此系统实时动态化监测整个配电网的电能质量，通过数据分析协调各个设备，从而将电能质量控制在电力系统的标准范围之内。

2.5协同应用多种技术手段

若超半径电力线路末端电压情况不佳，并且短时间内无法改造，则可将馈线自动调压设备安装于电力线路中后段区域，以增强末端供电电压的稳定性。若电容过小，也可根据电压负荷情况对配变电源布点进行调整，通过供电半径的缩小增大电容。可根据不同季节、不同时间电力系统台区电压的变化规律对电压调节及电容调控规划进行调整，从而维持良好的配变状态，改善用户负荷。单层级脱轨管控方面，可采用分级治理的方式，在电网、变电站调节的基础上同时进行电力线路及台区的调节，从而实现由上至下、四级联调的电压指标有效治理。

3.配网电能质量治理实例

3.1总体情况介绍

某村目前有三个配电所，分别是1#、2#和3#配电所，每个配电所配置两台1000KVA的变压器。从该村配电所投运以来，部分居民陆续开始反映电压质量有问题。

对发生异常的用户供电特性进行分析，为查找异常原因，对该村供电线路所带负荷的进行排查发现，该线路上的某锈钢有限公司，带一台ZSS-3200/10专变供5T中频炉，正常生产时测试数据表显示，该用户对电网产生的谐波超过了国标值，且分量很宽，电压畸变率最高达到7.8%，超过国家标准总谐波畸变率4.0%。谐波电流分量主要以5、11、13和高次为主，其中11次、13次、20次、22次、23次谐波电流都高于GB/T14549-2008《电能质量公用电网谐波》规定的电压等级公用电网连接点谐波电流允许值。

为确认是该专变用户对低压居民电压产生影响，21年1月20日到2月8日该用户暂停供电。并在1#配电所的1#主变接入了电能质量测试装置。整个春节期间，该不锈钢没有生产负荷，各低压用户反映用电一切正常。

2月8日，该不锈钢有限公司于下午17点开始恢复生产，当天晚上又有居民开始反映家里灯有闪烁的问题。根据对该村配变关口进行数据测试分析来判断。

从以上测试分析可以判断，该不锈钢对电网产生的谐波超过了国标值，而且以高次谐波电流为主，对低压用户电压供电质量产生了影响，必须尽快加以整治。

3.2治理措施

该不锈钢有限公司对电网产生的谐波超过了国标值，且分量很宽，功率因数达到0.94，单纯靠FC无源滤波装置治理谐波可能会造成无功过补，已不能达到提高电网电能质量目的。3月份开始，该用户采用了高速数字信号处理器DSP，并以PWM驱动IGBT的SVG在线动态补偿装置。通过两个月的谐波治理，目前各项电能质量指标已经达到了合格的范围。减少了对配网的电能污染，也确保了低压居民用户用电的正常。

参考文献：

[1]王卓勇.河北南网配网电能质量综合装置研究与应用[D].华北电力大学，2014.

[2]戴卫.永川供电网电能质量分析与改善策略及措施研究[D].重庆大学，2015.