如何提高电网的电能质量

1、如何提高电网的电能质量宁夏电力)2011年增刊如何提高电网的电能质量龚秉忠(中卫供电局海城供电局,宁夏海原755200)摘要:针对电能质量问题,通过分析影响电能质量的因素,采用综合补偿技术,有效地解决了电能传输过程中损耗长,设备寿命短及电压稳定性问题.分析结果表明:系统化综合补偿技术是解决电能质量问题的”治本”途径.关键词:电能质量;谐波;综合补偿技术中图分类号:tm71文献标志码:b文章编号:16723643(2011)so一013303现代社会中,电能是一种最为广泛使用的能源,其应用程度是一个国家发展水平的主要标志之一.随着科学技术和国民经济的发展,对电能的需求量日益增加,同时对电能质量的

2、要求也越来越高.一个理想的电力系统应以恒定的频率和正弦的波形,按规定的电压水平对客户供电,在三相交流电力系统中,各相的电压和电流应处于幅值大小相等,相位互差120.的对称状态.由于系统各元件(发电机,变压器,线路等等)参数并不是理想线性或对称的,加之调控手段的不完善,负荷性质各异且其变化的随机性以及运行操作,各种故障及外界条件影响等原因,这种理想状态在实际中并不存在,因此就产生了电能质量的概念.良好的电能质量无疑对电气设备的运行是有利的,但恶劣的电能质量对电力系统运行的不利影响并没引起人们足够的重视.从危害程度来看,某些电能质量问题的危害是破坏性的.例如,雷电波冲击,电容器和电缆线路投切时因谐

3、波谐振而引起的过电压往往造成电气设备的绝缘和机械损坏,从而影响电力系统的正常运行.为保证电力系统的安全运行和客户的安全用电,迫切需要对电网电能质量进行监测和分析,采取防范措施,深入分析电能质量问题对电力系统运行造成的影响,及早采取有效措施进行治理,提高电网供电质量和保护电网的运行环境.1影响电能质量的因素电能质量直接关系到电力系统的供电安全和供电质量,电网系统各个客户端的用电设备(特别是大功率用电设备,变频设备等)会给电网造成影响或者可以说是用电污染,造成电压不稳,过电压,产生谐波等.同时,给自身以及其它用户正常用电带来一定的影响.1.1自然因素的影响如雷击,风暴,雨雪等对电能质量的影响,使电

4、网发生故障,造成供电可靠性降低.1.2电力设备及自动保护装置的影响如大型电力设备的启动和停运,自动开关的收稿日期:2011-0902作者简介:龚秉忠(1968),男,助理工程师,从事农电网运行与维护技术管理工作.?l33?宁夏电力2011年增刊如何提高电网的电能质量跳闸及重合,使额定电压暂时降低,产生波动与闪变等对电能质量的影响.1.3电力客户的非线性负荷,冲击性负荷的影响如炼钢电弧炉,电气化机车运行等对电能质量的影响,使公用电网产生大量的谐波干扰,产生电压扰动,电压波动与闪变等.例如:2011年夏季的一场雷雨,因为雷电造成一个变压器所带的客户的用电设备都有不同情况的烧毁,后来经检查发现是因为

5、变压器的避雷器年久失效造成的.我们在变电所对线路进行的重合闸保护就是尽量保证供电的连续性.平常对10kv线路进行的集中补偿和就地补偿就是提高电能质量,降低线路损耗的有效措施.1.4谐波污染对电网的影响(1)造成电网的功率损耗增加,设备寿命缩短,接地保护功能失常,遥控功能失常,线路和设备过热等,特别是二次谐波会产生非常大的中性线电流,使得配电变压器的零线电流甚至超过相线电流值,造成设备的不安全运行.谐波对电网的安全性,稳定性,可靠性的影响还表现在可能引起电网发生谐振,使正常的供电中断,事故扩大,电网解列等.(2)引起变电站局部的并联或串联谐振,造成电压互感器等设备损坏;造成变电站系统中的设备和元

6、件产生附加的谐波损耗,引起电力变压器,电力电缆,电动机等设备发热,电容器损坏,并加速绝缘材料的老化;造成断路器电弧熄灭时间的延长,影响断路器的开断容器;造成电子元器件的继电保护或自动装置误动作;影响电子仪表和通信系统的正常工作,降低通信质量;增大附加磁场的干扰等.2提高电能质量的方法2.1基础性工作首先要掌握供电运行状态,对电能质量开展实时监测,以掌握其动态;第二是诊断其变化,即在详细分析电能质量数据的基础上,利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行分析,排除虚假的谐波干扰;第三是开展系统的合理设计和改?】34.造,变电站的设计和投运以及新的电力用户投运之前都要进行谐波源负荷及电能质量要求等方

7、面的技术咨询,线路网络改造和建设也要结合运行负荷的特点和措施,以降低线损,降低设备事故;最后才是开展滤波装置或无功补偿装置的研制,调试和现场测试,以了解治理后的效果,并总结经验.2.2采用svc装置【.1近些年来新起来的静止无功补偿(staticvarcompensator,svc)装置是一种快速调节无功功率的装置,已成功地用于电力,冶金,采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿,它可使所需无功功率作随机调整,从而保持在非线性,冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定.qi_qd+仇一q.上式中q,q.,q,q.分别为:系统公共连接点的无功功率,负荷所需的无功功率,可调(可控)电抗器吸收的无功功率,电容

8、器补偿装置发出的无功功率,单位均为kvar.当负荷产生冲击无功时,将引起qi=aqd+aql+q.其中=0,欲保持aq不变,即aqi=0,则pd=一aq,即svc装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机调整,此时电压水平能保持恒定不变.2-3采用无源滤波装置圆该装置由电容器,电抗器,有时还包括电阻器等无源元件组成,以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路,以达到抑制高次谐波的作用.由于svc的调节范围要由感性区扩大到容性区,所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联,这样既满足无功补偿,改善功率因数,又能消除高次谐波.2.4采用有源滤波器虽然无源滤波器具有投资少,效率高,结构简单及维护方便等优点,

9、在现阶段广泛用于配电网中,但由于滤波器特性受系统参数影响大,只能消除特定的几次谐波,而对某些次谐波会产生放大作用,甚至谐振现象等因素,随着电力电子技术的发展,人们将滤波方向逐步转向有源滤波器(activepowerfilter,为apf).宁夏电力2011年增刊如何提高电网的电能质量apf即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等,相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的.它与无源滤波器相比,有以下特点:不仅能补偿各次谐波,还可抑制闪变,补偿无功,有一机多能的特点,在性价比上较为合理;滤波特性不受系统阻抗等的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适

10、应功能,可自动跟踪补偿变化着的谐波,即具有高度可控性和快速响应性等特点.2.5采用系统化综合补偿技术近段时间提出的系统化综合补偿技术是解决电能质量的”治本”途径.对于稳态时的电压质量问题有许多成熟的解决措施;但对于动态电能质量问题,依靠传统的无功补偿和常规的滤波装置则不能有效地解决,因为诸如电压跌落,浪涌,电压脉冲与瞬时供电中断这类电能质量问题持续的时间很短,变化很快,并且有的电能质量问题还伴随着部分甚至全部的有功损失等情形.作为facts(基于电力电子技术的灵活交流输电系统)技术与配电系统的延伸dfacts(柔性配电技术)技术已成为改善电能质量的有力工具,该技术的核心器件门极换流晶闸管(ig

11、ct)比门极关断晶闸管(gto)具有更快的开关频率,并且关断容量已达到一定规模,因此dfacts装置具有更快的响应特性.dfacts装置主要有:动态电压恢复器(dvr),配电系统用静止无功补偿器(dstatcom),固态切换开关(ssts)等.statcom在svc装置基础上,克服了由于呈恒阻抗特性,使得在电压低时,无法提供所需的无功支持,应付突发事件的能力较弱;而且占地面积大,过多的svc易引发系统振荡的弊端,statcom的无功电流输出可在很大电压变化范围内恒定,在电压低时仍能提供较强的无功支撑,并且可从感性到容性全范围内连续调节,使得其无功输出相当于同容量svc的1.42倍;因statc

12、om的灵活调压,还可以大大减少变压器分接头的切换次数,从而减少分接头故障次数,另外,statcom还可以抑制电压闪变,提高系统暂态稳定水平,结合我国的国情和已有的技术,发展statcom应是解决我国电压稳定问题的有效手段,并且也是dfacts技术发展的主要方向.动态电压恢复器(dynamicvoltagerestorer.dvr)则是目前保证对敏感负荷供电质量非常有效的串联补偿装置,因为它通过自身的储能单元,能在毫秒级内将电压跌落补偿至正常值,因此是抑制动态电压干扰的有效补偿装置.它主要由储能单元,dc/ac逆变器模块,连接变压器等部分组成,储能容量可根据用户电压跌落统计数据确定,逆变器的模块

13、一般采用由绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor,igbt)构成三相全桥结构,采用pwm调制方式,这种结构控制灵活,便于分相补偿.因而dvr与消除电压跌落,提高大型综合性敏感负荷的供电质量方面有显着的效果.固态切换开关(solidstatetransferswitch,ssts)一般与dstatcom配合使用,用于保障由多回独立馈线对重要负荷的供电质量,当馈线发生故障或电压跌落时,利用ssts的快速切换特性(切换速度不到半个周期)将重要负荷切换到由另一条馈线供电,切换期间dstatcom可向重要负荷提供12个周期的电能支撑.为了提高电能的质量,变电所经

14、过多次的升级改造,线路也在不断改造和延伸,使供电线路的末端电压值越来越达到合格值.在农村地区,对电压质量要求还不是很高的地方,目前可对电能质量开展实时监测,以掌握其动态,诊断其变化,开展系统的合理设计和改造,使变电站的设计和投运以及线路网络改造和建设符合运行负荷的特点,以降低线损,降低设备运行事故.3结论(1)运用svc装置可以有效地提高电力设备安全运行的可靠性,且使用范围广价格便宜,但是要求维护人员的技能水平高.(2)采用无源滤波装置可以减少谐波的次数,但是其投资成本过高.(3)采用有源滤波装置可以有效地补偿各次(下转第169页)?l35?宁夏电力2011年增刊电力通信系统的网络规划与业务流

15、配置通过以下两个方面完成:(1)从子网人手,统一规划子网站点冗余,如提供独立的stm一1时隙用于2m业务落地.(2)在子网和主干环路的时隙中配置冗余度足够的直通数据,用于节点至中心站的汇聚业务,使节点与中心站两侧的时隙一一对应,便于数据检查和维护.(3)在各站点数据配置时,预留一定时隙用于站间业务通信.通过这样几步,在缓解网络冗余度不足的同时,也提供了维护检修的便利.3结论(1)电力通信系统的业务流配置与网络规划,作为电力通信网运维的主要工作,对于提升网络运行安全性,提升网络冗余度,提高网络生存性具有非常重要的意义.(2)目前电力通信业务流配置及网络规划中存在业务配置冗余度小,数据配置零散等制

16、约数据检查,调整的因素.(3)本文通过对比分析,得出了改善冗余度及数据集中规划的优化措施.参考文献:1张辉,曹丽娜.现代通信原理与技术m.西安:西安电子科技大学出版社,2008.(上接第135页)谐波和抑制闪变,具有自适应功能,其优点突出且性价比高.(4)采用系统化综合补偿技术解决电能质量问题的”治本”途径.对于稳态时的电压质量问题有许多成熟的措施加以解决;但对于动态电能质量问题,依靠传统的无功补偿和常规的滤波装置则不能有效地解决.电流输出可在很大电压变化范围内恒定,在电压低时仍能提供较强的无功支撑,并且可从感性到容性全范围内连续调节,使得其无功输出相当于同容量svc的1.42倍.运用facts和电力新技术对电能质量进行系统化地综合补偿,这将是今后解决电能质量问题的最根本途径.参考文献:i林海雪,李世林,刘惠民等.电压电流频率和电能质量国家标准应用手册m.北京:中国电力出版社,2001.2肖湘宁.电能质量分析与控制m.北京:中国电力出版社,2004.“制定”和”制订的区别“制定”和”制订”,这两个词是近义词,但决不是同义词;尽管它们读音一样,但含义和用法是不完全相同的.“制定”是指”经过一定