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1  治理的基礎(chǔ)性工作

　　首先要掌握供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)電能質(zhì)量開展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以掌握其動(dòng)態(tài);第二是分析診斷其變化，即在詳細(xì)分析電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用仿真軟件對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的固有諧振特性進(jìn)行計(jì)算與分析，排除虛假的諧波干擾;第三是開展系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和改造，變電站的設(shè)計(jì)和投運(yùn)以及新的電力用戶投運(yùn)之前都要進(jìn)行諧波源負(fù)荷及電能質(zhì)量要求等方面的技術(shù)咨詢，線路網(wǎng)絡(luò)改造和建設(shè)也要結(jié)合運(yùn)行負(fù)荷的特點(diǎn)和措施，以降低線損，降低設(shè)備損失事故，最后才是開展濾波裝置或無功補(bǔ)償裝置的研制、調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以了解治理后的效果，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

　　2 SVC裝置

　　近些年來發(fā)展起來的SVC裝置是一種快速調(diào)節(jié)無功功率的裝置，已成功地用于電力、冶金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償，它可使所需無功功率作隨機(jī)調(diào)整，從而保持在非線性、沖擊性負(fù)荷連接點(diǎn)的系統(tǒng)電壓水平的恒定。

　　Qi=QD+QL-Qc  (2)

　　式(2)中Qi、QD、QL、Qc分別為：系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的無功功率、負(fù)荷所需的無功功率、可調(diào)(可控)電抗器吸收的無功功率、電容器補(bǔ)償裝置發(fā)出的無功功率，單位均為kvar。

　　當(dāng)負(fù)荷產(chǎn)生沖擊無功△QD時(shí)，將引起

　　△Qi=△QD+△QL+△Qc  (3)

　　其中△Qc=0，欲保持△QC不變，即△Qi=0，則△QD=-△QL，即SVC裝置中感性無功功率隨沖擊負(fù)荷無功功率作隨機(jī)調(diào)整，此時(shí)電壓水平能保持恒定不變。

　　SVC由可控支路和固定(或可變)電容器支路并聯(lián)而成，主要有四種型式：

　　(1)可控硅閥控制空芯電抗器型(稱TCR型)SVC，它用可控硅閥控制線性電抗器實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)的無功功率調(diào)節(jié)，它具有反應(yīng)時(shí)間快(5～20ms)、運(yùn)行可靠、無級(jí)補(bǔ)償、分相調(diào)節(jié)，能平衡有功，適用范圍廣，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。TCR裝置還能實(shí)現(xiàn)分相控制，有較好的抑制不對(duì)稱負(fù)荷的能力，因而在電弧爐系統(tǒng)中采用最廣泛，但這種裝置采用了先進(jìn)的電子和光導(dǎo)纖維技術(shù)，對(duì)維護(hù)人員要專門培訓(xùn)提高維護(hù)水平。

　　(2)可控硅閥控制高阻抗變壓器型(TCT型)，優(yōu)點(diǎn)與TCR型差不多，但高阻抗變壓器制造復(fù)雜，諧波分量也略大一些。由于有油，要求一級(jí)防火，只宜布置在一層平面或戶外，容量在30Mvar以上時(shí)價(jià)格較貴，不能得到廣泛采用。

　　(3)可控硅開關(guān)控制電容器型(TSC)：分相調(diào)節(jié)、直接補(bǔ)償、裝置本身不產(chǎn)生諧波，損耗小，但是它是有級(jí)調(diào)節(jié)，綜合價(jià)格比較高。

　　(　　4)自飽和電抗器型(SSR型)：維護(hù)較簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，過載能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，降低閃變效果好，但其噪音大，原材料消耗大，補(bǔ)償不對(duì)稱電爐負(fù)荷自身產(chǎn)生較大諧波電流，無平衡有功負(fù)荷的能力。

　　3  無源濾波裝置

　　該裝置由電容器、電抗器，有時(shí)還包括電阻器等無源元件組成，以對(duì)某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路，以達(dá)到抑制高次諧波的作用;由于SVC的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)擴(kuò)大到容性區(qū)，所以濾波器與動(dòng)態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián)，這樣既滿足無功補(bǔ)償、改善功率因數(shù)，又能消除高次諧波的影響。

　　國(guó)際上廣泛使用的濾波器種類有：各階次單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、二階寬頗帶與三階寬頻帶高通濾波器等。

　　1)單調(diào)諧濾波器：一階單調(diào)諧濾波器的優(yōu)點(diǎn)是濾波效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是電能損耗比較大，但隨著品質(zhì)因數(shù)的提高而減少，同時(shí)又隨諧波次數(shù)的減少而增加，而電爐正好是低次諧波，主要是2～7次，因此，基波損耗較大。二階單調(diào)諧濾波器當(dāng)品質(zhì)因數(shù)在50以下時(shí)，基波損耗可減少20～50%，屬節(jié)能型，濾波效果等效。三階單調(diào)諧濾波器是損耗最小的濾波器，但組成復(fù)雜些，投資也高些，用于電弧爐系統(tǒng)中，2次濾波器選用三階濾波器為好，其它次選用二階單調(diào)諧濾波器。

　　2)高通(寬頻帶)濾波器，一般用于某次及以上次的諧波抑制。當(dāng)在電弧爐等非線性負(fù)荷系統(tǒng)中采用時(shí)，對(duì)5次以上起濾波作用時(shí)，通過參數(shù)調(diào)整，可形成該濾波器回路對(duì)5次及以上次諧波的低阻抗通路。

　　4 有源濾波器  

　　雖然無源濾波器具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)階段廣泛用于配電網(wǎng)中，但由于濾波器特性受系統(tǒng)參數(shù)影響大，只能消除特定的幾次諧波，而對(duì)某些次諧波會(huì)產(chǎn)生放大作用，甚至諧振現(xiàn)象等因素，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器(Active PowerFliter，縮寫為APF)。

　　APF即利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。它與無源濾波器相比，有以下特點(diǎn)：

　　a.不僅能補(bǔ)償各次諧波，還可抑制閃變，補(bǔ)償無功，有一機(jī)多能的特點(diǎn)，在性價(jià)比上較為合理;

　　b.濾波特性不受系統(tǒng)阻抗等的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn);

　　c.具有自適應(yīng)功能，可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化著的諧波，即具有高度可控性和快速響應(yīng)性等特點(diǎn)。

　　5  系統(tǒng)化綜合補(bǔ)償技術(shù)

　　近段時(shí)間提出的系統(tǒng)化綜合補(bǔ)償技術(shù)是解決電能質(zhì)量問題的"治本"途徑。對(duì)于穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓質(zhì)量問題有許多成熟的措施加以解決;但對(duì)于動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題，依靠傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償和常規(guī)的濾波裝置則不能有

　　效地解決，因?yàn)橹T如電壓跌落(sags)、浪涌(surge)、電壓脈沖(impulse)與瞬時(shí)供電中斷(outage)這類電能質(zhì)量問題持續(xù)的時(shí)間很短、變化很快，并且有的電能質(zhì)量問題還伴隨著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(tǒng))技術(shù)與配電系統(tǒng)應(yīng)用的延伸一DFACTS技術(shù)(又稱Custompower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IGCT，它比GTO具有更快的開關(guān)頻率，并且關(guān)斷容量已達(dá)到一定規(guī)模，因此DFACTS裝置具有更快的響應(yīng)特性。目前DFACTS裝置主要有：動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、配電系統(tǒng)用靜止無功補(bǔ)償器(D-STATCOM)、固態(tài)切換開關(guān)(SSTS)等。

　　STATCOM在SVC裝置基礎(chǔ)上，克服了由于呈恒阻抗特性，使得在電壓低時(shí)，無法提供所需的無  功支持，應(yīng)付突發(fā)事件的能力較弱;而且占地面積大，過多的SVC易引發(fā)系統(tǒng)振蕩的弊端，STATCOM的無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內(nèi)恒定，在電壓低時(shí)仍能提供較強(qiáng)的無功支撐，并且可從感性到容性全范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，使得其無功輸出相當(dāng)于同容量SVC的1.4～2倍;因STATCOM的靈活調(diào)壓，還可以大大減少變壓器分接頭的切換次數(shù)，從而減少分接頭故障次數(shù)，另外，STATCOM還可以抑制電壓閃變，提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情和已有的技術(shù)，發(fā)展STATCOM應(yīng)是解決我國(guó)電壓穩(wěn)定問題的有效手段，并且也是DFACTS技術(shù)發(fā)展的主要方向。

　　DVR則是目前保證對(duì)敏感負(fù)荷供電質(zhì)量非常有效的串聯(lián)補(bǔ)償裝置，因?yàn)樗ㄟ^自身的儲(chǔ)能單元，能在ms級(jí)內(nèi)將電壓跌落補(bǔ)償至正常值，因此是抑制動(dòng)態(tài)電壓干擾的有效補(bǔ)償裝置，它主要由儲(chǔ)能單元、DC/AC逆變器模塊、連接變壓器等部分組成，儲(chǔ)能容量可根據(jù)用戶電壓跌落統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定，逆變器的模塊一般采用由IGBT構(gòu)成三相全橋結(jié)構(gòu)，采用PWM調(diào)制方式，這種結(jié)構(gòu)控制靈活，便于分相補(bǔ)償。因而DVR與消除電壓跌落，提高大型綜合性敏感工業(yè)負(fù)荷的供電質(zhì)量方面有顯著的效果。

　　SSTS一般與D-STATCOM配合使用，用于保障由多回獨(dú)立饋線對(duì)重要負(fù)荷的供電質(zhì)量，當(dāng)饋線發(fā)生故障或電壓跌落時(shí)，利用SSTS的快速切換特性(切換速度不到半個(gè)周期)將重要負(fù)荷切換到由另一條饋線供電，切換期間D-STATCOM可向重要負(fù)荷提供1～2個(gè)周期的電能支撐。

　結(jié)語  

　　隨著電力電子與信息技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的滲透應(yīng)用，一些新型電力負(fù)荷對(duì)電能質(zhì)量的要求不斷提高，電能質(zhì)量已成為電力企業(yè)和用戶共同關(guān)心的課題。當(dāng)今威脅信息電力質(zhì)量的主要干擾除了諧波、電壓波動(dòng)外，更多為人們所關(guān)注的將是電壓暫降和短時(shí)斷電、電壓閃變等動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題;我們應(yīng)因地制宜，對(duì)癥下藥，在深入調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用FACTS和電力新技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)化地綜合補(bǔ)償，這將是今后解決電能質(zhì)量問題的最根本途徑。