电能质量的衡量标准及提高提高电能质量的方法

        电能是国民经济和人民生活极为重要的能源,它作为电力部门向用户提供的由发电、供电、用电三方面共同保证质量的特殊商品,其质量的好坏越来越受到关注。电能质量的技术治理与控制是改善电能质量的有效方法,也是优质供用电的必要条件。

一、电能质量的衡量指标
1、电压质量
        指实际电压与理想电压的偏差,反映供电企业向用户供应的电能是否合格。这里的偏差应是广义的,包含了幅值、波形和相位等。这个定义包括了大多数电能质量问题,但不包括频率造成的电能质量问题,也不包括用电设备对电网电能质量的影响和污染。
2、电流质量
        反映了与电压质量有密切关系的电流的变化, 电力用户除对交流电源有恒定频率、正弦波形的要求外,还要求电流波形与电压同相位以保证高功率因数运行。这个定义有助于电网电能质量的改善,并降低线损, 但不能概括大多数因电压原因造成的质量问题。

二、电能质量的影响因素
1、电力负荷构成的变化
        目前, 电力系统中存在大量非线性负荷: 大规模电力电子应用装置( 节能装置、变频设备等) ,大功率的电力拖动设备、直流输出装置、电化工业设备( 化工、冶金企业的整流) 、电气化铁路、炼钢电弧炉( 交、直流) 、轧机、提升机、电石机、感应加热炉及其它非线性负荷。
2、大量谐波注入电网
        含有非线性、冲击性负荷的新型电力设备在实现功率控制和处理的同时,都不可避免地产生非正弦波形电流, 向电网注入谐波电流,使公共连接点( PCC) 的电压波形严重畸变,负荷波动性和冲击性导致电压波动、瞬时脉冲等各种电能质量干扰。
3、电力设备及装置的自动保护和正常运行
        大型电力设备的启动和停运、自动开关的跳闸及重合等对电能质量的影响,使额定电压暂时降低、产生电压波动与闪变, 对电能质量也会产生影响。

三、提高电能质量的方法
1、中枢调压
        电力系统电压调整的主要目的是采取各种调压手段和方法,在各种不同运行方式下,使用户的电压偏差符合国家标准。但由于电力系统结构复杂、负荷众多,对每个用电设备的电压都进行监视和调整,既不可能也无必要。
        电力系统电压的监视和调整可以通过对中枢点电压的监视和调整来实现。所谓中枢点是指电力系统可以反映系统电压水平的主要发电厂和变电站的母线,很多负荷都由这些母线供电。若控制了这些中枢点的电压偏差,也就控制了系统中大部分负荷的电压偏差。
        除了对中枢点进行调压, 还可以进行发电机调压、调压器调压等,实现对电力系统电压的稳定,从而提高电能质量。
2、谐波抑制
        增加换流装置的相数换流装置是供电系统主要谐波源之一。理论分析表明,换流装置在其交流侧与直流侧产生的特征谐波次数分别为p k+ 1 和p k( p 为整流相数或脉动数,k 为正整数) ,当脉动数由p = 6 增加到p = 12 时,其特征谐波次数为可以有效清除的幅值较大的低频项,从而大大地降低了谐波电流的有效值。
(1)无源滤波器
        无源滤波补偿装置,主要由滤波电容器、滤波电抗器、无感电阻和控制保护系统组合而成。当电感与电容串联形成串联谐振,对基波呈容性,电容对基波频率产生无功功率补偿,对谐波形成低阻抗,让谐波流入滤波器。
        特点:针对用户系统专门设计制造,设有滤除 5 次、7 次、11 次、13 次等特征谐波支路和高通滤波支路,滤波效果突出。
(2)有源滤波器
        有源电力滤波装置的基本原理是从电网中检测出谐波电流,经内部芯片快速计算、分析、比较,控制主功率单元产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流,从而使电网电流只含基波成分。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响,有源滤波器是现代谐波治理中,最有效的方法之一。
        特点:滤除范围广,可以滤除多种频率的谐波;反应速度快,可以达到实时的,动态的滤除;可以对系统中的谐波完全的吸收,不受系统阻抗的影响。

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