高压配网直挂式电能质量混合补偿技术及应用研究

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摘要：随着社会经济的高速发展，社会对电能的需求不断增大，并且电能质量问题也越来越受到人们的关注，其成为保证社会发展和进步的前提和基础。基于此，本文主要针对了目前的高压配网中存在的质量问题进行了分析，对目前常用的治理技术进行了研究，得出采用电能质量混合补偿技术对于电能质量的改善有着重要的作用，并提出了一种直挂式的电能质量混合补偿装置，以为相关人士提供借鉴。

关键词：电能质量；高压配网；直挂式；混合补偿技术

中图分类号：R363文献标识码： A

前言

随着科学技术的发展，电力系统也得到了快速的发展，并在最近几年内加大了改革的力度，运用了诸多的新设备和新技术，以期对社会提供更高质量的电力资源，但由于社会对电能的需求不断增大，使得电网的负荷也在不断增大，加上一些新新设备和技术的运用，这使得一些非线性特性给电网的运行带来了较大的压力，从而导致各类故障出现。以下本文就主要提出一种高压配网直挂式电能质量混合补偿技术，以提高配网中的电能质量，从而为社会提供更优质的服务。

一、相关概述

（一）电能质量

电能质量是电力系统为社会大众提供电能的质量，这是体现电力企业优质服务的主要指标。通常来说，理想的电能是对称的正弦波，即电能质量最好，但是电能在传输过程中会受到各种因素的影响导致损耗而影响其质量。较为科学的衡量电能质量主要从频率、波形、电压等方面来评价，从一般人的角度出发理解电能质量就是优质的供电，其中不仅仅包含了优质的电流和电压，同时也包含了优质的供电和用电[1]。

（二）电能质量问题

虽然说理想的电能是完美的正弦波，但是那仅存在于理论当中，实际情况中，有很多因素会导致电能的波形受到影响而出现偏离，使得电能电压值以及频率会出现较大的改变，这即是我们所说的电能质量问题。从广义来看待电能质量问题，就是指电力设备异常运行或者出现故障而导致的电流、电压、频率等出现偏差的现象[2]。

（三）无功功率

目前社会上的用电设备都基本上采用的是电磁感应原理设计的，如变压器、电动机等，要想将电能快速的转化为人们需要的机械能就必须要建立一个交变磁场，而无功功率就是建立交变磁场以及感应磁通所需要的电功率，虽然说是无功功率，但它并不是真正意义上的无功，它的功并不是直接的转换为机械能或者热能，仅为转换机械能或者热能提供了前提条件[3]。

（四）功率因数

功率分有功功率和无功功率，这在以上论述中已提到，用电设备在使用过程中，不仅会消耗有功功率，同时也会消耗无功功率，功率因数就是反映的是用电设备在用电工程中消耗的有功功率和视在功率的比值，这个比值是衡量电力系统尤为重要的技术经济指标，功率因数高则说明该用电设备可用性好，反之则低。

二、高压配网直挂式电能质量混合补偿技术

为了进一步的提高电网中电能的质量，供电企业也采取很多方式，如采用新设备和新技术，针对目前电能质量治理技术中存在的缺陷，尤其是高压配网中的电能质量处理问题，本文提出了一种高压配网直挂式电能质量混合补偿技术。

（一）HVSHC结构

HVSHC的结构如图1所示：

图1 HVSHC拓扑结构图

结构中，Us表示的是电源电压，is代表的是电流，Zs表示的是阻抗。HVSHC主电路主要包含了3个部分，最左边SVG主要由多个H桥串联形成，iG表示的是SVG输出电流，La、Lb、Lc是三相连接电抗，其中的Ca1、Ca2、Ca3、…、Can与Cb1、Cb2、Cb3、…、Cbn和Cc1、Cc2、Cc3、…、Ccn表示的是各相H桥直流支撑电容，结构的中间是固定的补偿支路，其由电抗和电容构成，固定补偿支路还具有的LC滤波器的功能，iF表示的是它输出的电流，结构图的右边是TCR支路，主要由相控电抗器与可控阀体组成，三角连接方式，其输出的电流是iT，TCR支路和固定补偿器组成SVC[4]。

（二）混合补偿

混合补偿的过程如下：在电路中的点1处是无功功率控制对象，其能够控制TCR支路，从而可以对1点处的负序补偿以及无功补偿，同时SVG还能够利用3点处无功电路对SVC补偿后的不足再次进行补偿。如果需要对电路中进行谐波补偿，将对2点处进行控制，使之形成一个开环路，则可以实现对TCR谐波以及电路负载补偿的目的，这主要是因为在2点处是谐波治理的对象，并且固定补偿器同时也具有LC滤波的功能，其能够将一些谐波进行清除，从而为SVG就可以对固定补偿器支路构成的K次滤波器意外的次谐波进行补偿。总体来说，补偿装置能够对相应的部位进行控制，SVC能够对一些处于稳定或者变化慢的无功功率进行补偿，而SVG仅补偿SVC不足或者无法及时补偿的无功功率进行补偿，其中SVC负责整个负序电流补偿，SVG则不负责这部分内容，但采用星形接线方式，能够极大的建设SVG复杂度和容量，使其较好的完成高压配网电能质量的补偿工作。

三、高压配网直挂式电能质量混合补偿装备的应用案例

某铸锻厂的35kv母线存在着负载冲击大、短路容量小的问题，当该厂电弧群运行时，会直接引起电能功率因素低、谐波含量大、三相严重失衡、闪变大等较为严重的问题。通过调查发现，该厂的电弧炉谐波电流大部分是2~7次，其中的2、3、4含量最多，这主要是由于TCR运用正负半波不对称触发方式，所以会产生2、3次低次谐波。解决的方案是将固定补偿支路分成了2次、3次支路，2次支路和3次支路分别采用C型阻尼滤波器和二阶减幅高通滤波器。经过处理后在功率方面的效果如下：补偿装置在投入运行前，该厂的各项总功率因数平均值都保持在0.85上下，并且各相的功率因素波动存在明显的差异，但总体都保持在0~0.9间，当补偿装置投入运行后，各相功率因素都得到了提高，最高能够达到1，并且各相功率因数波动得到了较大的改善；而在总畸变率的观察上，由于补偿装置的使用，使原来的畸变率从原来的3.8%降低到了2.0%，整厂的总体电流畸变值也从原来的10.0%降低到4.0%，电流畸变情况也得到了较大的改善，这些补偿后的数据都符合了国家相关的技术标准，这说明HVSHC的运用能够对该厂的电力系统供电质量进行良好的补偿，极大的提高了电能质量，从而为该铸锻厂的日常生产提高了良好的基础[5]。

四、结束语

目前随着社会经济的发展，各个企业的用电需求在不断的增大，给电力系统的运行带来了极大的挑战，目前我国的电网中普遍都存在着功率因数低、谐波含量大、负序电流高等问题，尤其是在高压配网中，这类问题更加突出，为了能够进一步的改善这类问题，提高电能质量，本文就简单的分析了一种高压配网直挂式电能质量混合补偿技术，分析了该补偿技术所要运用到的设备的流程，并通过一个实例来进一步的说明该补偿技术的应用效果，从应用结果来看，其能够改善上述提到的相关问题，为企业的日常经营奠定良好的基础。

参考文献：

[1] 张定华,王卫安,刘华东等.直挂式高压配网电能质量一体化治理技术及其应用[J].电工技术学报,2013,28(7):243-251.

[2] 周福林,李群湛,邱大强等.基于混合补偿的同相牵引供电系统[J].铁道学报,2012,34(1):19-23.

[3] 刘霞.高压配网直挂式电能质量混合补偿技术及其应用[J].中国高新技术企业,2014,(19):69-70.

[4] 张明.配电网混合式动态无功补偿技术的研究[D].大连理工大学,2011.

[5] 孙辉,邹积岩等.配电网实用谐波抑制与无功功率补偿技术[C].//第八届全国"智能化电器及应用"学术年会暨"2005年配网自动化和变电站自动化"论坛论文集.2011:289-293.