电能质量问题与解决方法
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电压水平。 （ｅ）故障限流器（ＦＣＬ），由一个以脉宽调制 （ＰＷＭ）原理控制的电感模块和一个补偿电容并 联后，再与一个限流电感串联而成。改变脉冲的占 空比可以得到变化的阻抗，实现限流和串联补偿， 进而有效地改善配电网在故障期间的母线电压下陷 （Ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ）问题。 （ｆ）配电无功补偿器（ＤＳＴＡＴＣＯＭ），通过 控制由ＩＧＢＴ或ＧＴＯ组成的电压逆变器输出电压幅 值实现无功的双向传输，相应速度比ＳＶＣ要快， 用于动态无功补偿和系统功率因素的调整。 另外还有很多电力电子设备比如不间断电源 （ＵＰＳ）、固态开关等，所有这些装置与计算机、控制 技术紧密结合将有效治理电能质量问题，使得柔性 化交流输电系统的供电更加安全、清洁和可靠。 参考文献： １蒋平，赵剑锋，唐国庆．电能质量问题和治理 方法．江苏电机工程．２００５ ２章艺等．电能质量的分析与测量．测控技术．２０００
入电网的谐波电流限制在国家标准以内，必须进行
有效的滤波措施。 传统的滤波方式采用无源滤波器（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｆｉｌｔｅｒ），通过ＬＣ的阻抗一频率特性可以对某些频 率的谐波形成低阻抗通路从而起到滤波作用，无源 滤波器可以分为单调滤波器、高通滤波器等。但 是无源滤波装置有其局限性，比如不能动态补偿、 容易产生谐振等。基于电力电子技术的有源滤波器 （Ａｃｔｉｖｅ
ＧＢ／们４５４９—９３＜＜电能质量公用电网谐波＞＞中
关于公用电网谐波电压限制值如表１所示。 表ｌ
ｌ也州标称 电ｍ（ｋ、）
ｎ ３８ ６ １０ ３５ ６６ １１０
而电气设备额定工况的电压允许不平衡度和负序电
流则由各自标准规定。
公用电网谐波电压限制值
电雎总潴被 畸，坚，｝、１％）
５ ０ ４０ ４０
１
造成三相不平衡的主要原因有两类一类是大
１蝴或１１ａ盯１８０％）有规律或
随机地变化，即称为电压波动。 （ｃ）短ｍ］－ｍｉ＿电，持续时间在０．５个周期到３Ｓ的 供电中断。
行，而且会增加设备损耗等。 频率的调整原则是实现有功负荷动态输入与输出
的平衡。一般性方法有： （Ｉ）通过电网的一次和二次调频实现负荷和出力 的平衡维持频率水平，系统自动调频装置和自动减负 荷装置要能够及时、迅速投入出理事故。 （２）要做好日负荷曲线预测精度，使计划发电出 力与实际负荷偏差减小在一定范围内。电力系统需要 一定的旋转备用容量，一般要求达到１％～３％。 ２．３谐波 谐波主要是由非线性设备的使用引起的，这些
Ｐｏｗｅｒ
（３）采取有载电压可调的变压器调节电压变比实
现电压的调整。 ２．２频率偏差
１，电能质量的基本分类
电能质量按照其持续时间和产生原因可以分为 稳态电能质量问题和动态电能质量问题ｕ 持续时间较长（Ｉｍｉｎ以上），主要的类型是： （ａ）过电压和欠电压，持续时间ｌＩｌｌｉｎ以上，电
Ｊ。
ＧＢ／Ｔ１５９４５—１９９５《电能质量一电力系统频率
关键词：电能质量；电力电子；柔性交流输电系统
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｗｅｒ ｍｅｔｈｏｄｓ Ｋｅｙ
ａｌｅ
ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ
ｐｒｏｂｌｅｍｓ
ｈａｖｅ
ｒｅｃｅｉｖｅｄ
ｍｏｒｅ
ａｎｄ
ｍｏｒｅ
ｃｏｎｃｅｒｎｓ
ｉｎ
ｒｅｃｅｎｔ
ｙｅａｒｓ．Ｔｈｅ ｕｓｅｄ ｉｎ
ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ
ｐｏｗｅｒ
ａｒｅ
ｑｕａｌｉｔｙ ａｌｓｏ
ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｔｈｅｉｒ
ｃａｕｓｉｎｇ
ｒｅａｓｏｎｓ，ｈａｒｍ，ａｎｄｍａｎａｇΒιβλιοθήκη ｍｅｎｔｄｉｓｃｕｓｓｅｄ
ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｐｒｏｓｐｅｃｔ
ｏｆ
ｓｏｍｅ
ｍａｉｎ
ｄｅｖｉｃｅｓ
ＦＡＣＴＳ
ａｎｄ ＤＦＡＣＴＳ
ｓｉｍｐｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ
等。 调整电网电压偏差的—般性的措施主要有下面三 种： （１）就地进行无功功率的补偿，如投切电容器， 装设ＳＶＧ等。 （２）调整发电机的励磁电流使发电机增发无功功 率改善电网功率因数。
对允许注入不同电压等级母线的谐波电流， 在国家标准ＧＢ／Ｔ１４５４９—９３《电能质量公用电网 谐波》也作了相应规定。为把谐波电压畸变率和注
压大小超过或低于标称电压大小。 （ｂ）谐波与间谐波，一般用傅立叶级数分析谐
波。 动态电能质量是以暂态持续时间为主要特征， 主要有脉冲暂态和振荡暂态两种类型。主要的类型 是： （ａ）电压跌落（ｓａｇ）和电压上升（ｓｗｅｌｌ），一 般持续时间较短（０．５周期至Ｉｍｉｎ），电压有效值跌 落或上升至标称电压的ｌＯ％～９０％或ｌｌＯ％～１ ８０ ％。 （ｂ）电压波动与闪变，电压幅值在一定范围内 （通常为额定值的９００／０－Ｉ
２，电能质量国家标准相关论述
目前，我国已颁布了关于电能质量的六个国
家指标。分别是《供电电压允许偏差》、“电力系统
频率允许偏差》、《公共电网谐波＊、《三相电压允许 不平衡度》、《电压波动和闪变》、《暂时过电压和瞬
态过电压》。这些标准的指定与实施对我们国家的
电能质量监管、治理起到了积极作用。 ２．１电压偏差 ＧＢｌ２３２５～１９９０《电能质量一供电电压允许
容量非对称负荷的按入，如电力机车等；另一类是 电网的谐波造成三相不平衡‘２】。除此以外，系 统故障例如短路故障也会造成三相不平衡。 三相电压或电流不平衡会对电网和用户造成很 多危害，比如：（ａ）引起旋转电机附加发热和振 动。（ｂ）零序电流会使保护装置误动作，干扰通
符次ｅ婿波电赝禽柏率 倚次谐波 惜改ｉ甫浊
４０ ３ ２ ３ ２ ２ ４ ２．４ Ｊ ６ ２ ０ ｌ ６ ｌ ６ ｌ ２ １．２ ０８
０
３ ０ ２０
偏低将使异步电动饥转速阿氐从而影响产品质量等
万 方数据
工程论坛
中国科技信息２００５年第２０期
ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＧ＂－ＩＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｏｃｔ．２００５
允许偏差》对电网频率偏差作了若干规定： （１）３００万ＫＷ以上的电力系统频率偏差不得超 过±０．２Ｈｚ。 （２）３００万Ｋｗ以下的小容量电力系统频率偏差
稳态电能质量是以波形畸变为主要特征，一般
Ｆｉｌｔｅｒ）以其优良的技术优势，
良好的补偿特性成为谐波治理的有效手段。 ２．４电压波动与闪变 电压波动与闪变主要是由冲击性功率负荷引起 的，如电力牵引机、炼钢电弧炉、电弧焊机和轧钢 机等。这些非线性、不平衡冲击性负荷产生的有功 和无功功率会随机或者周期性的变动，有功和无功 的剧烈变化将会使电压产生周期性或随机的变化，
设备包括敏感陛的电力电子设备、整流器和一些诸如 空调、电视机的家用电器等。谐波将使电网母线电压
产生畸变影晌供电质量，使电网和电容器产生谐振， 影响通讯干扰设备正常工作等。
偏差》规定电力系统在正常运行情况下，用户受电 端电压允许偏差大小的标准是：
（１）３５ＫＶ及以上用户端供电电压允许值为额 定电压的一５％～５％。 （２）１０ＫＶ及以下高压供电及低压用电电压允 许值为额定电压一７％～７％。 （３）低压照明用户为额定值的～１０％～５％。 —般来说造成电网电压偏差的最主要原因是无 功功率的传输。另外，电力电容器的投切对母线电 压偏差的影响也是十分大的。电压偏差产生的危 害是很明显的，电压偏高将损坏绝缘设备，电压
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
讯。（ｃ）变压器的三相负荷不平衡会使负荷较大的一 相绕组过热导致寿命缩短和发热。 改善三相不平衡的措施主要有： （１）将不对称负荷分散接到不同供电点，避 免集中连接。 （２）对于单相负荷，可以进行适当的切改负 荷。 （３）装设动态无功补偿装置和单相动态补偿 器以及消谐装置。
系统潮流与无功、补偿谐波与电压跌落以及调节功 率因素等，实现电力系统输电的优化，目前国内 外已经有相关的设备研制和投入运行，ＤＦＡＣＴｓ技
ｑｕａｌｉｔｙ；ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ；ＦＡＣＴＳ
近年来，非线性、冲击性和不对称负荷造成 的诸如电压波动、电压陕落、谐波等电能质量问题 引起了广泛的关注。电能质量的下降造成了巨大的 经济损失，也使得用户侧的敏感性用电设备不能正 常工作。长期以来，人们对电能质量的关注局限于 电压与频率上，现代社会电力电子设备的大量使用 使得谐波、电压波动、电压骤升骤降等危害更大， 电能质量也早已经超出了电压与频率的范畴。
工程论坛
中国科技信息２００５年第２０期
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电能质量问题与解决方法
吴小丹１王一鸣卜２ （１．东南大学电气工程系２ １ ００９６ ２．常州供电公司２
摘 ＤＦＡＣＴＳ设备的应用前景。
１
５００５）
要：近年来电能质量问题受到了越来越多的关注。本文讨论了电能质量问题的分类、产生原因、危害和解决方法。文章也简单介绍了一些ＦＡＣＴＳ和
５
术则是在配电系统应用的延伸，该技术以ＩＧＢＴ为
核心，开关频率更高，关断容量也更大，应此其 相应速度也更快。 目前用于ＦＡＣＴＳ和ＤＦＡＣＴＳ的主要装置有： （ａ）有源滤波器（ＡＰＦ），有串联型（Ｓｅｒｉｅｓ ＡＰＦ）和并联型（Ｓｈｕｎｔ ＡＰＦ）之分。并联型 ＡＰＦ用于抑制谐波、无功补偿、电压闪变和电流 不平衡。串联型ＡＰＦ串接于电力系统中用于抑制 电压波形畸变、电压跌落与上升以及电压不平衡 等，保证向用户侧提供可靠的供电电压。而将串 联型和并联型有源滤波器相互优势结合一起则组成 了统一电能质量控制器（ＵＰＱ Ｃ）。 （ｂ）静止无功发生器（ＳＶＧ），通过ＰＷＭ （Ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）整流电路中对ｓＰＷＭ 波基波分量的相位和幅值进行调制，可以实现动态 的无功补偿。 （Ｃ）配电静止无功补偿器（ＤＳＶＣ），包括了 晶闸管控制电抗器（ＴＣＲ）和晶闸管投切电容器 （ＴＳＣ），通过控制晶闸管的导通角进行动态无功 补偿，和无源滤波器（ＰＦ）一起可以用于抑制冲 击性负荷如电弧炉产生的电压波动。 （ｄ）动态电压恢复器（ＤＶＲ），通过核心器
