沖擊負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)的影響

1、沖擊負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)的影響摘要：廣西是鋁礦工業(yè)重要生產(chǎn)聚集區(qū)，同時(shí)也有以高鐵等交通工具的電力機(jī)車，這些對(duì)于電網(wǎng)都是沖擊負(fù)荷。為加強(qiáng)沖擊負(fù)荷接入電網(wǎng)時(shí)加強(qiáng)穩(wěn)定性和可靠性，解決其產(chǎn)生的電壓波動(dòng)、諧波等問題，根據(jù)查找文獻(xiàn)和對(duì)自己電力系統(tǒng)的理解，提出了相應(yīng)控制手段。采用增強(qiáng)器分析無(wú)功、電壓波動(dòng)，討論測(cè)波法在分析諧波的運(yùn)用，并提出無(wú)功補(bǔ)償對(duì)穩(wěn)定電壓波動(dòng)、治理諧波的的必要性。關(guān)鍵詞：沖擊負(fù)荷電壓波動(dòng)諧波無(wú)功補(bǔ)償引言傳統(tǒng)意義上的沖擊負(fù)荷包括軋鋼機(jī)、 電弧爐和電坪機(jī)等，在廣西區(qū)內(nèi)，還應(yīng)該包括大型電解鋁廠和高鐵電力機(jī)車等。沖擊負(fù)荷由于自身的隨機(jī)性、間歇性和大負(fù)荷性，具接入電網(wǎng)時(shí)，產(chǎn)生的過載、諧波、電壓等問題，會(huì)給

2、良好電能質(zhì)量構(gòu)成嚴(yán)重威脅。當(dāng)眾多沖擊負(fù)荷一起并入電網(wǎng)，由于其基本上都是非線性負(fù)荷，它們之間復(fù)雜的電力聯(lián)系和沖擊范圍是難以直觀估計(jì)和展現(xiàn)的。有效分析沖擊負(fù)荷接入對(duì)區(qū)域電網(wǎng)產(chǎn)生的影響和找到相應(yīng)治理措施，是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和可靠電能質(zhì)量的重要措施。一、電壓波動(dòng)電壓是電網(wǎng)供電質(zhì)量的重要指標(biāo)， 在額定電壓下向用戶供電，是供電可靠性應(yīng)有之意。 在實(shí)際運(yùn)行中， 隨著沖擊負(fù)荷不斷接入，其時(shí)變性和沖擊性，會(huì)造成電力系統(tǒng)電壓波動(dòng)，波動(dòng)范圍增大，甚至超出電能質(zhì)量要求的范圍。電壓穩(wěn)定性， 是指正常運(yùn)行情況下或遭受干擾后電力系統(tǒng)維持所有母線電壓在可以接受的穩(wěn)態(tài)值的能力20電力系統(tǒng)遭受沖擊負(fù)荷接入的小干擾影響后，其控

3、制電壓穩(wěn)定能力主要由沖擊負(fù)荷特性、各種連續(xù)控制盒指定時(shí)刻離散控制所決定。系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的判定依據(jù)是，在給定運(yùn)行情況下系統(tǒng)中每個(gè)母線，母線電壓數(shù)值能隨著注入無(wú)功功率的增加而升高。若至少一個(gè)母線電壓，沒有隨著母線注入無(wú)功功率而升高，則說明該系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定。對(duì)于沖擊負(fù)荷的電壓波動(dòng)研究， 可根據(jù)戴維南定理，供電系統(tǒng)有電路開路電壓和串聯(lián)阻抗的等效電路參數(shù)構(gòu)成；負(fù)荷由復(fù)阻抗Z=?+?表示,?利肖耗系統(tǒng)有功功率，？?捎耗系統(tǒng)無(wú)功功率。圖1等效電路分析電壓，可用增強(qiáng)器動(dòng)態(tài)注入和輸出方法3。增強(qiáng)器主磁鐵電源輸出電流為周期脈沖源， 脈沖波形形似指數(shù)曲線，其電流返回段曲線可不作嚴(yán)格要求。圖2增強(qiáng)器主磁鐵電流曲線器增

4、強(qiáng)器的電源在一個(gè)周期內(nèi)的波形可表小為：?=?+B?t-。(式1-1)由圖1等效電路， 根據(jù)動(dòng)態(tài)電路的三要素法可計(jì)算出電流變化規(guī)律性:it=C-C?t+(D-D夕?-0)?t-8)(式1-2)Q=UIsina（式1-3）由式(1-2)、(1-3)可知,負(fù)荷波動(dòng)會(huì)出現(xiàn)電流波動(dòng)，電流波動(dòng)則引起無(wú)功功率變動(dòng)。-?+?2I、U=?+?1式1-4）在電力系統(tǒng)中， 一般？?？?，由式1-4可知，無(wú)功功率變動(dòng)將引起電壓變動(dòng)。一般來(lái)說， 沖擊負(fù)荷的感性無(wú)功變動(dòng)量呈周期性變化，則會(huì)引起供電電壓周期性的波動(dòng)。其波動(dòng)范圍會(huì)超過額定電壓值范圍或不在國(guó)標(biāo)允許標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。為保證沖擊負(fù)荷接入電力系統(tǒng)后能夠長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定、可

5、靠地運(yùn)行，必須在增強(qiáng)器投用的同時(shí)，進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償4。二、諧波分析沖擊負(fù)荷基本上都是非線性負(fù)荷， 其接入電力系統(tǒng)時(shí)，不可避免的帶來(lái)諧波污染問題，并在局部地區(qū)向整個(gè)電網(wǎng)擴(kuò)散。為構(gòu)建綠色電網(wǎng)，消除或抑制沖擊負(fù)荷帶來(lái)的諧波影響，對(duì)諧波的分析研究是一項(xiàng)重大課題挑戰(zhàn)。建立沖擊負(fù)荷的模型， 可采用電能質(zhì)量分析儀，對(duì)沖擊負(fù)荷每個(gè)測(cè)量點(diǎn)三相電壓、電流有效值進(jìn)行測(cè)量，沖擊負(fù)荷模型用一個(gè)可控電流源表示模擬沖擊負(fù)荷的功率變動(dòng)5o基于得到的電流實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可在Matlab中利用擬合方法得到電流擬合函數(shù)，進(jìn)而在PSCA葉建立向節(jié)點(diǎn)注入受控?cái)M合電流自定義模型6。將沖擊負(fù)荷模型接入等值電網(wǎng)， 分析公共耦合節(jié)點(diǎn)的諧波電流、諧波

6、電壓并換算成國(guó)標(biāo)允許比較值，進(jìn)行諧波分析。根據(jù) 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波 的規(guī)定，諧波電流應(yīng)按最小短路容量及負(fù)荷分量換算。 確定最小短路容量、 國(guó)標(biāo)基準(zhǔn)短路容量、用戶用電協(xié)議容量、公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量。對(duì)高次諧波電流允許值進(jìn)行換算，對(duì)仿真電流做FFT分析。 通過允許值和仿真值經(jīng)行比較， 可得到仿真值是否會(huì)超過允許值，并做出相應(yīng)結(jié)論。對(duì)高次諧波電壓允許值進(jìn)行換算， 對(duì)仿真電壓做FFT分析。 通過高次諧波電壓含有率、 電壓總諧波畸變率和國(guó)標(biāo)規(guī)定限值對(duì)比，可得到相應(yīng)結(jié)論。根據(jù)電能質(zhì)量電壓運(yùn)行波動(dòng)和閃邊規(guī)定，對(duì)于隨機(jī)性不規(guī)則的電壓波動(dòng)，35kV電壓等級(jí)波動(dòng)范圍為2%35220kV電壓等級(jí)波動(dòng)范圍為1.

7、5%通過計(jì)算得公共連接點(diǎn)電壓波動(dòng)百分值國(guó)標(biāo)值對(duì)比，可得出沖擊負(fù)荷帶來(lái)的諧波影響是否允許其接入電力系統(tǒng)。短路容量大，基波和諧波短路阻抗小，注入電網(wǎng)相同的諧波電流時(shí)，此諧波電流在較小的諧波阻抗上，產(chǎn)生的諧波電壓較小；同樣的無(wú)功變化量引起的電壓波動(dòng)也相應(yīng)的變小。一股較高電壓等級(jí)母線的短路容量比低電壓等級(jí)大，具有承擔(dān)較大諧波和無(wú)功變化的能力，因此當(dāng)某一地區(qū)含有較多沖擊負(fù)荷時(shí)，對(duì)于新投入的沖擊性負(fù)荷，可以適當(dāng)提高其接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)7。三、解決辦法對(duì)沖擊負(fù)荷接入電力系統(tǒng)帶來(lái)的諧波的問題，可提出以下幾點(diǎn)解決辦法：3.1加裝SVC肖除電壓波動(dòng)保持整個(gè)系統(tǒng)從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率恒定，沖擊負(fù)荷無(wú)功負(fù)荷引起的電壓波

8、動(dòng)限制在國(guó)標(biāo)允許范圍之內(nèi)。SV3以有效消除電壓波動(dòng)和諧波問題，但當(dāng)沖擊負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)影響較小時(shí)，僅裝設(shè)濾波裝置即可。3.2提高沖擊負(fù)荷接入電壓等級(jí)較高電壓等級(jí)母線的短路容量比低電壓等級(jí)大，具有承擔(dān)較大諧波和無(wú)功變化能力，當(dāng)某一地區(qū)有較多新投入沖擊負(fù)荷時(shí)，可適當(dāng)提高其接入電壓等級(jí)。3.3加裝治理設(shè)備采用濾波裝置就近吸收沖擊負(fù)荷產(chǎn)生的諧波，以減少其注入電網(wǎng)的諧波電流，是抑制諧波的一種有效措施,加裝濾波器是治本的辦法， 它使諧波源對(duì)電網(wǎng)影響就地消除，企業(yè)大多將無(wú)源濾波裝置或有源濾波器并接在負(fù)荷進(jìn)線側(cè)來(lái)濾除諧波8-9。結(jié)語(yǔ)隨著在廣西地區(qū)工業(yè)發(fā)展， 特別是大型鋁礦工業(yè)不斷投產(chǎn)和高鐵應(yīng)運(yùn)而生，廣西電力系統(tǒng)

9、將面臨大規(guī)模沖擊負(fù)荷帶來(lái)的電壓波動(dòng)、 諧波污染等一系列穩(wěn)定性和可靠性挑戰(zhàn)，這需要科研人員投入更多精力為解決這一重大課題做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn):1胡偉，查曉明，孫建軍.多諧波源網(wǎng)絡(luò)諧波源建模與諧波疊加仿真J.中國(guó)電力，2006,39(3):61-65.2王錫凡，方萬(wàn)良，杜正春.現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析.北京：科學(xué)出版社,2012.3張?chǎng)L,張鵬，仝猛.沖擊負(fù)荷引起的配電網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)J.中國(guó)農(nóng)村水利水電,2001,7:35-37.4劉岸杰，宋伶俐.沖擊負(fù)荷引起的配電網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)分析及仿真J.華中電力，2004,14(4):17-19.5顧丹珍，艾羊，陳陳，等.沖擊負(fù)荷實(shí)用建模新方法J.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006,30(20):10-14.6彭卉，鄒舒，付永生.沖擊負(fù)荷接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量分析與治理方案研究J.2007,42(1):54-61.7張曉薇，李振國(guó).電氣化鐵路接入電力系統(tǒng)220kV?口110kV供電電壓等級(jí)的研究J.電力系