電能質(zhì)量技術(shù)及控制

我們在生活和生產(chǎn)中曾經(jīng)遇到過諸如下面的一些問題:電容補(bǔ)償裝置不能正常運(yùn)行：電容經(jīng)常壞,老是燒保險,接觸器換了一批又一批…主開關(guān)經(jīng)常跳閘:影響正常生產(chǎn)，損失大把鈔票啊…收到供電局的電費(fèi)單一看，其中有一項(xiàng)是功率調(diào)整電費(fèi),又多花了不少錢，心疼…變壓器容量不小,負(fù)載也不太大,怎么容量還是不夠,增容費(fèi)用很高，又要掏銀子…電壓總是不穩(wěn)定…哪里來的干擾，計算機(jī)都不能正常工作…日光燈不停的閃爍，鎮(zhèn)流器也燒毀了…自動控制裝置不再聽話，經(jīng)常誤動作…燒電機(jī)…自動化設(shè)備的控制系統(tǒng)經(jīng)常出故障…?供電公司說我們諧波超標(biāo)給我們開了一張限期整改通知單…?上了補(bǔ)償濾波裝置（高壓側(cè)），變壓器溫升怎么還這么高呀…以上這些均由電力質(zhì)量問題引起,電能是現(xiàn)代人類生產(chǎn)和生活中使用的最普遍也最不可或缺的能源形式。電能的質(zhì)量問題直接關(guān)系到整個社會的進(jìn)步與發(fā)展.如果您的配電設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障，請您關(guān)注電能質(zhì)量（諧波）問題；如果您的電費(fèi)單中有功率調(diào)整電費(fèi)，請您關(guān)注智能無功補(bǔ)償技術(shù)！關(guān)于電能質(zhì)量問題電能可以方便的通過各種不同的用電器方便、高效率、可靠的轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、熱能、光能、化學(xué)能等形式以供消費(fèi).一、理想的電能供應(yīng)形式在理想的電力系統(tǒng)中，電能是以單一恒定的頻率（50Hz或60Hz）和正弦波形，按規(guī)定的電壓水平向用戶供電,即理想的電能供應(yīng)形式應(yīng)滿足：單一恒定的電網(wǎng)標(biāo)稱頻率50Hz：功率平衡,不中斷規(guī)定的若干電壓等級配電系統(tǒng)一般為110kV,35kV，10kV,380V/220V理想的正弦波形電壓電流同相位，無其他頻率成份三相系統(tǒng)的平衡幅度相同，相位互差120度。二、實(shí)際導(dǎo)致供電模式非理想的因素電能質(zhì)量(PowerQuality-PQ)就是指電能的優(yōu)劣程度，電能質(zhì)量問題就是造成設(shè)備不能正常工作的各種電力問題，即任何出現(xiàn)的電壓、電流以及頻率偏移導(dǎo)致的用戶設(shè)備損壞或運(yùn)行不正常的電能問題。通常導(dǎo)致供電波形不理想的因素為：電力供應(yīng)方的因素設(shè)備因素技術(shù)因素管理因素?電力用戶方的因素?非線性負(fù)荷：如整流器、逆變器、靜止無功補(bǔ)償裝置、變頻器、高壓直流輸電設(shè)備等；沖擊性負(fù)荷：如電弧爐、軋機(jī)等；負(fù)荷不平衡：如電力機(jī)車?外在因素：?自然災(zāi)害，雷電、風(fēng)雪、鳥害…?人為因素，恐怖活動三、電能質(zhì)量問題分類電能質(zhì)量問題一般可以分為以下幾類：供電中斷;電壓偏差；頻率偏差;三相不平衡；電力諧波（這是所有電能質(zhì)量問題中最常見的一種）；電壓波動與閃變；電壓暫降與暫升;…電能質(zhì)量指公用電網(wǎng)對電力用戶的供電電壓質(zhì)量和電力用戶對公用電網(wǎng)的干擾水平。公用電網(wǎng)對電力用戶的供電電壓質(zhì)量一般用電壓頻率、諧波電壓、電壓偏差、電壓波動和閃變、三相電壓不平衡度、電壓凹陷、電壓凸起、電壓中斷、電壓脈沖和振蕩等參數(shù)描述。電力用戶對公用電網(wǎng)的干擾水平一般用諧波電流、無功波動、有功沖擊、三相不平衡功率等參數(shù)描述.四、波形畸變實(shí)際上，系統(tǒng)中存在很多非線性負(fù)荷導(dǎo)致了電壓電流波形發(fā)生畸變。下圖給出了非線性電阻引起電流畸變的原理圖。非線性電阻非線性電阻非線性電阻引起的電流畸變根據(jù)傅立葉分析可以知道，非正弦波可以分解為一個基波頻率的正弦波和多個整數(shù)倍基波頻率的正弦波之和,這些整數(shù)倍基波頻率的正弦波就是我們所說的諧波.即：

+++++++++150Hz（h=3）250Hz（h=5）350Hz（h=7）450Hz（h=9）550Hz（h=11）650Hz（h=13）畸變波形的Fourier級數(shù)表示：直流分量、基波、諧波五、電能質(zhì)量問題帶來的危害1、諧波對各種設(shè)備的危害（1）變壓器：電流諧波將增加銅損、鐵損,使變壓器溫度上升，影響其絕緣能力，并造成容量裕度減小.諧波也可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振,及引起鐵心磁通飽和或歪斜，而產(chǎn)生噪聲.（2）電動機(jī):輸出諧波對電動機(jī)的影響主要有，引起電動機(jī)發(fā)熱，導(dǎo)致電動機(jī)的額外升溫，電動機(jī)往往要降額使用,由于輸出波形失真，增加電動機(jī)的重復(fù)峰值電壓，影響電動機(jī)的絕緣，諧波還會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動，以及噪聲增加。（3）電力電容器組：一般電容器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范最大電流只允許35％的超載，但實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于諧波的影響，常發(fā)生嚴(yán)重過載。因而導(dǎo)致過熱、增加介電質(zhì)的應(yīng)力，會發(fā)生振動短路、過電流及產(chǎn)生噪聲.（4）開關(guān)設(shè)備：由于諧波電流的存在，開關(guān)設(shè)備在起動瞬間產(chǎn)生很高di/dt的電流變化率，致使增加暫態(tài)恢復(fù)電壓的峰值，以致破壞絕緣。（5）保護(hù)電器:電流中含有諧波，必產(chǎn)生額外的轉(zhuǎn)矩,改變電器的動作特性，以致引起誤動作。（6）計量儀表：電能表等計量儀表,因諧波而會造成感應(yīng)轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生額外的電磁轉(zhuǎn)矩，引起誤差，降低精確度.（7）電力電子設(shè)備:在多種場合,電子設(shè)備常會產(chǎn)生諧波的電流源,且很容易感受諧波失真而誤動作.（8）其他還有如照明設(shè)備、通信設(shè)備、電視及音響設(shè)備、電腦設(shè)備、載頻遙控設(shè)備等都容易受諧波的干擾而影響其正常的工作或減少其使用壽命。2。電壓偏差的危害（1）對用電設(shè)備的危害用電設(shè)備設(shè)計在額定電壓時性能最好、效率最高、發(fā)生電壓偏差時、其性能和效率都會降低，又得還會減少使用壽命。電壓偏差超過一定范圍，設(shè)備會由于電壓或過電流而損壞。（2）對電網(wǎng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的危害交流輸電有個同步運(yùn)行穩(wěn)定問題，輸電線的輸送功率受穩(wěn)定極限的限制，特別是小擾動下的靜態(tài)穩(wěn)定功率極限與電網(wǎng)運(yùn)行電壓有很大的關(guān)系，電壓越低，功率極限超低，越是容易發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。電網(wǎng)缺乏無功功率,運(yùn)行電壓低，有可能產(chǎn)生電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象，造成電網(wǎng)電壓崩潰.同步運(yùn)行穩(wěn)定的破壞或電壓不穩(wěn)定都是嚴(yán)重的電力系統(tǒng)事故，會造成大量負(fù)荷停電及系統(tǒng)瓦解等十分嚴(yán)重的后果。電網(wǎng)電壓過低或無功功率遠(yuǎn)距離流動，都會增大電網(wǎng)的線損（有功功率損耗），提高了用電成本..頻率偏差對系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響（1）對用電負(fù)荷的影響產(chǎn)品質(zhì)量沒有保障。降低勞動生產(chǎn)率。使電子設(shè)備不能正常工作,甚至停止運(yùn)行.（2）對系統(tǒng)的影響降低發(fā)電機(jī)組效率，嚴(yán)重時可能引發(fā)系統(tǒng)頻率崩潰或電壓崩潰.汽輪機(jī)在低頻下運(yùn)行時容易產(chǎn)生葉片共振，造成葉片疲勞損傷和斷裂。處于低頻率系統(tǒng)中的異步電動機(jī)和變壓器其主磁通會增加，勵磁電流也就隨之加大，系統(tǒng)所需無功功率大為增加，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓水平降低，給系統(tǒng)電壓調(diào)整帶來困難。無功補(bǔ)償用電容器的補(bǔ)償容量與頻率成正比.頻率偏差大使感應(yīng)式電能表的計量誤差加大.研究表明:頻率改變1％，感應(yīng)式電能表的計量誤差約增大0.1%。頻率加大，感應(yīng)式電能表將少計電量。（3）頻率的變化還可能引起系統(tǒng)中濾波器的失諧和電容器組發(fā)出的無功功率變化。。三相不平衡的危害和影響三相不平衡是指三相電源各相的電壓不對稱.是各相電源所加的負(fù)荷不均衡所致，屬于基波負(fù)荷配置問題。發(fā)生三相不平衡即與用戶負(fù)荷特性有關(guān)，同時與電力系統(tǒng)的規(guī)劃、負(fù)荷分配也有關(guān)?！峨娔苜|(zhì)量三相電壓允許不平衡度》（GB/T15543-199適用于交流額定頻率為0赫茲。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下由于負(fù)序分量而引起的CC點(diǎn)連接點(diǎn)的電壓不平衡該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值2為％，短時間不得超過4%。（1）對變壓器的危害.在生產(chǎn)、生活用電中，三相負(fù)載不平衡時,使變壓器處于不對稱運(yùn)行狀態(tài)該造成變壓器的損耗增大（包括空載損耗和負(fù)載損耗）該根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定,在運(yùn)行中的變壓器中性線電流不得超過變壓器低壓側(cè)額定電流的25％該此外,三相負(fù)載不平衡運(yùn)行會造成變壓器零序電流過大，局部金屬件升溫增高，甚至?xí)?dǎo)致變壓器燒毀該（2）對用電設(shè)備的影響.三相電壓不平衡的發(fā)生將導(dǎo)致達(dá)到數(shù)倍電流不平衡的發(fā)生.誘導(dǎo)電動機(jī)中逆扭矩增加，從而使電動機(jī)的溫度上升,效率下降，能耗增加，發(fā)生震動，輸出虧耗等影響.各相之間的不平衡會導(dǎo)致用電設(shè)備使用壽命縮短，加速設(shè)備部件更換頻率，增加設(shè)備維護(hù)的成本.斷路器允許電流的余量減少，當(dāng)負(fù)載變更或交替時容易發(fā)生超載、短路現(xiàn)象該中性線中流入過大的不平衡電流，導(dǎo)致中性線增粗該（3）對線損的影響該三相四線制結(jié)線方式，當(dāng)三相負(fù)荷平衡時線損最小；當(dāng)一相負(fù)荷重，兩相負(fù)荷輕的情況下線損增量較??；當(dāng)一相負(fù)荷重，一相負(fù)荷輕,而第三相的負(fù)荷為平均負(fù)荷的情況下線損增量較大；當(dāng)一相負(fù)荷輕,兩相負(fù)荷重的情況下線損增量最大該當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時，無論何種負(fù)荷分配情況，電流不平衡度越大，線損增量也越大該一般情況下，在小電流電路中，前面的塑料外殼斷路器（裝置式空氣斷路器）不會跳開該但在三相不平衡電流的任意相數(shù)值超過空氣斷路器的整定值時，斷路器會跳開該.電壓波動與閃變由于電力系統(tǒng)中存在著許多沖擊性負(fù)荷，在運(yùn)行過程中頻繁地從系統(tǒng)取用快速變動電能，出現(xiàn)沖擊性功率變化，造成公共連接點(diǎn)（PCC）電壓在短時間內(nèi)急劇變動,并且明顯偏離標(biāo)稱電壓值，即產(chǎn)生了電壓波動.雖然電壓波動會引起部分電氣設(shè)備不能正常工作，但是由于實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的電壓波動值往往小于電氣設(shè)備對電壓敏感度門檻值，可以說由于電壓波動使得電氣設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題甚至損壞的情況并不多見。但是在辦公、商用和民用建筑的照明電光源中，白熾燈占有相當(dāng)大的比例，白熾燈的光功率與電源電壓的平方成正比，所以受電壓波動影響最大。當(dāng)白熾燈電源的電壓波動在10％左右,并且當(dāng)重復(fù)變動頻率在5?15Hz時，就可能造成令人煩惱的燈光閃爍。這種由于電光源的電壓波動造成燈光照度不穩(wěn)定的人眼視覺感反應(yīng)即是閃變。電壓波動與閃變會引起多種危害，概括起來主要有以下幾方面：（1）引起車間、工作室和生活居室等場所的照明燈光閃爍，使人的視覺易于疲勞甚至難以忍受而產(chǎn)生煩躁情緒，從而降低了工作效率和生活質(zhì)量.（2）使得電視機(jī)畫面亮度頻繁變化以及垂直和水平幅度搖動。（3）造成對直接與交流電源相連的電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，時而加速時而制動，由此可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時危及設(shè)備本身安全運(yùn)行。（4）對電壓波動較敏感的工藝過程或試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不良影響。（5）導(dǎo)致電子儀器和設(shè)備、計算機(jī)系統(tǒng)、自動控制生產(chǎn)線以及辦公自動化設(shè)備等工作不正常，或受到損壞。（6）導(dǎo)致以電壓相位角為控制指令的系統(tǒng)控制功能紊亂,致使電力電子換流器換相失敗等。6．瞬態(tài)過電壓和暫態(tài)過電壓指峰值電壓高達(dá)20000V，但持續(xù)時間界于百萬分之一秒至萬分之一秒的脈沖電壓。其主要原因及可能造成的破壞類似于高壓尖脈沖，主要由雷電所致.危害：以大規(guī)模集成電路為核心組件的測量、監(jiān)控、保護(hù)、通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)電子設(shè)備廣泛運(yùn)用于電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的各個領(lǐng)域，以大型CMOS集成元件組成的這些電子設(shè)備普遍存在著對暫態(tài)過電壓、過電流耐受能力較弱的缺點(diǎn)，暫態(tài)過電壓不僅會造成電子設(shè)備產(chǎn)生誤操作，或者造成電子設(shè)備受到干擾,數(shù)據(jù)丟失,或暫時癱瘓；嚴(yán)重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀,使整個系統(tǒng)陷于癱瘓.7．電壓跌落(暫降)定義：電壓有效值降至額定值的10%-90%，持續(xù)時間為0.5個周期至一分鐘；典型電壓跌落持續(xù)時間一個周波到一秒鐘的時間，通常持續(xù)幾十毫秒至幾百毫秒.(1)計算機(jī)電壓低于60％持續(xù)12個周波，計算機(jī)工作將受到影響，數(shù)據(jù)丟失.電壓低于50％持續(xù)時間超過一個周波,接觸器就會脫扣，有時電壓低于70%接觸器就會脫扣。(2)交流接觸器當(dāng)電壓低于70%,持續(xù)時間超過6個周波，VSD被切除；一些精細(xì)加工業(yè)的電機(jī)，當(dāng)電壓低于90％持續(xù)時間超過3個周波，電機(jī)跳閘退出運(yùn)行。(3)調(diào)速電機(jī)(VSD)直流電機(jī)當(dāng)電壓低于80%時，電機(jī)保護(hù)跳閘。(4)機(jī)器人控制操作的精密加工過程，當(dāng)電壓低于90%持續(xù)2?3周波，其工作過程中斷。(5)精密機(jī)械工具PLC當(dāng)電壓低于90%持續(xù)幾個周波,I/O設(shè)備切除，低于81%時PLC停止工作。(6)芯片制造業(yè)當(dāng)電壓低于85%時，芯片被毀，測試儀停止工作，內(nèi)部電子電路主板故障。(7)制冷電子控制器當(dāng)電壓低于80%時，控制器切除制冷電機(jī),導(dǎo)致巨大損失。8.供電中斷電力系統(tǒng)供電中斷將使全系統(tǒng)的有功功率和無功功率的平衡遭到破壞，系統(tǒng)頻率及電壓嚴(yán)重偏離正常值，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)頻率崩潰和電壓崩潰。電力系統(tǒng)供電中斷還會對國民經(jīng)濟(jì)其他行業(yè)產(chǎn)生重大影響，將會導(dǎo)致生產(chǎn)停頓、生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，從而給國民經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失。例如，供電中斷時間超過15min,電解鋁爐就會報廢；高爐停電時間超過30min,鐵水就要凝固;礦井停電時間過長,空氣中瓦斯含量會升高，使井下礦工窒息，甚至引發(fā)瓦斯爆炸等事故；電氣化鐵路一旦供電中斷，電氣機(jī)車無法運(yùn)行,嚴(yán)重影響游客及貨物運(yùn)輸；交通信號供電中斷，會造成交通堵塞甚至交通癱瘓等.六、電能質(zhì)量問題抑制電能質(zhì)量問題給電力系統(tǒng)和用戶帶來了很多負(fù)面影響，目前我國抑制電能質(zhì)量問題的原則和措施為：電能質(zhì)量問題抑制的現(xiàn)狀:先污染,后治理電能質(zhì)量問題抑制的原則：就地治理,誰污染,誰治理電能質(zhì)量問題抑制的相關(guān)部門：供電方，用電方電能質(zhì)量問題抑制的法規(guī)依據(jù)：電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)GB12325-2003《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》GB12326-2000《電能質(zhì)量電壓允許波動和閃變》GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB/T15543-1995《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》GB/T15945—1995《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》GB/T18481—2001《電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》七、電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)的概念定義：改善輸配電網(wǎng)電能質(zhì)量的技術(shù)稱之為電能質(zhì)量控制技術(shù).內(nèi)容：電能質(zhì)量控制技術(shù)包括柔性交流輸電系統(tǒng)(FlexibleACTransmissionSystems,FACTS)技術(shù)和用戶定制電力(CustomPower，CP)技術(shù).FACTS技術(shù)：FACTS技術(shù)是針對輸電系統(tǒng)的，其基本作用是控制輸電系統(tǒng)中的潮流和提高輸電線路的輸送能力,以保證輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。CP技術(shù)：CP技術(shù)是面向配電系統(tǒng)的，其主要功能是提高用戶端供電的可靠性和電能質(zhì)量。展望未來：FACTS技術(shù)和CP技術(shù)的概念是二十世紀(jì)八十年代末被提出來的，兩者都是電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，它們代表了電力系統(tǒng)技術(shù)的一個主要發(fā)展方向，其應(yīng)用將會越來越廣泛。用戶定制電力技術(shù)概述用戶電力問題：電力負(fù)荷的非線性，沖擊性和不對稱性引起的諧波、電壓波動與閃變和三相電壓不平衡及短路引起的短時電壓凹陷等用戶電力問題越來越嚴(yán)重。用戶電力問題的解決方案即是用戶定制電力技術(shù)：諧波濾波和無功補(bǔ)償技術(shù)，快速動態(tài)電壓恢復(fù)技術(shù)等.無源濾波與無功補(bǔ)償裝置無源濾波器除了濾除諧波外還在基波電壓的作用下向諧波負(fù)載提供容性基波無功功率,同時兼顧諧波源無功補(bǔ)償?shù)男枰?。無源濾波器在工程中常用的有單調(diào)諧濾波器、二階高通濾波器、C型高通濾波器。單調(diào)諧濾波器單調(diào)諧濾波器為濾波電容器與空心濾波電抗器直接串聯(lián)的一階節(jié)能型式，根據(jù)R,L,C串聯(lián)諧振原理構(gòu)成，接線形式上一般采用圖(2—1(a))的接線，即將濾波電抗器和電阻均接于電容器的低壓側(cè),整個濾波器采用星形接法,并且在單調(diào)諧濾波器中的中性點(diǎn)加裝避雷器接地.單調(diào)諧濾波器對特定頻率的諧波濾波效果較好，但通頻帶窄，低次單調(diào)諧濾波器有功損耗較大，只適用于3次以上特征頻率諧波的濾波。二階高通濾波器高通濾波器在高于某個頻率之后很寬的頻帶范圍內(nèi)呈低阻抗特性，用以吸收若干較高次的諧波。高通濾波器有一階減幅型、二階減幅型、三階減幅型和C型。其中二階減幅型(如圖2-1(b))的基波損耗較小，且阻抗頻率特性較好，結(jié)構(gòu)也簡單,故工程上用的較多。。3C型高通濾波器C型高通濾波電抗器品質(zhì)因數(shù)高，但濾波器品質(zhì)因數(shù)不高,通頻帶寬，特別適合于對低次且含連續(xù)間諧波的諧波源(如電弧爐)進(jìn)行濾波。同等條件下，比單調(diào)諧濾波器的基波有功損耗小。(如圖2—1(c))(a) (b) (c)圖2-1無源濾波器結(jié)構(gòu)圖2。3有源濾波器2。3。1概述(1)無源濾波器存在如下問題，濾波特性依賴于電源阻抗,存在諧振危險，無法濾除非特征諧波，只能補(bǔ)償固定的無功電流，體積大.(2)針對上述問題，1976年L。Gyugi提出了用大功率晶體管PWM變換器構(gòu)成電力有源濾波器(APF：ActivePowerFilters)，并正式提出APF的概念。1983年日本學(xué)者赤木泰文提出的三相瞬時無功功率理論，使APF技術(shù)迅速發(fā)展，目前APF技術(shù)已基本成熟,并進(jìn)入實(shí)用階段。(3)與無源濾波器比較，APF有如下優(yōu)點(diǎn):可控性強(qiáng),響應(yīng)速度快；自動跟蹤補(bǔ)償各次諧波；可實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償和電壓電流的平衡控制；特性不受電源阻抗影響；不存在諧振問題；體積小，重量輕。。2并聯(lián)有源濾波器并聯(lián)有源濾波器通常用PWM電壓源逆變來實(shí)現(xiàn),它需要通過耦合電抗器與交流系統(tǒng)相連，并需要電解電容來維持直流電壓的恒定和無紋波。并聯(lián)有源電力濾波器通過注入與諧波電流大小相等方向相反的補(bǔ)償電流對電流諧波進(jìn)行補(bǔ)償,輔以合理的控制方案，并聯(lián)有源濾波器也可同時實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償,不平衡電流補(bǔ)償，抑制電壓閃變。2。3.3串聯(lián)有源濾波器串聯(lián)有源濾波器也是用PWM電壓源逆變器來實(shí)現(xiàn)的,它需要通過耦合變器與交流系統(tǒng)相連接。串聯(lián)型有源濾波器注入與電源電壓串聯(lián)的電壓分量，因此可以看作受控電壓源，它可以對電壓閃變、凹陷、短時中斷，三相電壓不平衡進(jìn)行補(bǔ)償。由于它不需要儲能，經(jīng)濟(jì)方面的原因使它在小功率運(yùn)用中成為ups的有效競爭對手。如果將LC濾波器與負(fù)載并聯(lián)連接，串聯(lián)有源濾波器就作為諧波隔離器，強(qiáng)迫負(fù)載諧波電流主要流過無源濾波器。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是有源濾波器的額定功率可以做的很小.串聯(lián)型有源濾波器不適用于作無功補(bǔ)償。諧波源及濾波器分類諧波源分電壓源型非線性負(fù)荷和電流源型非線性負(fù)荷兩類無源濾波器分并聯(lián)型無源濾波器PPF和串聯(lián)型無源濾波器SPF兩類有源濾波器分為并聯(lián)型有源濾波器PAF和串聯(lián)型有源濾波器SAFPPF,SPF,PAF,SAF可以單獨(dú)使用，也可以混合使用，理論上共有22種應(yīng)用方式.SVC裝置。1概述（1）沖擊性負(fù)荷無功功率的快速變化造成電壓波動和閃變，不對稱負(fù)荷三相無功功率不平衡造成三相電壓不平衡，靜止無功補(bǔ)償器（StaticVarCompensation,SVC）是近年發(fā)展起來的一種動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。這里的“靜止”是指SVC沒有運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)部件,SVC是靜止設(shè)備，補(bǔ)償過程是動態(tài)的，響應(yīng)速度是ms級的。（2）SVC的基本作用是連續(xù)（或分級）而迅速的控制無功功率，并通過吸收或發(fā)出無功功率實(shí)現(xiàn)無功功率的動態(tài)補(bǔ)償，從而控制可連接的輸電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓。（3）目前，SVC已廣泛地應(yīng)用于輸配電系統(tǒng)。在輸電系統(tǒng)，控制長距離輸電甩負(fù)荷和空載引起的過電壓；抑制系統(tǒng)的無功功率及電壓振蕩，對故障提供較好的阻尼,從而改善系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定；維持輸電線的電壓,提高線路輸送有功的能力。在配電系統(tǒng)，動態(tài)調(diào)節(jié)功率因數(shù)，減小無功引起的損耗；穩(wěn)定和平衡系統(tǒng)電壓，抑制電壓波動和閃變及三相電壓不平衡；限制流向系統(tǒng)的諧波電流等..2SVC類型（1）基本可控單元：晶閘管控制電抗器TCR（ThyristorControlReactor）；晶閘管投切電容器TSC（ThyristorSwitchCapacitor晶閘管投切電抗器TSR（ThyristoSwitchReactor晶閘管控制高阻電抗器^丫廠istoControlTransformer）?；绢愋褪荰CR和TSC。（2）基本不可控濾波與無功補(bǔ)償單元:并聯(lián)型無源濾波器PPF（Parallel-Passivefilter）（3）SVC構(gòu)成：SVC一般由一至兩個可控單元加一個不可控濾波與無功補(bǔ)償單元組成，主要構(gòu)成方式有：TCR+PPF,TCR+TSC,TCR+TSC+PPF；TCT+PPF，TCT+TSC，TCT+TSC+PPF；TSR+PPF,TSR+TSC，TSCR+TSC+PPF。其中最常用的構(gòu)成方式是TCR+PPF.2.6濾波與無功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計方法2。6.1設(shè)計流程2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集、計算：（1）配電系統(tǒng)數(shù)據(jù):配電系統(tǒng)圖、供電變壓器參數(shù)、供電母線短路容量、饋線電纜參數(shù)、饋線負(fù)荷參數(shù).（2）實(shí)際測量或計算電壓母線的總進(jìn)線的功率參數(shù)（有功功率、無功功率、功率因數(shù)的最大值、最小值和平均值）、母線電壓質(zhì)量參數(shù)（諧波電壓、電壓偏差、電壓波動和閃變、三相電壓不平衡度）和總進(jìn)線與主要干擾線路諧波電流的最大值、最小值、平均值、95%概率大值。（3）電能質(zhì)量參數(shù)超標(biāo)及無功罰款情況。（4）諧波濾波、電壓幅值和無功補(bǔ)償?shù)念A(yù)定目標(biāo),例如：注入公共連接點(diǎn)諧波電流及母線電壓質(zhì)量參數(shù)在規(guī)定的限值以內(nèi),平均功率因數(shù)不小于0。95等。2。6。3確定方案（1）根據(jù)供電母線總進(jìn)線平均無功和注入系統(tǒng)諧波電流的數(shù)據(jù)確定PPF的組成和各濾波支路類型及無功補(bǔ)償量，確定是否需要輔以APF及SPF。（2）根據(jù)無功波動數(shù)據(jù)及對電壓波動和閃變的影響，確定是否需要采用無功可控單元與PPF組成SVC，并計算SVC的主電路參數(shù).2。6.4參數(shù)計算與仿真（1）根據(jù)總無功補(bǔ)償要求及各次諧波電流發(fā)生量，計算PPF各濾波支路補(bǔ)償容量及濾波元件參數(shù)（2）若需要APF，則對APF提出技術(shù)要求（3）若無功波動使電壓變動或電壓閃變超標(biāo)，或三相負(fù)荷不平衡使負(fù)序電流超標(biāo),則根據(jù)無功波動數(shù)據(jù)和三相負(fù)荷不平衡的數(shù)據(jù)計算SVC的主要參數(shù)（4）根據(jù)各濾波與補(bǔ)償支路元件參數(shù)及電源系統(tǒng)參數(shù)、配電電纜參數(shù)、負(fù)荷參數(shù)畫等效電路圖，并仿真計算如下參數(shù)：從諧波電流源看網(wǎng)絡(luò)阻抗的幅頻特性和相頻特性；諧波電流系數(shù)（注入系統(tǒng)的諧波電流與諧波發(fā)生量的比值）;母線各次諧波電壓含有率和電壓總諧波畸變率；注入系統(tǒng)的各次諧波電流。仿真計算SVC投入前后無功波動參數(shù)和由此引起的電壓變動和電壓閃變參數(shù)，仿真計算SVC投入前后負(fù)序電流及三相電壓不平衡參數(shù)，并給出控制策略建議。仿真計算配電系統(tǒng)各補(bǔ)償支路和負(fù)載支路在各組合運(yùn)行方式下的安全性能和電能質(zhì)量控制性能，并給出運(yùn)行方式的建議。動態(tài)仿真各種主要的開關(guān)操作條件和負(fù)載條件下，母線電壓和各支路電流動態(tài)變化情況,并給出保護(hù)方案的建議。5）根據(jù)如下原則判斷設(shè)計方案是否合理：?諧波電流系數(shù)足以保證注入系統(tǒng)的特征諧波電流及母線諧波電壓在規(guī)定的限值以內(nèi);其它頻率的諧波電流系數(shù)，重負(fù)荷（大于5MW）不超過6,輕負(fù)荷不超過10。各濾波支路的調(diào)諧頻率小于對應(yīng)特征諧波頻率的2％到5％。對于運(yùn)行中不可避免的短時間的運(yùn)行方式,要保證電網(wǎng)的安全性,對于不可避免的長時間的運(yùn)行方式，除了保證配電網(wǎng)的安全外還要保證配電網(wǎng)的電能質(zhì)量2。7電壓凹陷解決方案減少公用電網(wǎng)短路故障的發(fā)生使用絕緣性能好的電力電纜；減小過電壓和過電流對電力電纜絕緣的破壞;定時修剪輸電線路下的樹枝；定時清洗絕緣子串；雷電頻繁地區(qū)加裝避雷器。減小短路故障清除時間減小短路故障清除時間可以減小電壓凹陷的持續(xù)時間。如增加線路的重合閘、選擇合適的斷路器等。2。7。3降低設(shè)備對電壓凹陷的敏感度用戶在設(shè)備訂貨時，應(yīng)向訂貨商提出設(shè)備對電壓凹陷的敏感度的技術(shù)指標(biāo)要求,使設(shè)備具備一定的抗電壓凹陷能力。2。7。4DVR解決方案應(yīng)用DVR（Dynamicvoltagerestorer）即動態(tài)電壓恢復(fù)器是保證電壓凹陷敏感設(shè)備不受電壓凹陷影響的最好手段，其工作原理是在系統(tǒng)和負(fù)荷間同步串聯(lián)三相交流電壓，并控制電壓幅值和相位,以消除電壓凹陷事件對敏感負(fù)荷的影響。下圖為動態(tài)電壓恢復(fù)器的工作原理示意圖，DVR裝置串聯(lián)在系統(tǒng)與敏感負(fù)荷之間，當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生凹陷時，DVR裝置迅速輸出補(bǔ)償電壓，保證敏感負(fù)荷感受不到系統(tǒng)電壓凹陷，確保對敏感負(fù)荷的供電質(zhì)量。動態(tài)電壓恢復(fù)器工作原理示意圖2.7.5飛輪儲能的動態(tài)不斷電系統(tǒng)上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司是一家從事集成電路制造的專業(yè)代工企業(yè)，座落于上海浦東張江高科技園區(qū)內(nèi)。該半導(dǎo)體公司存在以電壓凹陷為主的動態(tài)電能質(zhì)量問題，每次動態(tài)電壓波動的損失為幾十至幾百片芯片；該用戶應(yīng)用了EURO-DIESEL公司飛輪儲能的動態(tài)不斷電系統(tǒng)2。7。6固態(tài)快速切換開關(guān)(STS)上海華虹NEC電子有限公司是中國大陸集成電路制造業(yè)的領(lǐng)先者該公司基于先進(jìn)的0。35—0.15微米存儲器、邏輯、混合信號生產(chǎn)工藝，相繼開發(fā)了嵌入式非易揮發(fā)存儲器、高壓、射頻和CMOS圖像傳感等工藝。先進(jìn)的工藝對供電品質(zhì)的要求非常高，當(dāng)電壓波動幅度超過正常值的±20%，持續(xù)時間20ms以上時，就會產(chǎn)生大量生產(chǎn)設(shè)備的停機(jī)事故。為保證該公司的電能質(zhì)量,該公司采用了快速固態(tài)切換開關(guān)技術(shù)。該裝置具有如下特征：高達(dá)99.9%的轉(zhuǎn)換效率，SSTS裝置由混合型的切換單元構(gòu)成，其中包括可控硅開關(guān)和特殊設(shè)計的真空斷路器。通常狀態(tài)下電源通過真空斷路器送電，避免可控硅開關(guān)的損耗，保證了整個SSTS裝置切換的高效率。快速切換，特殊設(shè)計的真空斷路器可以在1毫秒內(nèi)斷開回路，保證了整個切換單元的快速動作.柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)3。1基本概念FACTS理論的提出和定義FACTS理論是美國電力科學(xué)研究院(EPRI)的著名電力專家N.G。Hingorani博士于1986年首先提出的,他對FACTS的定義在1995年經(jīng)過電力電子學(xué)會修正后確定為：“交流輸電系統(tǒng)利用高功率電子技術(shù)