电能质量扰动产生的低电压问题及相关治理措施

电能质量扰动产生的低电压问题及相关治理措施

李博文

大唐宝鸡热电厂 陕西省宝鸡市 721000

摘要：随着我国经济的发展和人民生活的改善，无论是生产还是生活对于电能的需求都是呈快速增长的，在进一步推动经济建设稳定发展的过程中，保障电网的安全稳定运行是非常有必要的。根据对于配电网运行过程中常出现的问题进行研究可以发现，配电网低电压问题频发，严重影响配电网正常运转，必须加以重视。根据相关数据可知，导致配电网低电压问题的主要因素为配电网线阻超标，针对于这一问题，本文从电能质量扰动方面，提出了相应的解决措施，并对应用实例进行了简要分析，为类似问题的解决提供借鉴。

关键词：电能质量扰动；低电压问题；配电网安全隐患

前言：截止到目前为止，我国的基础性能源依旧是电能，电能在我国的应用非常的广泛，无论是生产还是生活，都离不开电能的作用。然而，随着居民对于供电质量的要求越来越高，配电网供电质量问题也越来越凸显，其中最常见的就是配电网低电压问题，其中最主要的电能质量扰动因子就是三相不平衡、谐波以及无功，根据相关处理经验，该问题可利用电能质量扰动抑制策略来进行处理，以保障供电质量及安全。

1 配电网低电压故障问题中的电能质量扰动因子

一般来说，在配电网内所使用的用电负荷为单向负载，在较短的时间范围内，并不会严重的影响三相间功率平衡性，然而，这种情况可能会对于三相内的随机性以及无序性产生一定的作用。另一方面，不断上升的非线性负荷可能会导致电能的质量收到谐波的扰动。除此之外，在电能质量扰动当中，也有一定程度的无功，然而这种情况通常可以利用无功补偿的方式来进行处理，不会对其完成太大的影响。所以，在针对于配电网低电压问题进行解决时，主要针对于三相负载以及谐波这两个方面利用电能质量扰动抑制办法进行处理，以此来保证配电网的正常运转。

1.1 三相负载不均衡因子

根据对于三相模型的分析可以发现，在三相的电压频率和幅值相适应时，是其最优的工作状态，在这一时间节点，三相之间的相位差始终保持在120度。但是在针对于实际的三相在运转的过程当中的情况进行分析之后可以发现，三相之间的相角、电流幅值以及电压会因为各种外部以及内部的原因，而不能够始终保持标准状态，最终出现三相负载不平衡缺陷。在具体针对于三相负载不平衡程度进行评估时，主要依据三相不平衡度，按照配电网实际工作情况，相关工作人员进行分析模型的构建，利用具体的三相不平衡度参数，对于配电网低电压受三相负载不平衡因素的作用情况进行分析。通过分析可知，影响三相不平衡度最重要的因子为功率，功率和三相不平衡度之间成正比。在配电网整体功率较高时，会加重供电网三相不平衡问题程度，而该问题的根源为有功不平衡。针对于无功部分所造成的影响可以利用无功补偿来进行处理，但是这种处理方式会从侧面加重配电网低电压的影响。

1.2 谐波因子

正常情况下，配电网再进行工作是不应该出现谐波情况，谐波是配电网在工作过程当中出现的非正常状态，而这种非正常状态，不仅会对于配电网中的电能质量产生影响，而且还会对于整个配电网的相关设备产生一定程度上的影响。不仅如此，谐波的作用还会随着非线形负载量的增加而进一步加重。在配电网当中，谐波一旦出现，还会引发一系列的邻近效应以及集肤效应，导致线路当中的电阻值进一步加大。根据对于配电网运转情况的实时监控数值可以发现，因谐波而引发的电阻相当大，其影响难以消除。

1.3 无功因子

在配电网当中，无功会引起无功电流的出现，从而引起电压值的降低，最终导致配电网低电压问题。而这种问题一般情况下可以任意用无功补偿的方式来进行处理，解决方法比较简单，造成影响较小，因此，本文在此不对此问题的具体解决措施进行详细阐述。

2 用电能质量扰动抑制技术解决配电网低电压问题

2.1 电能质量扰动抑制技术原理

在针对于电能质量扰动抑制技术进行具体运用过程中，首先应该在响应的装置当中进行三电平电路拓扑的配置，该三电平电路拓扑为二极管钳位型，主体为IGBT；之后，选择LCL型滤波网络作为配电网的交流并网侧和该装置的接入，通过滤波网络来对于配电网当中的高频开关电流进行过滤，以此来确保配电网和电能质量扰动抑制装置不会出现谐振情况，保证电能质量扰动抑制装置可以发挥最优作用。在整个电能质量扰动抑制装置当中，最核心的控制部分是DSP+CPLD，其能够精确的分析计算配电网网侧电流互感器监测到的电流信号，并根据结果对于电能质量特征信息进行精确把控，包括无功，谐波，信号，负序以及零序等。根据相关信息，还可以对于该装置应该是值得PWM驱动变量进行确定，以此来对于输出IGBT所需要的抑制补偿电流进行驱动，最终成功抑制配电网中杂波信号，防止配电网低电压问题的发生。

2.2 电能质量扰动抑制装置的分布布点

根据以上分析，电能质量扰动抑制装置能够控制配电网低电压问题，但是在利用该装置对于低电压问题进行具体处理时，不能够选择电能质量扰动抑制装置集中治理方式，应该选择分布式治理的方式。根据相关数据可知，利用分布式治理方式，能够保证装置处理结果的最优化。在对于这种方式进行利用时，最重要的就是对于分布布点进行选择。通常情况下，配电网的网架结构形式都是辐射状，而且具体结构会因为用户分布散落而比较繁杂，应该根据配电网的结构分布对于装置的最优化配置进行适当的选点。在具体对于布点位置进行选择时，应该根据以下两个原则来进行：其一，根据各个线路的负载数据来对于整个低压网络所需要的容量进行运算，根据复杂数据和容量数据来，对于装置的分布点进行选择；其二，根据配电网手段数据，对于该区域所需要的装置的总台数进行确定。

3 使用电能质量扰动抑制方案治理配电网低电压实例

根据本文所分析的电能质量扰动问题及相关处理措施，本文对具体处理实例进行简要分析。某供电公司低电压电能质量扰动问题，严重影响了用户的用电质量，为解决该问题，该公司利用电能质量扰动抑制方案来解决其中比较明显的谐波、无功比及三相不平衡问题。该地区所构建的配电网线路构架主要区域负载达85%以上，负载量较高，主要用户为居民，白天问题更为突出，电压值最低至110V。在配电网的相关线路当中，各个支路以及配电房开关室出线均选择铜芯导线，具体为185 mm2截面积、600m长。支路包括三条，分为主线路1号、备用线路2号及3号，备用线路并没有实际使用，无负荷。主线路1号为70 mm2的规格，达100m长，呈现非常严重的低电压问题。针对于该线路的具体问题，相关单位安装一台电能质量扰动抑制装置于支路前部分、两台电能质量扰动抑制装置于支路中后部分，以此来处理该区域电能质量扰动。根据相关监测数据，在启动电能质量扰动抑制方案之后，该线路的电压值提高了30V，配电网低电压问题得到明显改善。根据全天数据信息可知，整体电压测达标，低电压问题被抑制。该线路三相不平衡度下降了7%，中线电流低于5 A，低电压故障问题得到处理，该线路的整体电能质量得到优化。

结论：电能质量干扰是导致配电网低电压问题出现的最重要因素，而且中最常见的就是三相不平衡，无功以及谐波，在分析配电网低电压问题时，主要从这三个方面进行处理。相关单位可依据导致出现配电网低电压的原因，利用电能质量扰动抑制技术以及装置的合理分布来对于电能质量扰动进行处理，优化电压质量，防止出现配电网低电压。电能质量问题对于生产生活影响极大，相关单位必须予以重视。

参考文献：

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