配网及用户侧的供电安全与电能质量.pdf

配网及用户侧的供电安全与电能质量 ◇ 叶选茂1 张仕民2 杨奎禄2 (1．四川波宏电力滤波设计研究有限公司 2．四川省攀枝花电业局) 摘 要 简要介绍了电能质量问题和定制电力技术的概念，总结了定审l电力技术在国外 的发展现状。分别介绍了并联型装置DSTATCOM和串联型装置DVR的原理及其应用 情况。总结了定制电力技术在我国的发展现状并提出了其发展趋势。 关键词 定帝j电力技术 电能质量DSTATCOM DVR综合治理 1 引言 随着现代科学技术的发展，越来越多精密用电设备在生产生活中得到了应用。一方面，这些设备对 供电的可靠性和供电质量的要求越来越高，几十甚至几个毫秒的电压跌落就会对设备运行造成影响；另 一方面，一些新型设备所采用的大量高新技术特别是电力电子技术的广泛应用，使得这些负荷在用电中 表现出非线性、冲击性等特征，并可能对电网产生谐波污染，引起供电电网波形畸变、三相不平衡、电压波 动等问题，使得配电系统的供电质量恶化，造成对电能质量的严重影响。 由于电能质量问题造成的对电网和用电系统的直接危害和对人类生产和生活造成的损失也越来越 大。不同用电设备如精密实验仪器、某些新型医疗器械(如CT、核磁共振等)，不同行业如航天、半导体制 造业及某些生产自动控制系统、商业以及通信、计算中心、金融数据中心等，都对供电电能质量表现出“敏 感”的特征。供电电源的任何“扰动”都有可能给这些行业造成严重的影响和导致巨大损失。可以说，电 能质量的好坏直接关系到国民经济的总体效益。 提高供电可靠性和电能质量的传统做法是采用较普通的过电压抑制器以防止过电压损坏设备，采用 滤波器减小谐波畸变的影响，采用不问断电源(UPS)以保护某些关键性负荷，以及安装自备发电机或其 他设备。这些措施都需要相当可观的资金而且还不能完全解决问题。克服传统方法存在的缺点，寻找投 资更少、效果更好、能耗更低的办法一直是电力部门努力的目标。 美国电力研究院(Electric Power Research Institute，简称EPRI)于1988年首先提出了定制电力技术 (Custom Power，又称用户电力技术)的概念，把大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来，以用户 对供电可靠性和电能质量的要求为依据，为用户配置所需要的电力。 2定制电力技术研究现状 定制电力技术一经提出很快得到全世界同行的认可和接受，相关技术的研究和开发发展迅速。定制 电力技术所针对的主要对象是配电网的供电可靠性和供电质量两个方面，即将采用电力电子技术的静止 型调节装置用于配电系统(1 kV～35 kV)，以向用户提供增值的，达到用户所需可靠性水平和电能质量水 平的电力。 静止型调节装置是以大功率电力电子开关器件为基础，采用微处理器、光纤通信、数字信号处理等新 技术的新型电气设备，如：配电同步补偿器(DSTATCOM)、动态电压恢复器(DVR)、有源滤波器(APF)、 短路电流限制器(SCCL)、固态断路器(SSCB)、固态电源切换开关(SSTS)、固态电流限制器(SSCL)、统一 电能质量调节器(UPQC)等。 发达国家的电力部门通过开发DVR—APF—DSTATCOM等装置实现了区域电能质量控制，满足了特 殊用户对高电能质量的要求，美国国防部和宇航局在很多重要的实验室以及微电子生产厂家都装有DVR (Dynamic Voltage Regulator)、APF(Active Power Filter)与WCA(Waveform correction Absorber)。第 一台DVR是Westinghouse公司于1996年研制成功，安装在Duke电力公司的12．47 kV的系统上，主要 隳鬻麟116》》 熙凰，焦用。宴烈妁+堡蔓囊全童．皂熊质量??一纛；豢翼llj戆潮翁缓鍪+囊霪囊蕤 用于抑制纺织厂供应电压的骤升和骤降；随后ABB公司也成功研制出22 kV，4 MVA的DVR装置，应用 于半导体生产厂的故障电压恢复。目前，DVR产品在国外已得到用户认可，开始得到普遍应用，多个公 司，如ABB、Siemens、SC等已经提供动态电压调节器的工业化产品，电压等级从400 V到22 kV，容量 从几十kVA到几十MVA。另外，ABB、西门子以及日本三菱电机等公司已经成功开发了DSTATCOM 和APF产品，并在钢铁厂等重要负荷区得到了较为广泛的应用。 我国对动态电能质量课题的研究则刚刚开始。各种数据极度缺乏，而且电能质量控制仍停留在传统 的“源头治理”，缺乏综合的、系统化的解决方案。 3 利用并联型装置DsTATcoM配电网电压无功综合治理 DSTATCOM(Distribution STATic synchronous COMpensator的缩写，即配电静止同步补偿器)是 柔性交流输电技术