电能质量的治理

摘要: 介绍了电能质量问题带来的危害，分析了影响电能质量的原因及治理方案，以及简要叙述了电能质量的国家标准。

关键词：电能质量；治理；国家标准

一、引言

随着近些年冶金、化学工业及电气化铁路的发展, 大型电弧炉、电力机车、整流设备、变频装置等非线性用电设备越来越多。这些非线性负荷及冲击性负荷, 对电力系统的/ 污染0日趋严重, 造成系统电压、电流波形的严重畸变, 三相电压、电流的不平衡度加大,电能质量下降, 给发、供电设备及用户用电设备带来严重危害, 并使国民经济遭受损害,因此对电能质量进行治理十分重要。我国已先后颁布了6 个有关电能质量的国家标准, 即电力系统频率允许偏差、供电电压允许偏差、公用电网谐波、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。但在实际治理过程中面临的 1 个很重要的问题是如何根据电能质量标准依法管理电能质量。

图1：电能质量现象部分波形图

二、电能质量问题的危害

电网电压的波动、跌落、骤升、不平衡、谐波等除了影响电能质量敏感负荷正常工作外，还会有一下几项危害：

1、使电网中的元件产生附加损耗，降低发电、输电以及用电设备的效率和使用

寿命；

2、导致继电保护和自动装置的误动作，并可能使电器测量仪表剂量不准；

3、产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部过热；

4、谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，甚至损坏；

5、谐波还会导致公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，大

大增加了谐波的危害性，有时会引起严重的事故；高次谐波还会对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声、降低通信质量；

6、在电压严重不平衡时，会使对于电压过零点有严格要求的某些直流电机发生

故障。

三、影响电能质量的因素

1.电压偏差的产生

(1) 系统电源阻抗和峰、谷负荷的存在是产生电压偏差的主要原因。同时系统无功电源没有达到分层控制和动态就地平衡的原则就地平衡, 导致系统无功容量严重不足, 或电容器、调相机不能按照功率因数自动投切也增加了附加电压偏差。

(2) 电网中有载调压设备不足或有载调压设备配置不合理, 导致为用户供电的某一系列电压变换系列中没有电压调整手段, 在系统电能质量低劣时电压质量低劣。

(3) 配电网结构不合理, 供电负荷与电网的阻抗参数不匹配: 如电源结构不合理, 没有靠近负荷中心, 导线截面偏小, 线路中负荷电流密度过大, 供电半径偏大超出了允许范围等。

(4) 用户功率因数太低或用户变电设备负荷率太低。

2.电网谐波污染的产生

产生谐波的主要原因是各类非线形负荷的大量增加使电压波形发生畸变, 产生谐波电压和谐波电流。谐波污染是电网受到污染的重要原因, 产生谐波的主要用电设备是大功率的可控硅整流装置如电气化铁路、电力牵引机车、电化学的电解装置和直流输电的换流装置等; 主要有产生冲击负荷的装置如炼钢用电弧炉和钢铁轧机; 节能型电器如节能灯和变频器; 各种医疗装置和不间断电源和电子整流装置; 自饱和电抗器和可控饱和电抗器; 电力变压器的励磁回路等。

3.电压波动和电压闪变的产生

导致电压波动和闪变的原因很多, 主要有:

(1) 大的冲击负荷如系统短路、电气化铁路中重载列车通过、交流电焊机、炼钢炉和轧钢机等设备的频繁使用;

(2) 系统短路故障如三相短路故障、两相短路故障或单相接地故障引起的电网电

压波动与闪变;

(3) 大容量电气设备如电力电容器、电抗器、电力变压器和电动机的投切等;

(4) 备用电源、自动重合闸等装置的自动投切;

(5) 雷击导致避雷器放电引起的电网电压波动与闪变。

四、影响电能质量因素的主要治理方案

1.治理电压偏差的主要手段

治理电压偏差需要从多个方面入手, 综合治理。

(1) 做好负荷规划和电网的合理布局, 实现电网结构优化。在电网规划过程中应按照用户电能质量要求合理地规划电网结构。规划人员要对规划小区内用户的负荷变化情况做好详细预测, 避免用户负荷大幅度变化时电网无法做出及时的反应。将中压配电网络深入到负荷中心, 扩大中压供电网络的覆盖面。合理缩小配电变压器的容量, 增加配变台数, 缩短供电半径。调整线路, 均衡线路负荷。合理调整设备负荷, 防止用电设备长期过负荷运行。

(2) 合理配置有载调压装置。在制定用户业扩方案时应使用户电源点至少经过系统中一级有载调压装置和调压变压器。如果用户负荷变化大, 电压结构复杂, 制定用户供电方案至少应当使用户的供电电源经过系统中两级有载调压装置, 同时适当的加大供电线路的线径。

(3) 加强无功负荷管理, 做到无功负荷分层分区就地平衡。加大执行功率因数调整电费电价的范围, 鼓励用户合理投切无供补偿装置; 在各个电压等级上合理配备无功补偿装置,减少无功在电网中的流动。对功率因素偏低的用户大功率设备要使无功补偿装置与设备同步投切, 合理安排电网运行方式, 做好无功功率分层分区平衡。

(4) 加强需求侧管理, 降低负荷峰谷差, 提高系统的负荷率。应按照国家政策实行分时电价, 适当加大峰谷电价差, 从而达到消峰填谷的目的。电力企业应指导用户合理调整厂休日和上下班时间, 有计划地避开高峰负荷, 并通过制定相关政策要求用户定期淘汰高能耗的用电设备, 减少无功损耗。

2. 电网谐波有效治理方案和措施

(1) 采取措施限制用电客户谐波电流注入电网。对具有谐波源负荷的用户应在业务扩充阶段审查其治理措施方案, 在建设阶段严格监督其治理措施的实施情况; 有谐波源的设备投入前后应对其相关联的送电变电站和受电变电站母线谐波背景值和增量值进行监测, 应使其符合设计要求。

(2) 要求具有谐波源的客户在其设备出口处安装谐波吸收装置。

(3) 在变电站安装APF 抑制非线形负荷产生的电流谐波,对电网谐波13 次以上的应安装AFT 和L- C 联合消谐装置。

( 4) 对配电变压器的接线组别进行改进。由于家用电器特别是电子产品进入家庭引起三次和三倍频率的谐波对10 千伏线路的干扰已经超过标准, 对已经对电网造成危害的应将10/ 0. 4 千伏高压配电变压器的高压侧星型接线改为三角型接线。

3. 减少电压波动和闪变的技术措施

( 1) 电源侧解决的技术措施在用户业务扩充和增容时, 应当合理选择大容量设备的供电电压等级和相关的启动方案, 如轧钢机、电弧炉等具有大的冲击负荷或波动负荷的设备经过计算选择高一级或高两级的电压供电。同时选择在线路中配备大容量电抗器抑制冲击负荷和波动负荷。合理增加供电设备容量, 增大导线的截面, 缩短供电半径, 构成合理的负荷矩, 减少供电阻抗引起的电压损失。对敏感负荷应采取来自两个不同电源的供电方式。如用户有特殊要求且用户愿意支付费用的, 应安装改善电能质量的装置。

( 2) 在用户侧解决的措施对有特殊要求的用户应要求其在敏感负荷点安装不间断供电电源(UPS) , 安装可控硅控制补偿器( TSC) 来平滑电压波形和维持电压水平在一个可控制的范围之内。利用动态电压恢复装置( DVR) 随时检测电源状况, 根据设定的电压曲线进行动态调整, 使电压维持在一个满足正常工作的合格水平。对超敏感负荷利用固态电子转换开关( SSTS) ) 进行电源间的快速切换。当一路电源发生波动时, 可以在最短时间内将负荷切换到其他几路正常的电源上, 保证设备继续正常工作。也可采用两路或三路大功率整流设备利用来自大功率整流设备整流后并联工作, 将敏感电力负荷经逆变电源供电。

五、电能质量的国家标准

目前我国组织制定电能质量标准的单位是：全国电压电流等级和频率标准化技术委员会(TC1)和全国电磁兼容标准化技术委员会(TC246)。

TC1制定的标准及其主要指标：

(1)GB12325-1990供电电压允许偏差:35KV及以上正、负偏差的绝对值之和小于10%;10KV及以下小于±7%;220V小于+7%、-10%

(2)GB/T15945-1995电力系统频率允许偏差:允许偏差±0.2?HZ;系统较小±0.5?HZ

(3)GB/T15543-1995三相电压允许不平衡度:三相电压允许不平衡度为2%、短时不超过4%;用户引起不平衡度为1.3%

(4)GB12326-1990电压允许波动和闪变:电压允许波动:小于10KV 2.5%;35～110KV 2%；大于220KV 1.6%

闪变：要求较高0.4%【FS：PAGE】；一般0.6%

(5)GB/T14549-1993公用电网谐波：电网谐波电压限值；电网电压/KV 0.386、1035、66110；畸变率/% 5.04.03.02.0（该标准就用户向电网注入谐波电流限值也作了规定。）

(6)GB/T18481-2001暂时过电压和瞬态过电压：标准规定了交流电力系统中作用于电气设备的暂时过电压和瞬态过电压要求、电气设备的绝缘水平，以及过电压保护方法。其中暂时过电压包括工频过电压和谐振过电压；瞬态过电压包括操作过电压和雷电过电压。

六、总结

电能质量的治理问题一直是国内外电力行业十分关注的问题。因此, 研究电能质量的治理技术很有价值。相信随着电力电子技术的不断提高和发展, 将有更多的、功能更强大的电能质量治理装置被研制出, 使电力系统的电能质量得到保证。

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清华大学科技成果——城市电网电能质量综合治理成果简介随着近些年来我国电力事业的快速发展，装机容量的大幅度提升，供需矛盾已经逐渐不再是电力系统发展的主要矛盾。电网中非线性负载、冲击性负载和不对称性负载不断增加，同时，信息时代各种精密、敏感的生产设备对传统的电网电能质量提出了更高要求，这些都使得电能质量成为日益凸显的主要问题。大型城市电网一般是负荷集中区域，近年来，各类微电子、半导体、生物医药、精密制造、大型金融数据中心等敏感用户对电网的供电电能质量提出了更高要求。对供电企业而言，电能质量问题既是挑战，也是机遇，电网中大量敏感负荷也是供电企业潜在的高端用户，对高品质供电有着强烈需求。本课题立足深圳电网当前面临的实际问题和迫切需求，主要开展大型城市电网供电电能质量规范体系的研究、重点区域电能质量问题的分析与治理方案研究、敏感用户高品质电力需求分析与对策研究、电能质量治理装置柔性控制、新型拓扑结构和容量优化等关键技术研究，实现方案定制、装置研制与工程示范，为深圳电网重点区域和敏感用户的电能质量综合治理提供理论依据和技术支撑，对全面提高大型城市电网的电能质量和提升敏感用户的电能体验具有积极的示范作用及推广意义。对深圳电网电能质量突出区域进行调查研究与分析，首次完成深圳市2010-2012年电能质量暂态事件分析，绘制了十二个中心站的ITI （CBEMA）图表，并结合调度数据分析了电压暂降事件原因；通过对

多家电能质量敏感用户的调研走访，完成了深圳电网高品质电力需求分析研究，建立了电能质量污染对高品质需求客户影响的评价指标，完成了深圳干扰源与敏感客户分类指引及抗干扰措施指引。建设了110kV碧岭变电站10kV动态电压恢复器示范工程，研制了国内容量最大的10kV动态电压恢复器（DVR），首次实现区域范围内电压暂降问题的综合治理示范，可同时治理变电站大供电范围内多个敏感负荷的电压跌落问题。所研制DVR采用自取电方式，较储能方式降低了硬件成本和控制复杂性；采用级联H桥结构直接耦合至中压线路中，可有效解决变压器耦合方式中变压器非线性及饱和所带来的问题。采用分相判断投切晶闸管，分相容量限幅和分相补偿控制，确保了装置灵活性与安全性。装置补偿容量5MV，综合效率大于96%，电压补偿深度：三相跌落70%，单相跌落55%；输出电压谐波：THD 小于5%；动态响应时间小于5ms。研制了中国首个统一电能质量调节装置UPQC工业级产品，实现用户侧多种电能质量问题的差异化、定制化综合治理示范。直流侧采用超级电容+电解电容组合的形式，避免了系统因电压跌落能量不足导致系统电压跌落更深，甚至系统完全瘫痪的问题。提出了UPQC运行模型的无缝切换及串并联侧协调控制策略。解决了普通装置无法解决的电压暂升情况下的能量回馈电网问题。建设了深圳长城开发科技股份有限公司电能质量综合治理示范工程，装置电压等级380V，补偿容量500kVA-2MVA，综合效率大于96%，电压运行范围±20%，电流谐波补偿能力THD小于5%，功率因数大于0.97，不平衡补偿能力

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摘要本文研究的两相型SVG ( Static Var Generator, 静止无功发生器)电铁电能质量综合治理装置是针对我国某牵引变电站的运行方式而设计的,该牵引变电站从220kV变电所引入两回110kV电源,经阻抗匹配平衡变压器后分两个供电臂向电力机车供电。本课题设计的通过直流电容藕合的两相型SVG是针对该牵引变电站的电气特点提出的,可以有效减少牵引供电系统对电力系统的不良影响、保证电力机车的电压不低于正常工作的电压水平,从而提高系统和机车运行的可靠性和改善牵引供电系统电能质量。本文简要论述了电能质量的概念与我国电铁电能质量的现状,介绍了当前基于电力电子技术的柔性交流输电系统的部分装置。阐述了牵引供电系统的原理及其负荷特性,对我国当前普遍采用的谐波和无功电流的检测方法进行了介绍。介绍了SVG原理,在此基础上提出了适用于我国的、基于阻抗匹配平衡变压器的高速电气化铁路牵引供电系统的电能质量综合治理的两相型SVG 方案,并研究了该SVG的补偿机理与算法。该方案和传统仅作为无功补偿的SVG相比,共用直流型SVG由于能进行有功功率的交换,抑制三相不平衡的能力进一步加强,充分发挥了SVG可以利用电压源型变流器。关键词:电气化铁路,电能质量,无功补偿，阻抗匹配平衡变压器,两相型SVG

ABSTRACT Two phase SVG study (Static Var Generator, without static var generator ) electrical railway power quality comprehensive treatment device is designed for the operation mode of our country in a traction substation .The two 110kV power traction substation is introduced from 220kV, the impedance matching balance transformer consists of two power supply to the electric locomotive power supply arm. The DC capacitor coupled two-phase type SVG this topic is the design of the electrical characteristics of the traction substation ,can effectively reduce the adverse effects. Traction power supply system for power system to ensure the voltage level voltage of electric locomotive is not lower than the normal work , so as to increase the reliability of the system and the operation of the locomotive and improve the traction power supply system the quality of electric energy. This paper briefly discusses the concepts of power quality and our power in ferroelectric energy quality , introduces the current detection method commonly used and wattles current is introduced in this paper. Introduces the principle of SVG, puts forward the suitable for China ,based on high –speed electrified railway traction power supply system of the impedance matching balance comprehensive quality of governance, and the traditional wattless compensation only as compared to the SVG ,common DC type SVG due to the exchange of active power , ability to suppress the unbalanced three-phase to further strengthen ,give full play to the SVG using a voltage source converter. Keywords: electric railway,power quality ,no power compensation ,the impedance matching balance transformer ,two phase SVG.

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电能质量的治理摘要: 介绍了电能质量问题带来的危害，分析了影响电能质量的原因及治理方案，以及简要叙述了电能质量的国家标准。关键词：电能质量；治理；国家标准一、引言随着近些年冶金、化学工业及电气化铁路的发展, 大型电弧炉、电力机车、整流设备、变频装置等非线性用电设备越来越多。这些非线性负荷及冲击性负荷, 对电力系统的/ 污染0日趋严重, 造成系统电压、电流波形的严重畸变, 三相电压、电流的不平衡度加大,电能质量下降, 给发、供电设备及用户用电设备带来严重危害, 并使国民经济遭受损害,因此对电能质量进行治理十分重要。我国已先后颁布了6 个有关电能质量的国家标准, 即电力系统频率允许偏差、供电电压允许偏差、公用电网谐波、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。但在实际治理过程中面临的 1 个很重要的问题是如何根据电能质量标准依法管理电能质量。图1：电能质量现象部分波形图二、电能质量问题的危害电网电压的波动、跌落、骤升、不平衡、谐波等除了影响电能质量敏感负荷正常工作外，还会有一下几项危害： 1、使电网中的元件产生附加损耗，降低发电、输电以及用电设备的效率和使用寿命； 2、导致继电保护和自动装置的误动作，并可能使电器测量仪表剂量不准；

3、产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部过热； 4、谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，甚至损坏； 5、谐波还会导致公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，大大增加了谐波的危害性，有时会引起严重的事故；高次谐波还会对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声、降低通信质量； 6、在电压严重不平衡时，会使对于电压过零点有严格要求的某些直流电机发生故障。三、影响电能质量的因素 1.电压偏差的产生 (1) 系统电源阻抗和峰、谷负荷的存在是产生电压偏差的主要原因。同时系统无功电源没有达到分层控制和动态就地平衡的原则就地平衡, 导致系统无功容量严重不足, 或电容器、调相机不能按照功率因数自动投切也增加了附加电压偏差。 (2) 电网中有载调压设备不足或有载调压设备配置不合理, 导致为用户供电的某一系列电压变换系列中没有电压调整手段, 在系统电能质量低劣时电压质量低劣。 (3) 配电网结构不合理, 供电负荷与电网的阻抗参数不匹配: 如电源结构不合理, 没有靠近负荷中心, 导线截面偏小, 线路中负荷电流密度过大, 供电半径偏大超出了允许范围等。 (4) 用户功率因数太低或用户变电设备负荷率太低。 2.电网谐波污染的产生产生谐波的主要原因是各类非线形负荷的大量增加使电压波形发生畸变, 产生谐波电压和谐波电流。谐波污染是电网受到污染的重要原因, 产生谐波的主要用电设备是大功率的可控硅整流装置如电气化铁路、电力牵引机车、电化学的电解装置和直流输电的换流装置等; 主要有产生冲击负荷的装置如炼钢用电弧炉和钢铁轧机; 节能型电器如节能灯和变频器; 各种医疗装置和不间断电源和电子整流装置; 自饱和电抗器和可控饱和电抗器; 电力变压器的励磁回路等。 3.电压波动和电压闪变的产生导致电压波动和闪变的原因很多, 主要有: (1) 大的冲击负荷如系统短路、电气化铁路中重载列车通过、交流电焊机、炼钢炉和轧钢机等设备的频繁使用; (2) 系统短路故障如三相短路故障、两相短路故障或单相接地故障引起的电网电

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基于模块化多电平变换器的智能台区电能质量综合治理方法研究发表时间：2018-01-12T17:10:01.867Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：胡宝玉1 李洪岩2 闫军3 [导读] 摘要：针对目前农网配电台区中存在三相不平衡、低电压以及谐波等多元化电能质量问题，提出了一种基于模块化多电平变换器 (Modular Multilevel Converter, MMC)的智能台区电能质量综合治理方法，分析并阐述了基于MMC技术的静止无功发生器(Static Var Generation, SVG)拓扑结构及基本控制策略，基于英博电气自主研发的台区变静止无功发生器INPPCG 50/0 (1.北京潞电电力建设有限公司北京市通州区;2.北京潞电电力建设有限公司北京市通州区;3.北京潞电电力建设有限公司北京市通州区) 摘要：针对目前农网配电台区中存在三相不平衡、低电压以及谐波等多元化电能质量问题，提出了一种基于模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)的智能台区电能质量综合治理方法，分析并阐述了基于MMC技术的静止无功发生器(Static Var Generation, SVG)拓扑结构及基本控制策略，基于英博电气自主研发的台区变静止无功发生器INPPCG 50/0.4-F对上述策略进行了验证，最后对智能台区电能质量综合治理装置实际运行场景下的测试数据进行了分析，分析表明所开发的电能质量综合治理装置可灵活运行在三相不平衡+无功补偿、三相不平衡+谐波补偿和三相不平衡补偿等多元化补偿模式，并能够对各电能质量问题可进行有效治理。关键词：模块化多电平变换器；静止无功发生器；农村配电网；电能质量综合治理装置 Research on Comprehensive Management of Power Quality in Rural Grid Based on Modular Multilevel Converter Author1：hubaoyu,, Author2:lihonyan,, Author3:yanjun. ( beijingludiandianlijiansheyouxiangongshi ) Abstract: Aiming at the problem of diversified power quality in rural grid, such as three-phase imbalance, low voltage and harmonics, this paper proposed a comprehensive management of power quality based on Modular Multilevel Converter. This paper analysis and expatiates the topology and control strategy of Static Var Generation based on MMC technology. The above strategy was validated based on Power quality comprehensive management device INPPCG 50 / 0.4-F, which was developed by In Power Electric Company. Finally, the test data of the actual operation shows that the developed power quality comprehensive control device can be run flexibly in the three-phase unbalanced + reactive power compensation mode, three-phase unbalance + harmonic Wave compensation mode and three-phase unbalance compensation mode. The developed power quality comprehensive control device can improve each power quality problems significant. Key words: Modular Multilevel Converter, Static Var Generation, Rural power grid, Power quality comprehensive control device 0 引言农网由于供电线路长，供电网络中即存在三相用电负荷，也有单相用电负荷[1-3]。另一方面随着电子电子技术的发展，各种分布式电源通过变流并网接入农网中，导致农网电能质量恶化，造成馈线末端电压跌落、谐波污染以及三相不平衡等[4-5]。各电能质量问题分别使得线路损耗增大、配电网变压器利用率降低、中性点偏移以及设备寿命缩短。为解决上述问题，国内外先后采用串并联电容器、同步调相机、静止无功补偿器以及静止无功发生器等方法。其中串并联电容器以及同步调相机为无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置，文献[6]基于投切电容器的方法提出了电容器优化投切的作用范围法，研究了电容器补偿点前后无功规划的方法，该方法具备响应速度较快、控制简单及单位投资低等优点，但该补偿方式属于一种有级的无功调节，虽结合目前先进的控制技术，投切电容器法具有广泛市场，但仍不能进行平滑调节，在负荷波动较频繁的场景下出现技术瓶颈。文献[7]对同步调相机应用到无功补偿中的机理及控制方法进行了研究，结果表明该方法能够进行连续的调节，调节精度好且控制简单，但因其成本高及安装复杂等缺点，目前正逐步淘汰。静止无功补偿器(Static Var Compensator, SVC)作为一种FACTS装置，是目前广泛应用的动态无功补偿方法。文献[8-9]对SVC控制策略及对电力系统电压稳定性影响进行了研究，结果表明该技术具备较好的综合性能。SVG基于瞬时无功功率的概念和补偿原理采用GTO构成的换相交流器，其在调节灵活性、响应速度、调节精度等性能指标上较SVC更优，是目前调节效果最好的装置，但受限于其体积大、成本高和控制复杂等确定缺点。为解决上述瓶颈，文献[10]将多电平技术运用到SVG变换器中，结果表明其具有输出谐波含量少，降低器件及成本等有点。本文将在一种新型的模块化多电平变换器拓扑结构上研究其控制策略，该拓扑结构具有公共直流母线可实现四象限运行，并以英博电气研发的台区静止无功发生器INPPCG 50/0.4-F作为实验装置，最后通过对内蒙准格尔薛家湾供电公司、河北廊坊供电公司、江苏苏州供电公司以及浙江宁波供电公司现场实际运行结果分析，验证了基于MMC技术的SVG装置INPPCG 50/0.4-F在电能质量综合治理上具备良好的效果。 1 模块化多电平SVG拓扑结构及控制策略 1.1 单相及三相拓扑结果模块模多电平变换器SVG单相拓扑如图1所示，源端为两个并联的电容，其容量一般设置为相同。上桥臂由n个功率单元和一个交流电抗器组成，下桥臂与上桥臂对称，Ui为功率单元，且各功率单元结构相同，可即插即用，便于设计和维护，因此该拓扑高度模块化，具有

电气化铁道电能质量综合治理系统

电气化铁道电能质量综合治理系统摘要：针对目前电气化铁道AT或直供系统中普遍存在的负序、谐波和功率因数低等电能质量问题，提出了一种基于YN_接线平衡变压器的电气化铁道电能质量综合治理系统.该系统充分挖掘了YN_型牵引变压器二次侧可带三相系统的潜能，在无需降压变压器的情况下，实现了三相全桥型有源功率调节系统和主牵引变压器的融合.给出了该系统的构成方式，分析了该系统补偿负序、谐波和无功的基本原理，提出了电流检测和控制方法.根据实际变电站参数和实测牵引负荷数据建立了该系统的仿真模型.仿真结果表明所提系统具有良好的负序、谐波和无功补偿性能. 关键词：负序,谐波,平衡变压器,电气化铁道,电能质量治理铁路运输是国民经济的大动脉，其快速发展将给经济的增长带来强劲动力和可靠保障.随着电气化铁道的建设朝着重载货运和高速客运方向发展，牵引机车的功率不断增大，列车追踪间隔进一步减小，电气化铁道所引起的电能质量问题发生了一些变化.对于韶山型机车和动车组混跑的线路，其负序、谐波和功率因数低仍然是比较严重的问题，而对于高铁专线，其主要问题是负序问题.这些问题给牵引供电系统的进一步发展带来挑战，引起了国内外学者的广泛关注[1-3]. 考虑到成本因素，牵引变电所高压侧三相进线采用相序轮换技术是抑制负序最传统的方法[4].但牵引网一旦建成相序无法再变更，缺乏灵活性是其主要缺点. 另一种方法是采用平衡变压器.平衡变压器是一种

在电气化铁道牵引供电系统中广泛使用的特种变压器，它主要将三相制公共电力系统转变成两相制牵引供电系统，能完全消除一次侧的零序电流，并具有一定的负序抑制能力，但该能力受到牵引负荷波动影响较大，负荷越不平衡其抑制负序的能力越差，故难以完全消除负序对电力系统的影响.对于谐波和无功，则采用LC无源滤波器，兼做无功补偿. 针对上述无源治理方法的缺点，多种有源治理方法弥补了无源治理方法的不足.在众多有源治理方法中，铁路功率调节器(railway power conditioner，RPC)[5-7]无疑是其中最成功的.它通过对两相基波有功负荷进行重新分配，并独立补偿各相的谐波和无功，能成功实现牵引变电站的负序、谐波和无功的综合治理，并被部分牵引变电所采用、投入运行[8-9].但该系统由于采用了背靠背单相全桥型逆变器拓扑结构，其逆变器最高输出电压等于其直流侧电压，且共需8组功率器件，其直流电压利用率有进一步提高的空间，功率器件的数目也可进一步减少.另一些背靠背结构的有源和无源混合型铁路功率调节系统[10]也存在类似的问题.鉴于此，2004年，Sun等[11]提出了有源电能质量补偿器(active power quality compensator，APQC)系统，该系统成功将三相全桥型有源系统应用在电气化铁道的电能质量综合治理中，减少了功率器件的使用，同时也提高了直流电压的利用率，但是该系统需要一台结构复杂的SCOTT 变压器将主变和有源系统进行匹配，这将大大增加系统的投资成本，同时也降低了整个系统的可靠性. 为弥补上述各系统存在的不足，本文提出了一种基于YN_接线平衡变压器[12]的电气化铁道负序和谐波综合治理系统. 该系统充分利用了YN_平衡变压器三相变三相的潜能.由

我国电能质量治理行业市场现状及竞争格局分析

2017年我国电能质量治理行业市场现状及竞争格局分析【图】 2017年07月21日 13:3410000人浏览字号:T|T ? ? 全球工业的快速发展对能源消耗需求迅速增加，至上世纪 70 年代，造成能源大量消耗、能源价格快速上涨，以致能源危机发生。与此同时，矿物能源的使用对自然环境产生破坏，出现全球气候异常。在此背景下，各国政府出台能源节约政策，鼓励节能产品应用和技术推广。20 世纪 90 年代，为企业、项目提供降低能耗、提高能效、减少排放等方面技术、装备、运营支持与服务的节能服务行业逐渐在我国兴起，目前已成为国家重点鼓励发展的科技服务业，是现代服务业的重要组成部分。 ? ??近年来，我国节能服务业总产值持续快速增长，成为以市场机制推动节能减排的重要力量。根据中国节能协会节能服务产业委员会《“十二五”节能服务产业发展报告》，2015 年我国节能服务产业总产值达3,127 亿元，自 2005 年以来年复合增长率达52%。 2005-2015 年中国节能服务产业总产值（单位：亿元）数据来源：公开资料、智研咨询整理? ??相关报告：智研咨询发布的《》 ? ??一、行业市场情况 ? ??1、电能质量治理设备制造业发展状况 ? ??（1）行业发展历程 ? ??电能质量治理设备制造业的发展，主要体现在无功补偿技术和谐波治理技术的不断创新和改进。 ? ??①无功补偿技术

? ??我国无功补偿细分产业的发展经历了技术引进、消化吸收和进口替代的过程，随着电力监管部门对用户功率因数要求的提高和企业对电能质量重要性认识的提升，无功补偿装置在国内的市场需求自2004 年左右开始爆发。 ? ??无功补偿方法有多种，从传统的带旋转机械的方式到现代的电力电子元件的应用，经历了数十年的发展历程，先后出现了调相机、固定补偿电容器、SVC、SVG等产品。 ? ??同步调相机和固定补偿电容器：早期的无功补偿装置是同步调相机和固定补偿电容器。前者运行成本高、安装复杂，后者补偿容量较大，但不能连续调节，而且可能与系统发生谐振。同步调相机补偿方式在目前的无功补偿项目中已不再使用。固定补偿装置主要由电力电容器、电抗器和机械开关构成，是一种较简单的无功补偿装置，可分级、分组投切，但不属于动态无功补偿，因其价格低廉，适用于负荷波动不频繁的场所。固定补偿装置是70 年代最普遍的无功补偿方式，随着电力电子的应用以及电力部门的考核要求，固定补偿不能满足系统无功的变化，同时因为系统谐波，固定补偿装置对谐波放大形成隐患，该技术目前已逐渐淘汰。 ? ??SVC（静止型动态无功补偿装置）：随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，应用晶闸管技术的 SVC 进入无功补偿的舞台，并逐渐占据主导地位。SVC 是一种快速调节无功功率的装置，具有反应时间快（5～20MS）、运行可靠、无级补偿、分相调节、能平衡有功、适用范围广和价格低廉等优点，有较好的抑制不对称负荷的能力，应用十分广泛。SVC从 70 年代在国外投入运行，我国从 80 年代开始研究 SVC技术及其应用。 ? ??SVG（静止无功发生器）：将自换相桥式电路通过电抗器或直接并联在电网上，适当调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。与 SVC相比，SVG 的响应速度更快、运行范围更宽、谐波电流含量更小，并且电压较低时 SVG 仍可向系统注入较大的无功电流，其储能元件的容量较其所提供的无功容量要小。 ? ??②谐波治理技术 ? ??谐波治理技术的演变大致经历了以下几个阶段： ? ??第一阶段：主要针对高压专线电网中的谐波问题，电弧炉、中频炉等大容量非线性负荷，谐波的治理技术采用无源滤波技术-LC滤波回路，主要通过了解电网线路阻抗，有针对性地设计特征次谐波LC 滤波回路，实现对固定次数的谐波滤出，但有谐振的危险，对设计方案、元器件性能、检测数据有较高要求，无法满足系统变化的需求。 ? ??第二阶段：采用电容器回路安装电抗器的技术保护补偿电容器来达到抑制谐波的作用，其一般只能最多减少30%左右的谐波流入电网，因此该技术不能减少谐波源增加对公用电网所造成的危害。 ? ??第三阶段：随着谐波问题逐渐由专用电网向公用电网转移，有源滤波技术快速发展，成为目前行业技术发展的主流：一方面，公用电网负载容量普遍较小、数量众多，产生的谐波次数和谐波量波动大，采用无源滤波技术不但不能解决谐波问题而且有可能引起谐振；另一方面，公用电网无功补偿大多采用集中补偿，谐波抑制技术易造成补偿回路过载，而有源滤波技术从补偿电网中检测出谐波电流和基波无功，由补偿装置产生一个与

电能质量监测与治理解决方案

电能质量监测与治理解决方案系统简介：随着我国能源系统的快速发展，用电负荷也日趋复杂和多样化（如半导体整流、逆变装置、变频调速装置、炼钢电弧炉、电气化铁路等电力电子设备的大量应用）。由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性，引起诸如谐波、负序、闪变、电压暂态等电能质量问题，对电网运行带来越来越严重的后果。据统计，每年，瞬时电能质量给国内生产企业造成数十亿美元的资金损失。实际上，电能质量监测装置导致的损失呈逐年上升的趋势，越来越多的企业深受其害，所以对电能质量的监测与治理变得尤为重要。推荐方案：电能质量监测与治理系统，采用现代化的测量技术、网络技术和计算机技术实现对整个系统的电能质量监测和治理功能，提高系统的能源管理效率，保障系统的安全可靠运行。电能质量监测与治理系统分为两部分： 1）电能质量监测系统：系统管理软件、电能在线监测装置。 2）电能质量治理系统：谐波治理设备（NSA200APF有源电力滤波装置）、电容器微机保护装置（SVG）。正是在以上先进技术产品的基础上为用户提供完整可靠的电能质量监测与治理解决方案。电能质量监测系统解决方案 ◆针对电能质量监测，我公司开发了电能质量监测系统。

电能质量监测系统结构图： ◆通过在输配电系统各环节、各用电设备节点现场安装电能质量监测仪表，系统可以监测到各节点的电能质量数据。监控管理计算机接收各现场监控节点发送来的电能质量数据，由监控软件进行数据的监视、分析、统计，并将结果显示出来，管理人员可以随时观察到各节点的运行状态。 ◆当出现电压波动、突变、超出范围的谐波等电能质量下降的情况时，监控软件会及时发现异常并进行报警，提醒操作人员进行适当的处理。监控软件还可以存储历史数据，操作人员需要时可以随时打印数据报表、波形图等，以便分析发电机保护系统的电能质量的情况，分析和排除可能的故障点，进行必要的治理，提高电能质量。电能质量治理系统方案 ◆通过对企业的电力系统进行分析诊断后，将制定一套严密的方案，用最小的成本解决用户最主要的电能质量问题。 ◆因SVG可以同时实现无功补偿、谐波治理和平衡三相负荷三种功能及的现进技术，所以本套方案可解决各种电能质量（负荷的平稳与否、功率因数的高低差异、谐波大小及电压的平衡与否）的治理。 ◆电能质量治理系统结构图 ◆在治理电能质量时，因方案差异，成本差别较大，需要科学计算、选择。针对谐波和无功，我们通常建议客户采用SVG+APF的组合方式，备自投保护装置在高压侧采用SVG集中补偿无功和治理

电能质量治理方案

供配电系统电能质量治理方案

1项目背景武钢供配电系统是一个复杂的配电网络，大功率、冲击性、不对称性和非线性负荷在武钢的大量使用、武钢配电网络结构的复杂性及大量的新改建产线，以及环境保护和生产成本的制约等诸多因素，使武钢配电系统越来越运行在接近临界条件下，大大增加了运行条件的不可预知性，配电系统存在的电能质量问题越来越成为制约武钢安全生产的重要因素。近年来武钢事业部的生产秩序接连受到电能质量问题的困扰。另外随着流程性企业规模的不断扩大，新项目用电设备对原有供配电网络的冲击均对供配电系统提出更高的要求，因此开展系统电能质量测试评估是非常有必要的。通过上海宝钢安大电能质量有限公司在2011年对武钢供配电系统的电能质量测试及评估，我们获得了武钢供配电系统内部电能质量的详细情况，并据此提出了相应的解决方案。2存在问题影响武钢供配电系统安全可靠、优质经济运行的电能质量问题主要有以下几个方面：2.1 变压器经济运行问题通过对武钢厂各供电变压器平均负载率的统计分析可以看出，在测试时间内，部分配电变压器的负载率较低，配电变压器的总容量偏大，配电变压器有功损耗和无功损耗增加，使变压器的运行效率降低，造成电能的浪费。 2.2 电压偏差通过对测试数据的分析，二冷轧10kV段母线，二总降2#变35kV、3#变35kV，高线变10kV I段、高线变10kV II段，冷轧变1#、2#10kV段，三炼钢3#、4#35kV，1#变10kV，四炼钢3#变35kV段的电压偏差均超过国标《电能质量供电电压偏差》（GB12325-2008）规定的限值。 2.3 电压波动与闪变通过对测试数据的分析，武钢220kV和110kV段电压闪变基本满足国标《电能质量电压波动和闪变》（GB12326-2008）规定的限值；仅冶金变110kV II段电压闪变超过规定的限值。下级变电站中，在本次测试时间段内，仅高线变10kV II段长时闪变略超过国标《电能质量电压波动和闪变》（GB12326-2008）规定的限值。二热轧、二总降、三炼钢、四炼钢35kV系统由于系统所带负荷主要为轧机或电炉，系统电压波动偏高。 2.4谐波通过对测试数据的分析，武钢厂与电力公司PCC点的各次主导谐波电流和各次主导谐波电压基本都在国标《电能质量公用电网谐波》（GB/T 14549-1995）规定的限值范围之内。

配电网电能质量分析及其治理技术

配电网电能质量分析及其治理技术发表时间：2016-12-05T14:46:12.683Z 来源：《电力设备》2016年第18期作者：戴杰 [导读] 本文对目前配网电能质量存在的问题和危害进行了分析，并结合工作实际，在此基础上提出了有效的治理技术。（昆山市供电公司 215300）摘要：IEEE协调委员会将电能质量定义为：针对敏感设备提供的电力和设备的接地系统满足该设备正常工作的用电需求。实质上电能质量问题大部分为电压质量问题，在配网运行过程中，电能质量对线路、系统、站台以及用户的用电设备有直接影响，因此提高配网电能质量是目前电力行业所面临的主要任务。本文对目前配网电能质量存在的问题和危害进行了分析，并结合工作实际，在此基础上提出了有效的治理技术，希望能解决动态电能质量问题，提高配网运行的经济性。关键词：配电网电能质量；分析；治理技术随着电力系统的发展，电力生产逐渐从计划经济向市场经济转变，用户对电能质量的要求越来越高，电能作为一种商品与其他商品一样具备质量属性，电能质量不太能够，成本就不同，作为供电部门，为用户提供高质量的电能不仅是市场的客观需要，也是促进社会安定、文明的主要因素。以下将从电能质量具体指标和问题分析入手，逐步研究了对应的治理技术。 1、配网电能质量的现存问题和危害分析电能质量降低会对人们的正常工作与生活造成严重影响，近年来因电气设备损坏、继电保护误动以及各种干扰因素的存在，已然给配网供电质量造成隐患，导致因电能质量问题引发的纠纷日益增多。其具体问题和危害包括以下几项： 1.1电压偏差配网系统中的电气设备运行指标和额定寿命建立在额定电压的基础上，若运行过程中端子出现电压偏差，则其运行参数和寿命均会受到不良影响，轻则导致设备参数异常，出现故障，重则导致设备损毁。 1.2公用电网谐波在非线性负荷增加的条件下，大量谐波电流注入到电网系统中，导致电压正弦波形畸变，电能质量因此降低。谐波会产生过电压问题，而容性负载则会导致过电流，从而直接影响到用电计量的准确性，例如出现继电保护装置误动、电子设备误触发等故障问题。 1.3电压闪变、波动无论是高电压或是低电压运行，均会对配网系统的电气设备造成危害，例如照明系统若长期处于负荷电压低的状态会对照度造成影响，电动机甚至也会烧毁；反之，若长期处于高电压运行状态则会影响到电机的绝缘性能，容易引发触电事故。 1.4电网运行频率异常电网运行处于低频率状态时会导致发动机、电磁开关等设备直接烧毁，电动机转速降低，对配网供电的稳定性造成影响，导致配网应付事故的能力不足，稍有异常波动则有可能导致整个配网系统崩溃。而高频率运行同样也会给配网系统带来危害，高频率运行时电压上升，电动机、发电机以及生产设备转速增加，会因超过原设计的允许值而损坏，对广播、通信质量造成异常影响。 2、配网电能质量的治理技术 2.1无功补偿无功补偿即脊柱无功补偿设备向配网提供必要的无功功率，从而达到提高系统功率因数、降低能耗、改善供电质量的目的，在配置无功补偿设备的过程中需遵循“合理布局、就地平衡、补偿分级”的设计原则。具体包括以下方面： ①局部平衡与总体平衡相结合，既要能满足整个配网的总无功功率平衡，又要满足各站台和分线的无功平衡；②用户补偿和电力部门补偿相结合。配网系统中用户所消耗的无功功率约为50~60%，配网则消耗掉剩余的无功功率，因此为了减少其在电网中的输送损耗，需因地制宜，实现就地补偿和就地平衡；③集中补偿与分散补偿相结合。集中补偿是指在变电站集中装设大容量的补偿用电容器，分散补偿则指在配网中设置分散的负荷区，例如对配变、配电线路以及用户设备进行无功补偿；④调压与降损结合。降损为主，调压兼顾，该措施主要针对负荷分散、功率因数低，且线路长、分支多的线路，其最为显著的特点是线损大、负荷率低，在对这种线路进行补偿时需尽可能降低电能输送损耗，并通过调整电压偏差、消噪等措施提高线路供电能力；⑤低压与高压补偿结合。低压补偿为主，高压补偿兼顾，实现与分散补偿的配对。 2.2无源滤波器无源滤波器由电抗器、电容器以及电阻器等元件构成，针对某次谐波或者对其上次的谐波形成低阻抗，达到抑制高次谐波的目的，考虑到SVC的调节范围需从感性区扩至容性区，因此需将动态控制的电抗器与滤波器并联起来，这样既能满足无功补偿的需求，又能改善功率因数，消除高次谐波对配网运行造成的不良影响。 2.3有源滤波器虽然无源滤波器可消除特定的几次谐波，但由于其特性受配网系统的参数影响，对某些谐波会产生放大作用，甚至引发谐振，此时则