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摘要：电力市场中，电力客户对于电能质量的要求正在日益加强中。本文通过分析电能质量中存在的谐波治理及特殊负荷的补偿、电压波动与闪变、电压暂降和电压中断三个方面的问题，提出了相关的控制技术方案，开拓了电能质量管理系统满足客户电力需求的思路。
关键词：电能质量存在影响具体措施
一、电能质量问题主要包括
（1）电压质量问题，主要包括：
①闪变；②瞬时过电压、跌落，③谐波、畸变，
（2）电流质量问题：主要指电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸变，包括：①流入电网的谐波电流；②无功、不平衡负荷电流；③低频负荷变化造成的闪烁等。
（3）按稳态电能质量问题以波形畸变为特征分类，主要包括谐波、次谐波、波形下陷以及噪声等；
（4）按动态电能质量问题通常以频谱和暂态持续时间为特征，分脉冲暂态和振荡暂态两大类。动态电能质量问题主要体现为电压质量问题。
本文仅就谐波治理及特殊负荷的补偿、电压波动与闪变、电压暂降和电压中断三个方面的问题做相关探讨。
二、对谐波治理及特殊负荷的补偿问题的解决方法
A、电力谐波的预防性解决方法
1、采用多脉波数整流器
利用变压器绕组的不同接线方式形成的相位变化，可组成多脉波数的整流器，通过相位抵消或相位多重化而减小谐波。多脉波数整流器产生的特征谐波次数是h=mk±1，m为一个工频周波内的脉波数。从理论上分析，6脉波整流器的特征谐波是5，7，11，13，17，19，23，25，……次，12脉波整流器的特征谐波是11，13，23，25，……次，12脉波整流器的特征谐波是23，25，……次，谐波频率越高，谐波幅值越小。因此通过采用多脉波数整流器，谐波分量得到有效抑制。
2、变压器
变压器的联接方式可以减小谐波，绕组三角形联接的变压器隔断了零序3倍数谐波的流通，既保护了电源侧也保护了用户侧。在实践中广为采用。另外，采用可承受谐波的K级变压器，K级变压器具有以下特点：
低于正常的磁通密度，因此可以承受由谐波电流引起的过电压；在一次和二次绕组之间使用了电磁屏蔽，减弱了较高次的谐波；配置中性线，其规格是各相导线截面积的2倍，以解决3倍数谐波在中性线中的流通问题；变压器绕组由多个较小的平行导线组成，从而减小了高频谐波下的集肤效应；采用绝缘和换位导体以减小损耗。
某变压器一次侧通过的基波和谐波电流
3、旋转电机
电机在设计时可采用多种措施减小谐波磁势，如：
（1）改善磁极的极靴外形（对凸极型机）或励磁绕组的分布范围（隐极型机），使磁场的分布尽可能接近正弦波形。
（2）采用Y接线方式消除线电动势中的3倍数谐波。三角形接线也能达到词目的，但三次谐波环流要引起附加损耗，故一般采用Y接线方式。
（3）采用短距绕组削弱谐波电动势。由于Y接线已消除3倍数谐波，故选择绕组节距时主要考虑同时消除5、7次谐波电势。
（4）采用分布绕组削弱谐波电势。采用分布绕组，当槽数增加时，基波的分布系数减小不多，而谐波的分布系数却显著减小。但考虑到成本因素，一般交流电机每相每极下的槽数是2~6之间。
实测情况显示在采取以上步骤后，旋转电机产生的谐波并不严重，通常不看作谐波源。
B、电力谐波的补救性解决方法
通过在非线性负荷接入电网的位置并联滤波器可吸收来自该非线性负荷产生的的谐波。
1、无源滤波器
无源滤波器PPF（PassivePowerFilter）简称滤波器。由电容器和电抗器串联组成，并调谐在某个特定的谐波频率，形成低阻抗电路。
图1典型滤波器电路
(a)单调谐滤波器；(b)双调谐滤波器；(c)高通滤波器；(d)C滤波器
典型的滤波器电路如图1所示。滤波器可以采用星形或三角形联接，但星形联接便于分相调谐；图1所示电容器接在电源端时，电抗器不承受短路电流冲击，只需采用“半绝缘”，因为系统单相接地时，电抗器中性点对地仅为相电压。工程上为了电容器组采用中性点差流保护，也有将电容器组接到中性点侧的。双调谐滤波器有两个谐振点可同时滤除两个频率的谐波，作用上相当于两个单调谐滤波器。但与单调谐滤波器相比，有功功率损耗较小。这种滤波器结构、设计比较复杂，调谐困难，但在高压大容量滤波器中使用有一定的技术经济上的优越性。
三、电压波动与闪变的控制方法
A、静止无功补偿装置（SVC）
在SVC中较为简单的有晶闸管投切电容器TSC(Thyristorswitchedcapacitor），用晶闸管组成无触点的电力电子开关控制快速投切电容器组，实现容性无功功率的分级调节。TSC在电容器电流过零时的瞬间切除；在电网电压和电容器上残压相等时的瞬间投入，才能实现无冲击电流和电压的操作，以防止对电容器和晶闸管的损害。
静止无功补偿装置的典型代表是固定电容器+晶闸管控制电抗器FC+TCR，如图2所示。它调节TCR中晶闸管的控制角以改变通过相控电抗器的感性电流，从而实现连续调节无功功率的目的。TCR所吸收的基波电流总是滞后电压的，即只能吸收无功功率。在实际应用中总是将TCR与固定电容器组FC并联使用，这样可将无功功率的补偿扩充到超前的范围，向供电系统输出无功功率或吸收负的无功功率。波动性负荷吸收的无功功率如有变动，则TCR提供的无功功率的变动与的变动相反，为了抵消滞后的无功功率的影响，需要补偿超前的无功功率，即固定电容器组吸收负的无功功率，使总补偿的无功功率超前。这样，供电系统只提供剩余的无功功率，使电压波动降低。总功率因数主要由固定电容器组来校正。上述将FC的电容的超前电流与TCR相控电抗的滞后电流叠加，得到SVC的电压-电流曲线。
图2TCR型SVC电路图
目前，TCR在35kV以下电压等级通过多级晶闸管串联（提高工
作电压）后直接接入电网。TCR和TSC都可以分相调节，可按每相电压和无功的要求确定瞬时无功补偿量。它们都有减小电流和电压不对称的作用，并具有在不对称故障时支撑电网的作用。
B、静止无功发生器（SVG-STATCOM）
SVG是指由自换相的电力电子桥式整流器来进行动态无功补偿的装置，现在一些参考文献又称之为STATCOM。
SVG的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器并联在电网上，形成可以产生超前90或滞后90电流的逆变器，同时它具有自整流充电能力。它通过电抗器L1接入三相电网。电网三相交流电压通过整流管Va1~Va6向电容器两端充电以维持其两端的直流电压，再通过可控电力电子开关Ta1~Ta6将该直流电压逆变成交流电压送回电网。
四、电压暂降和电压中断的控制方法
电压暂降和电压中断主要是在系统内发生的，由负荷用电引起的电压暂降和电压中断占少数。因此控制电压暂降和电压中断先应从系统内寻求缓解其影响的措施，然后再根据实际需要安装专门的控制设备。
1、缓解电压暂降和电压中断的措施
（1）减少故障次数，缩短故障切除时间。缩短故障清除时间虽然不能减少电压暂降发生次数，但却能明显地降低电压暂降的深度和持续时间。缩短故障清除时间的最有效措施是应用有限流作用的熔断器。
2、改变供电方式
（1）优化输配电系统设计及运行结构，减少故障对电网与用户联接点供电电压的影响；对用电设备及布局优化设计，提高设备承受电压暂降的能力。
（2）对敏感负荷采用双电源和多电源供电。故障发生后迅速切换到备用电源上，通过改变供电方式，降低电压暂降和电压中断的影响
（3）采用分散式发电技术，在敏感负荷附近装设分布式发电机DG，在电压暂降和电压中断期间保持对敏感负荷的供电电压。
3、安装控制电压暂降和电压中断的设备
研究表明电压暂降是当前业界所面临的代价最大的电能质量问题，国际上已有若干产品用于减小电压暂降的影响。
图3SVG伏安特性曲线
传统意义上电力发展是以电能平衡为出发点，现代电网负荷结构的质变突出了控制电能质量的意义。对污染源的治理必须遵循“谁污染谁治理”的原则，但对公用供电设施引起的电能质量也应当及时处理。因此采取电能质量控制措施是供、用电双方的事情。尽管无源滤波器、TSC及TCR仍在抑制电能质量扰动中起主导作用。新型的电能质量控制技术不断出现。电能质量一般控制途径倾向于将控制装置安装在污染源源头或敏感负荷的供电端；存在投资运行费用的分摊问题，需要有相应的法规保证。
参考文献
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[3]王宾,潘贞存,赵建国等.电能质量监测数据的同步处理与装置设计.电力系统自动化.2002,26(11):45-49.
作者简介
唐柯，女，汉族，1976年3月，成都市，大学本科，四川大学，工程师，就职于国网四川省电力公司成都供电公司城西供电中心，电气工程方向。