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[摘 要]现代社会，用户对电能质量的要求持续提高，但同时各类问题也不断显现。因此，亟需完善电能质量控制技术，有效避免特殊负荷的干扰，促进电网安全稳定运行。本文将对电能质量治理技术进行简单的介绍，可作为电能质量治理时的参考。
[关键词]电能质量；治理；技术；
中图分类号：TM761.1 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）15-0394-01
一、电压偏差的调整
1.1 发电机调压
依照规定，发电机可在对应额定电压的 95% 至 105% 范围内保持运行，无需外部调压。所以，若由发电机直接供电且线路不长、电压损耗不大，可运用发电机调压来满足要求。但涉及多级变压供电则仅靠发电机调压难以奏效。而且，考虑到距离发电机较近的电压不宜过高，在远距离负荷电压调整时，须利用有载调压变压器来调压。
1.2 改变电网无功功率分布调压
由于电网一旦传输功率，便有电压损耗，所以若能改变线路与变压器等元件的电压损耗，也就调整了电网节电的电压大小。如切除双回线路的某一回线路或调整变压器的数量与接线方式来改变电网参数，再如采用分裂导线的方式来减少导线周围的电场强度、降低线路电抗。
二、谐波的抑制
抑制谐波出于两方面的考虑，一是产生谐波的非线性负荷；二是受危害的电力设备及其装置。
2.1 减少谐波源的谐波含量
谐波电流与其次数是成反比的，即谐波次数越高，电流值就越小。为此可利用两台绕组接法不同的变压器二次侧相差为 30°的原理来增加换流装置脉冲数，便可以消除较低次谐波并减少其产生谐波的电流。同时，保持三相负荷电流的平衡，改善电网电压质量，尽可能减少变压器空载。在谐波共振情况下，通过倒换系统错开共振点或改变无功补偿容量予以消除。面对容量较大的谐波源负荷时，运用专线供电或提高电压等级的方法。另外，要减少发电机电势中的谐波含量[1]。一方面通过短距绕组、分布绕组以及改善磁极的极靴外形，使之磁场更加接近正弦波形，来削弱磁场分布引起的谐波电势 ；一方面定子开槽引起的气隙磁导不均匀并产生齿谐波，可通过分数槽绕组、磁性槽契或半闭口槽的方法加以削弱。
2.2 安装滤波装置
目前较为典型的大致有两类 ：（1）无源滤波装置。该装置一般由多个无源滤波器并联而成，每个滤波器在一个或两个谐波频率附近呈现低阻抗，使电网中的谐波电流减少，达到抑制谐波的目的。（2）有源滤波装置。其主要由电流源型逆变器或电压源型构成，向谐波源提供与谐波注入波形相同、位相反的补偿电流，以抵消谐波源注入系统的谐波电流[2]。
三、电压波动和闪变的抑制
现阶段，通常运用到的抑制电压波动和闪变的方法大致有：（1）选择电抗值最小配电线路方案。电缆线路的电抗值远低于架空线路的电抗值，也就是说，同样长度的架空线路比电缆线路更容易因负载波动引起的电压波动，所以尽可能采用电缆线路供电。（2）确定好变压器的分接头。在用户新增配电变压器或者是新建变电站时，要合理选定变压器的分接头，保证电力设备电压持续稳定[3]。若条件允许，应在适当位置安装有载调压变压器。而且，要促进变压器并列运行，以减少变压器的阻抗。（3）加装限流电抗器。无论是大容量变电所线路出口还是发电厂 10kV 电缆出线口，均要加装相应的限流电抗器，增加线路的短路阻抗，减少线路故障时短路电流的发生频次。（4）采用大型感应电动机带电容器补偿。同时将电动机以及电容器投入运行，使得电容器较大的超前冲击电流与电动机较大的滞后启动电流相互补偿。当大型感应电动机启动时，便具有良好的功率因数，从而稳定与调和整个电力系统的电压波动。（5）引入电力稳压器稳压。伴随电力技术的不断进步，电力稳压器的制造水平有了明显改善。为抑制电压波动和闪变，可将电力稳压器装载到低压供配电系统，使得配电网供电电压波动或负载发生变化时，也能够自动保持输出稳定的电压[4]。
四、负序治理
负荷三相不平衡造成负序电流流入电力系统，引起系统三相电压不对称，会引起三相电动机震动并增加损耗。负序电流注入发电机甚至会引起发电机保护动作，负序电流也是引起风力发电机跳闸的重要原因之一。电力系统中主要的负序源为电气化铁路中采用单相供电的电力机车、三相不平衡的电弧炉等[5]。根据斯坦麦兹理论，可以通过在不平衡负荷接入处并联三相无功补偿装置实现负序电流、无功电流的完全补偿。目前对于负序的补偿主要通过在不平衡负荷处安装 SVC 或 STATCOM 装置来实现。关于负序的补偿已有成熟的理论与工程实际案例。由于负序补偿需要较大的补偿容量，因此，如何降低补偿装置的容量是研究的重点，为此，人们提出了根据系统短路容量及公共连接点（PCC）负序电压的允许值而优化负序补偿容量的方法。今后主要针对动态负序电流补偿及容量优化进行研究。
五、电压跌落的抑制
作为解决电压跌落问题最为有效的措施，动态补偿技术依据动态电能质量调节装置连接方式及其补偿信号种类不同。
5.1 串联电压补偿
该补偿方式旨在把电压跌落期间迅速向系统注入幅值、相角和频率都可控的三相电压与供电电压相串联，抵消电压跌落的影响。依据电压相位的不同，串联电压补偿又细分为超前相电压补偿、恒相电压补偿与同相电压补偿。超前相电压补偿要求注入较大幅值的补偿电压，而且在补偿初期易产生负荷电压相位突变角，致使负荷侧的电压波形严重不连续，引发系统振荡。在恒相串联电压补偿中，负荷电压的幅值和相位在补偿前后都不发生变化[6]。
5.2 并联电流补偿
该方法既為了在电网电压跌落时，保持负荷处电压处于正常水平，免于不必要的干扰，又为了消除大容量负荷启动时随之而来的电流严重畸变现象对电网造成的损害。在同等条件下，并联电流补偿技术需对电力系统及其负荷两侧同时进行补偿，与串联电压补偿技术只需补偿系统电压跌落某一部分相比，耗费更多的能量与成本。而且，因系统阻抗经常发生改变而难以确定运用并联电流补偿技术，所以在消除电网电压跌落对负荷的干扰实践中，一般使用串联电压补偿技术。
六、结束语
随着基于电力电子技术的大量负荷或分布式发电设备在电力系统中的广泛应用，电能质量问题必将越来越引起人们的关注。解决电能质量问题主要有两条途径：一是制定合理的产品规范，在电力电子设备内部嵌入电能质量补偿功能，防止电力电子设备接入电网而引起电能质量问题，同时提高电力电子设备自身对电压干扰的抵抗能力；二是采用外部电能质量补偿设备解决负荷及电网的电能质量问题，使负荷与电网实现协调与兼容。总之，随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术、通讯技术与控制技术的快速发展，在电力电子装置中人们可以采用更为复杂的拓扑结构、更加优异的调制算法与控制策略，因此必将能够实现补偿性能更为优越、运行更加节能、占地面积更小、成本更低的电能质量补偿方案。
参考文献
[1] 王军.配电系统电能质量治理技术[J].油气田地面工程，2013，（7）.
[2] 董平，李小炳，李程，方其芳.浅析工业用户电能质量综合治理技术应用研究[J].中国新技术新产品，2013，（6）.
[3] 张蕾.电能质量与控制技术探讨[J].电力安全技术，2013，（1）.
[4] 安文飞.电能质量分析方法与控制技术探讨[J].内蒙古石油化工，2012，（19）.
[5] 黄朝.关于电能质量控制策略及技术的探讨[J].中国-东盟博览，2012，（9）.
[6] 刘宏博，何美定.数字技术在电能质量监测中的应用[J].数字技术与应用，2012，（8）.
[关键词]电能质量；治理；技术；
中图分类号：TM761.1 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）15-0394-01
一、电压偏差的调整
1.1 发电机调压
依照规定，发电机可在对应额定电压的 95% 至 105% 范围内保持运行，无需外部调压。所以，若由发电机直接供电且线路不长、电压损耗不大，可运用发电机调压来满足要求。但涉及多级变压供电则仅靠发电机调压难以奏效。而且，考虑到距离发电机较近的电压不宜过高，在远距离负荷电压调整时，须利用有载调压变压器来调压。
1.2 改变电网无功功率分布调压
由于电网一旦传输功率，便有电压损耗，所以若能改变线路与变压器等元件的电压损耗，也就调整了电网节电的电压大小。如切除双回线路的某一回线路或调整变压器的数量与接线方式来改变电网参数，再如采用分裂导线的方式来减少导线周围的电场强度、降低线路电抗。
二、谐波的抑制
抑制谐波出于两方面的考虑，一是产生谐波的非线性负荷；二是受危害的电力设备及其装置。
2.1 减少谐波源的谐波含量
谐波电流与其次数是成反比的，即谐波次数越高，电流值就越小。为此可利用两台绕组接法不同的变压器二次侧相差为 30°的原理来增加换流装置脉冲数，便可以消除较低次谐波并减少其产生谐波的电流。同时，保持三相负荷电流的平衡，改善电网电压质量，尽可能减少变压器空载。在谐波共振情况下，通过倒换系统错开共振点或改变无功补偿容量予以消除。面对容量较大的谐波源负荷时，运用专线供电或提高电压等级的方法。另外，要减少发电机电势中的谐波含量[1]。一方面通过短距绕组、分布绕组以及改善磁极的极靴外形，使之磁场更加接近正弦波形，来削弱磁场分布引起的谐波电势 ；一方面定子开槽引起的气隙磁导不均匀并产生齿谐波，可通过分数槽绕组、磁性槽契或半闭口槽的方法加以削弱。
2.2 安装滤波装置
目前较为典型的大致有两类 ：（1）无源滤波装置。该装置一般由多个无源滤波器并联而成，每个滤波器在一个或两个谐波频率附近呈现低阻抗，使电网中的谐波电流减少，达到抑制谐波的目的。（2）有源滤波装置。其主要由电流源型逆变器或电压源型构成，向谐波源提供与谐波注入波形相同、位相反的补偿电流，以抵消谐波源注入系统的谐波电流[2]。
三、电压波动和闪变的抑制
现阶段，通常运用到的抑制电压波动和闪变的方法大致有：（1）选择电抗值最小配电线路方案。电缆线路的电抗值远低于架空线路的电抗值，也就是说，同样长度的架空线路比电缆线路更容易因负载波动引起的电压波动，所以尽可能采用电缆线路供电。（2）确定好变压器的分接头。在用户新增配电变压器或者是新建变电站时，要合理选定变压器的分接头，保证电力设备电压持续稳定[3]。若条件允许，应在适当位置安装有载调压变压器。而且，要促进变压器并列运行，以减少变压器的阻抗。（3）加装限流电抗器。无论是大容量变电所线路出口还是发电厂 10kV 电缆出线口，均要加装相应的限流电抗器，增加线路的短路阻抗，减少线路故障时短路电流的发生频次。（4）采用大型感应电动机带电容器补偿。同时将电动机以及电容器投入运行，使得电容器较大的超前冲击电流与电动机较大的滞后启动电流相互补偿。当大型感应电动机启动时，便具有良好的功率因数，从而稳定与调和整个电力系统的电压波动。（5）引入电力稳压器稳压。伴随电力技术的不断进步，电力稳压器的制造水平有了明显改善。为抑制电压波动和闪变，可将电力稳压器装载到低压供配电系统，使得配电网供电电压波动或负载发生变化时，也能够自动保持输出稳定的电压[4]。
四、负序治理
负荷三相不平衡造成负序电流流入电力系统，引起系统三相电压不对称，会引起三相电动机震动并增加损耗。负序电流注入发电机甚至会引起发电机保护动作，负序电流也是引起风力发电机跳闸的重要原因之一。电力系统中主要的负序源为电气化铁路中采用单相供电的电力机车、三相不平衡的电弧炉等[5]。根据斯坦麦兹理论，可以通过在不平衡负荷接入处并联三相无功补偿装置实现负序电流、无功电流的完全补偿。目前对于负序的补偿主要通过在不平衡负荷处安装 SVC 或 STATCOM 装置来实现。关于负序的补偿已有成熟的理论与工程实际案例。由于负序补偿需要较大的补偿容量，因此，如何降低补偿装置的容量是研究的重点，为此，人们提出了根据系统短路容量及公共连接点（PCC）负序电压的允许值而优化负序补偿容量的方法。今后主要针对动态负序电流补偿及容量优化进行研究。
五、电压跌落的抑制
作为解决电压跌落问题最为有效的措施，动态补偿技术依据动态电能质量调节装置连接方式及其补偿信号种类不同。
5.1 串联电压补偿
该补偿方式旨在把电压跌落期间迅速向系统注入幅值、相角和频率都可控的三相电压与供电电压相串联，抵消电压跌落的影响。依据电压相位的不同，串联电压补偿又细分为超前相电压补偿、恒相电压补偿与同相电压补偿。超前相电压补偿要求注入较大幅值的补偿电压，而且在补偿初期易产生负荷电压相位突变角，致使负荷侧的电压波形严重不连续，引发系统振荡。在恒相串联电压补偿中，负荷电压的幅值和相位在补偿前后都不发生变化[6]。
5.2 并联电流补偿
该方法既為了在电网电压跌落时，保持负荷处电压处于正常水平，免于不必要的干扰，又为了消除大容量负荷启动时随之而来的电流严重畸变现象对电网造成的损害。在同等条件下，并联电流补偿技术需对电力系统及其负荷两侧同时进行补偿，与串联电压补偿技术只需补偿系统电压跌落某一部分相比，耗费更多的能量与成本。而且，因系统阻抗经常发生改变而难以确定运用并联电流补偿技术，所以在消除电网电压跌落对负荷的干扰实践中，一般使用串联电压补偿技术。
六、结束语
随着基于电力电子技术的大量负荷或分布式发电设备在电力系统中的广泛应用，电能质量问题必将越来越引起人们的关注。解决电能质量问题主要有两条途径：一是制定合理的产品规范，在电力电子设备内部嵌入电能质量补偿功能，防止电力电子设备接入电网而引起电能质量问题，同时提高电力电子设备自身对电压干扰的抵抗能力；二是采用外部电能质量补偿设备解决负荷及电网的电能质量问题，使负荷与电网实现协调与兼容。总之，随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术、通讯技术与控制技术的快速发展，在电力电子装置中人们可以采用更为复杂的拓扑结构、更加优异的调制算法与控制策略，因此必将能够实现补偿性能更为优越、运行更加节能、占地面积更小、成本更低的电能质量补偿方案。
参考文献
[1] 王军.配电系统电能质量治理技术[J].油气田地面工程，2013，（7）.
[2] 董平，李小炳，李程，方其芳.浅析工业用户电能质量综合治理技术应用研究[J].中国新技术新产品，2013，（6）.
[3] 张蕾.电能质量与控制技术探讨[J].电力安全技术，2013，（1）.
[4] 安文飞.电能质量分析方法与控制技术探讨[J].内蒙古石油化工，2012，（19）.
[5] 黄朝.关于电能质量控制策略及技术的探讨[J].中国-东盟博览，2012，（9）.
[6] 刘宏博，何美定.数字技术在电能质量监测中的应用[J].数字技术与应用，2012，（8）.