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广东电网公司东莞松山湖供电分局 52300
摘要：随着经济、社会和科學技术的迅速发展，一方面，对电能质量的要求也进一步提高；另一方面，非线性、冲击性负荷的在电网中的使用也越来越广泛，电能质量受到的污染越来越严重。分析电网的电能质量的现状，并提高电能质量已成为供电公司目前亟待解决的问题。松山湖产业园近年供电量高速增长，电能质量问题逐渐突出，针对电能质量的投诉也日益增多，因此，开展松山湖配电网的电能质量管理治理措施的研究工作非常必要。
关键词：电能质量；谐波；电压暂降
一、东莞松山湖科技产业园区及配电网概况
东莞松山湖科技产业园区是2001年11月经省政府批准成立的省级高新技术产业开发区，松山湖科技园的定位比较高，其所进驻的企业的设备也相对先进，例如紧密度高、自动化和智能化高等特点，其对电网的要求也较高。为了实现基础设施与高新技术企业相配套，松山湖配电网从2007年开始建设，定位是一个新型的全电缆的电网。松山湖配电网的主要特点是多分段、多联络，10kV公用线路环网率达100%，并且线路负荷适中，环网线路能100%进行转供电。分区电压合格率已达到99.5%，供电可靠率也在逐年提高，已经提高到99.98%。2011年至今已收到关于深圳华为、新能源公司、生益科技等因为闪断或者电压暂降等问题的投诉。为此我部对本地区的电能质量开展了整治研究。
二、电能质量问题概述
IEC（1000-2-2/4）标准将电能质量定义为：供电装置正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性。
IEEE技术协调委员会对电能质量（Power Quality）的技术定义为：合格的电能质量是指敏感设备提供的电力和设置的接地系统均是适合设备正常工作的。其缺点是不够直接和简明。电能质量可分为电压质量、电流质量、供电质量和用电质量四个方面：
电能质量问题按产生和持续时间可将电能质量问题分为稳态电能质量问题和暂态电能质量问题。稳态电能质量问题以波形畸变为主要特征，一般持续时间较长，在一点时间内出线的电能质量不正常的情况，主要包括系统的频率偏差、长时间电压幅值偏差、三相不平衡、谐波、电压波动和闪变。暂态电能质量问题通常是以短持续时间为特征，主要包括脉冲暂态、震荡暂态和瞬时电压上升与下降三类。
松山湖配电网电能质量治理研究
由于松山湖配电网电能质量的主要问题在于谐波和电压暂降，因此本文仅对谐波及电压暂降的治理进行讨论。
谐波治理
谐波治理技术
谐波治理的技术有滤波和补偿两种技术手段。
滤波技术使用元器件，按照不同的要求，使得滤波装置对不同频率的电源有不同的阻抗值，在调谐处的阻抗为零，及把调谐处所处的频率谐波滤除，即把不需要的成分滤除掉。例如无源电力滤波器是由电容器和电抗器按照一定的参数数据及拓扑结构连接组成，把需要滤除的谐波频率设置为滤波器的调谐平率或其附近。
补偿技术是采用各种技术，使装置能产生一个电流，该电流的大小等于谐波的大小，方向与谐波的方向相反，从而达到抵消、补偿谐波的效果。采用补偿的技术的设备有有源滤波器，有源滤波器的具体情况见下文。
谐波的治理方案
谐波主要是由用户产生的，所以治理电网公共点的谐波问题必须由供电和用电两方面共同解决。治理电网谐波应该从设备本身、电网和加装经济适用的设备三方面进行。
设备设计、制造和配置时考虑谐波
在设计、制造时，尽量采用减少产生谐波的方案。例如整流装置，整流装置在电网中用得非常广泛，也是电网中的主要谐波源。但是整流装置产生的，谐波参数与其本身的脉动数有严格的关系——它的特征谐波电流次数与脉动数有关：
n=kp±1（k=1，2，3，···）
式中p为整流装置的脉动数。
由上式可知，增加其脉动数对降低谐波电流含量最为有效。当脉动数增多时，则整流器注入电力系统特征谐波的起始最低次数n越高，又因In=I1/n，谐波电流与谐波次数近似成反比，其谐波含量也明显下降。因此，一系列次数较低、幅度较大的谐波得到消除，谐波源产生的谐波电流将减少。
在设备设计时就考虑产生的谐波量，尽量采用产生谐波较少的设计方案，或者在设备内就设置了消除谐波或抑制谐波的部分。
用电设备是主要的谐波源，只要能控制谐波源，就能控制电网中的谐波量。
电力网设计时考虑谐波
电网设计时可以从三个方面来考虑减少谐波：①在变电站设置消除谐波或抑制谐波的设备；②电网结构上考虑抑制波谐；③适量增大电网容量。
①在变电站设置消除谐波或抑制谐波的设备。
目前，在变电站出消除或抑制谐波的滤波装置有无源滤波器、有源滤波器和混合型滤波器装置。装设无源滤波器是目前变电站使用最广泛、也是效果最明显的一种方法。
②电网结构上考虑抑制波谐.。
电网结构方面考虑抑制谐波可以从以下三个方面着手：
⑴谐波重的用户设立专线供电，提高供电的电压等级。
谐波重的用户产生的谐波会影响到其附近的用户，当谐波含量大时，其给自身及其附近的用户产生的影响非常大的，损失也是很大，应给谐波含量大的用户或设备提供专线供电。不同电压等级能容忍的谐波是不同的，额定电压等级越高，例如，给装有较多变频器的线路直接拉10kV的专线供电。这样，变频器产生的谐波将不会直接对厂区其他的设备造成影响。
⑵变压器采用适当的连接方式。
不同功能的变压器的不同的连接方式，对抑制谐波有不同的效果。例如，三相整流变压器采用Y-d（Y/Δ）的连接方式，可以消除三次及其倍数的谐波，从而达到抑制三次及其倍数的谐波。
⑶适量增大电网容量。
我国的公共电网对谐波的限定值是按电压等级及其容量确定的。同一电压等级的公共点，容量越大，其允许值就越大，其谐波承载能力越大，并降低系统的谐波水平。所以适量增大电网的容量对降低谐波的影响是有益的。
用谐波抑制装置抑制谐波
对现有使用中的设备，不可能让用户更换那些产生谐波更小的新设备，即使要用户更换，求用户也不一定配合。对这种情况，可以在现有的、产生谐波较大的设备附近装设滤波器这是抑制谐波最有效的方法。
电压暂降治理
电压暂降治理技术
电压暂降的治理技术主要也有两种：一种是采用抑制手段，另一种采用备用电源。
电压暂降的抑制手段是采用各种技术措施，抑制电压降低的幅值。例如在线路末端加装电容和电抗器的组合，当发生电压暂降时，电容和电抗的组合能发出功率，给设备供电，在一定时间内能抑制电压突然下降。
采用备用电源，是指设备不是只有一个电源供电，一个电源发生电压暂降时，切换到其他的电源上供电。例如不间断电源（UPS），在市电正常时它是处于充电或备用状态，是属于耗能设备，设备用市电供电。但发生电压暂降时，不间断电源就切断设备与市网的接口，不间断电源就启动逆变装置，给设备供电，当市网恢复正常时，在恢复有市网给设备供电。
电压暂降治理方案
电压暂降主要是由线路故障和恶劣的天气条件引起保护动作等因素引起，但也与设备本身的参数有关。所以要治理电压暂降应从电网、用户侧加装设备和用电设备三方面着手。
从电网源头抓起，减少故障的发生
电网发生故障是不可避免，但是，提高电力系统的可靠性，减少故障发生的几率、较少故障的持续时间是可以做到。故障发生的频率越高，造成的损失越大，所以可对重要用户采取双回路供电，提高系统的可靠性。电压暂降的时间及深度受电压中断时间的约束，故障持续的时间越长，电
摘要：随着经济、社会和科學技术的迅速发展，一方面，对电能质量的要求也进一步提高；另一方面，非线性、冲击性负荷的在电网中的使用也越来越广泛，电能质量受到的污染越来越严重。分析电网的电能质量的现状，并提高电能质量已成为供电公司目前亟待解决的问题。松山湖产业园近年供电量高速增长，电能质量问题逐渐突出，针对电能质量的投诉也日益增多，因此，开展松山湖配电网的电能质量管理治理措施的研究工作非常必要。
关键词：电能质量；谐波；电压暂降
一、东莞松山湖科技产业园区及配电网概况
东莞松山湖科技产业园区是2001年11月经省政府批准成立的省级高新技术产业开发区，松山湖科技园的定位比较高，其所进驻的企业的设备也相对先进，例如紧密度高、自动化和智能化高等特点，其对电网的要求也较高。为了实现基础设施与高新技术企业相配套，松山湖配电网从2007年开始建设，定位是一个新型的全电缆的电网。松山湖配电网的主要特点是多分段、多联络，10kV公用线路环网率达100%，并且线路负荷适中，环网线路能100%进行转供电。分区电压合格率已达到99.5%，供电可靠率也在逐年提高，已经提高到99.98%。2011年至今已收到关于深圳华为、新能源公司、生益科技等因为闪断或者电压暂降等问题的投诉。为此我部对本地区的电能质量开展了整治研究。
二、电能质量问题概述
IEC（1000-2-2/4）标准将电能质量定义为：供电装置正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性。
IEEE技术协调委员会对电能质量（Power Quality）的技术定义为：合格的电能质量是指敏感设备提供的电力和设置的接地系统均是适合设备正常工作的。其缺点是不够直接和简明。电能质量可分为电压质量、电流质量、供电质量和用电质量四个方面：
电能质量问题按产生和持续时间可将电能质量问题分为稳态电能质量问题和暂态电能质量问题。稳态电能质量问题以波形畸变为主要特征，一般持续时间较长，在一点时间内出线的电能质量不正常的情况，主要包括系统的频率偏差、长时间电压幅值偏差、三相不平衡、谐波、电压波动和闪变。暂态电能质量问题通常是以短持续时间为特征，主要包括脉冲暂态、震荡暂态和瞬时电压上升与下降三类。
松山湖配电网电能质量治理研究
由于松山湖配电网电能质量的主要问题在于谐波和电压暂降，因此本文仅对谐波及电压暂降的治理进行讨论。
谐波治理
谐波治理技术
谐波治理的技术有滤波和补偿两种技术手段。
滤波技术使用元器件，按照不同的要求，使得滤波装置对不同频率的电源有不同的阻抗值，在调谐处的阻抗为零，及把调谐处所处的频率谐波滤除，即把不需要的成分滤除掉。例如无源电力滤波器是由电容器和电抗器按照一定的参数数据及拓扑结构连接组成，把需要滤除的谐波频率设置为滤波器的调谐平率或其附近。
补偿技术是采用各种技术，使装置能产生一个电流，该电流的大小等于谐波的大小，方向与谐波的方向相反，从而达到抵消、补偿谐波的效果。采用补偿的技术的设备有有源滤波器，有源滤波器的具体情况见下文。
谐波的治理方案
谐波主要是由用户产生的，所以治理电网公共点的谐波问题必须由供电和用电两方面共同解决。治理电网谐波应该从设备本身、电网和加装经济适用的设备三方面进行。
设备设计、制造和配置时考虑谐波
在设计、制造时，尽量采用减少产生谐波的方案。例如整流装置，整流装置在电网中用得非常广泛，也是电网中的主要谐波源。但是整流装置产生的，谐波参数与其本身的脉动数有严格的关系——它的特征谐波电流次数与脉动数有关：
n=kp±1（k=1，2，3，···）
式中p为整流装置的脉动数。
由上式可知，增加其脉动数对降低谐波电流含量最为有效。当脉动数增多时，则整流器注入电力系统特征谐波的起始最低次数n越高，又因In=I1/n，谐波电流与谐波次数近似成反比，其谐波含量也明显下降。因此，一系列次数较低、幅度较大的谐波得到消除，谐波源产生的谐波电流将减少。
在设备设计时就考虑产生的谐波量，尽量采用产生谐波较少的设计方案，或者在设备内就设置了消除谐波或抑制谐波的部分。
用电设备是主要的谐波源，只要能控制谐波源，就能控制电网中的谐波量。
电力网设计时考虑谐波
电网设计时可以从三个方面来考虑减少谐波：①在变电站设置消除谐波或抑制谐波的设备；②电网结构上考虑抑制波谐；③适量增大电网容量。
①在变电站设置消除谐波或抑制谐波的设备。
目前，在变电站出消除或抑制谐波的滤波装置有无源滤波器、有源滤波器和混合型滤波器装置。装设无源滤波器是目前变电站使用最广泛、也是效果最明显的一种方法。
②电网结构上考虑抑制波谐.。
电网结构方面考虑抑制谐波可以从以下三个方面着手：
⑴谐波重的用户设立专线供电，提高供电的电压等级。
谐波重的用户产生的谐波会影响到其附近的用户，当谐波含量大时，其给自身及其附近的用户产生的影响非常大的，损失也是很大，应给谐波含量大的用户或设备提供专线供电。不同电压等级能容忍的谐波是不同的，额定电压等级越高，例如，给装有较多变频器的线路直接拉10kV的专线供电。这样，变频器产生的谐波将不会直接对厂区其他的设备造成影响。
⑵变压器采用适当的连接方式。
不同功能的变压器的不同的连接方式，对抑制谐波有不同的效果。例如，三相整流变压器采用Y-d（Y/Δ）的连接方式，可以消除三次及其倍数的谐波，从而达到抑制三次及其倍数的谐波。
⑶适量增大电网容量。
我国的公共电网对谐波的限定值是按电压等级及其容量确定的。同一电压等级的公共点，容量越大，其允许值就越大，其谐波承载能力越大，并降低系统的谐波水平。所以适量增大电网的容量对降低谐波的影响是有益的。
用谐波抑制装置抑制谐波
对现有使用中的设备，不可能让用户更换那些产生谐波更小的新设备，即使要用户更换，求用户也不一定配合。对这种情况，可以在现有的、产生谐波较大的设备附近装设滤波器这是抑制谐波最有效的方法。
电压暂降治理
电压暂降治理技术
电压暂降的治理技术主要也有两种：一种是采用抑制手段，另一种采用备用电源。
电压暂降的抑制手段是采用各种技术措施，抑制电压降低的幅值。例如在线路末端加装电容和电抗器的组合，当发生电压暂降时，电容和电抗的组合能发出功率，给设备供电，在一定时间内能抑制电压突然下降。
采用备用电源，是指设备不是只有一个电源供电，一个电源发生电压暂降时，切换到其他的电源上供电。例如不间断电源（UPS），在市电正常时它是处于充电或备用状态，是属于耗能设备，设备用市电供电。但发生电压暂降时，不间断电源就切断设备与市网的接口，不间断电源就启动逆变装置，给设备供电，当市网恢复正常时，在恢复有市网给设备供电。
电压暂降治理方案
电压暂降主要是由线路故障和恶劣的天气条件引起保护动作等因素引起，但也与设备本身的参数有关。所以要治理电压暂降应从电网、用户侧加装设备和用电设备三方面着手。
从电网源头抓起，减少故障的发生
电网发生故障是不可避免，但是，提高电力系统的可靠性，减少故障发生的几率、较少故障的持续时间是可以做到。故障发生的频率越高，造成的损失越大，所以可对重要用户采取双回路供电，提高系统的可靠性。电压暂降的时间及深度受电压中断时间的约束，故障持续的时间越长，电