近年来,电力系统电力电子化趋势明显。先进电力电子技术智能化是建设智能电网的关键,也是今后世界各国电力系统电力电子技术发展的方向。从我国电网的基本情况考虑,各种基于电力电子器件的系统控制器将得到更广泛的应用,柔性直流输电技术和FACTS技术的日趋成熟,能在不增加输电走廊的前提下充分利用现有输电线路,提高传输容量和稳定性。
近年来,电力系统中的大功率电力电子技术正在逐步发展。电力电子技术正在上演着各种替代,电力电子器件成为一个常用元件,用电力电子开关代替传统机械开关。此外,电力电子变流器作为整体工作,电力电子变流器可以通过并联或串联接入系统。
事实上,电力电子系统正在日益充斥于电力系统发、输、配、用各个环节。例如,在发电领域,大量发电设备通过变换器接入分布式发电、使储能调节特性发生大的变化。输电方面,柔性交、直流输电,传统直流都需要更多的电力电子技术,来进行控制调节。
电力系统日益电力电子化,也为电能质量领域带来了新的挑战。首先,传统电参量时间尺度过大,无法适应电力系 统发展需求。相量、有效值、有功、无功理论面临挑战。其次,电磁暂态稳定问题初步显现,传统机电暂态稳定发生变化(发电机、负荷等特性发生大变化)、电磁暂态稳定问题显现,现有通信技术无法满足电磁暂态稳定控制要求。再次,电力电子设备保护动作速度快于线路保护,短路后模型差别大,分析难且保护选择性实现难度大。
姜齐荣表示,正是基于以上新的挑战,电能质量正在引起广泛关注。欧美电能质量问题每年造成巨大的损失,由于电压暂降等,导致欧美每年各损失1200亿美元以上。我国电能质量问题造成损失也在逐年增大,传统工业领域电能质量问题仍突出。冲击性非线性负荷多,电弧炉、变频器、冲击负荷等,电力电子设备的大量应用导致电能质量问题严重。
新能源、分布式发电恶化电能质量,微电网电能质量问题等。
因此,迫切需要厂家生产出响应速度快,有效抑制电压波动与闪变,适应能力强-各种场合与负荷配合不发生谐波放大的产品。因为,目前的SVC、STACOM均有弱系统振荡问题。此外,产品要求占地面积小,因为大部分场地已固定,征地困难;电压偏低与偏高时均具备强的无功补偿能力,运行可靠稳定,在系统冲击、电压暂降或升时均能运行;能同时治理谐波与不平衡等多种电能质量问题,运行节能。
解决农村配网低电压应从两方面入手
中国电力科学研究院教授级高工侯义明:无功补偿可以改善电压质量,提高功率因数,是电网节能措施。但农村电网处于电力系统的末端,无功电源先天不足,近年来,农村用电负荷迅速增大,农网无功需求及相应的损耗也随之加大。
随着农村经济发展,造成部分农村电网低电压。在农村电网造成低电压的原因比较多,有时是单一原因作用,有时是多种原因组合作用形成。通过调查发现,造成农村低电压的原因主要来自两个方面:一是属于硬件设施方面,即线路设备等原因产生的;二是属于软件方面,即运行管理方面不到位产生的。
据侯义明深入介绍,线路设备原因主要表现在,目前农村电网的现状不能满足农村发展的需要,设备状况差、导线截面小、供电半径大、无功补偿不足。现在运行的线路建设时间较早,当时的技术要求和建设标准不能满足现在农村的用电需求。虽然经过几次农网改造,但相当一部分的线路还是比较陈旧、标准较低,亟须进行规划建设。
变压器布点不合理造成低电压的问题不容忽视,主要是方案制定合理性影响或由于改造资金等原因而造成的。形成高压不能深入负荷中心,低压供电线路呈单方向放射状,从而造成末端电压偏低。
此外,调查发现,农村低电压问题严 重的配电台区内均存在无功补偿不到位的现象,线路内就地分散随器补偿基本没有,台区集中补偿装置形同虚设,要么电容器已经损坏,要么就是没有投运。
事实上,造成电压低的原因除了设备的原因外,运行管理不到位也让低电压问题存在而得不到解决。主要表现为:三相负荷不平衡、高压线路电压偏低、需求侧管理不到位。
以变压器在三相负荷不平衡运行为例,由于变压器绕组压降不同,出口电压不均衡,用户端电压更是三相偏差较大,电压质量得不到保障。
侯义明认为,解决因负荷不平衡而造成电压低的问题,首先是加强管理。在高峰负荷期间或负荷变化较大时对线路进行实际测量,取得了现场资料后进行合理调整。其次是改造电网,增加低压四线覆盖密度,掌握三相负荷分布的动态,合理设计电网改造方案。
不难看出,配网低电压问题是综合性的。侯义明表示,应从硬件和软件两方面入手。“低电压”治理应根据变电站母线电压、中低压线路供电半径及负载水平、配变台区出口电压、配变容量及负载水平、配变低压三相负荷不平衡度、“低电压”用户数、低压用户最低电压值、电压用户最低电压值、电压越下限累计小时数等综合分析问题产生原因,按照变电站、线路、配变台区逐一制定整改措施。