利用电能质量调节器改善配电网络的电能质量

一般说来，为了降低负荷侧的闪变对系统的危害，必须采用快速、动态的补偿方法，以便能快速响应负荷电流的变化。电能质量调节器电流控制的响应时间应少于半个周期，以便能动态地抑制负荷电流的波动。
最近在德国北部安装了一台工业用并联电能质量调节器，这是目前欧洲容量最大的电能质量调节器，自1996年12月至今，一直运行正常。图4为其与系统相连的单线图，图5为时域和频域的现场测量结果。该并联电能质量调节器的容量为610kVA，装置的主要作用是将由二极管整流器产生的5次和7次谐波控制在设定值以下。采用电能质量调节器而不采用传统的LC滤波器的主要原因是因为LC滤波器会向网络注入多余的无功功率，并且可能对电力系统中传送的载波信号产生干扰。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3．2　串联电能质量调节器
串联电能质量调节器通过一个耦合变压器连接到配电网络中（如图2所示）。安装该装置的目的是补偿供电网络中存在的暂态或稳态电压畸变，以保证负荷侧的电压质量，从而维持敏感负荷的正常运行。下面将通过在配电电压等级（13．8kV）进行补偿的例子，说明如何利用电能质量调节器来提高负荷电压，以减小因电压下降对敏感负荷的影响。如图6所示，对短期电压下降非常敏感的工业负荷接在变压器的低压侧，串联电能质量调节器串接在变压器和负荷之间。采用这种结构，可以抑制因系统故障而引起的负荷电压下降。在电压持续2到3个周期低于额定电压80％的情况下，该负荷将会被自动切除。这个例子中的变电站69kV母线的短路容量为450MVA，工业负荷容量为6MVA，最小功率因数为0．92，在计算中假设其特性为恒阻抗负荷，短路故障发生在图中最下方的配电变压器低压侧。利用NETOMAC对系统进行了动态仿真［11，12］，得出了在特定的短路故障条件下，公共耦合节点（PCC）电压的变化以及串联电能质量调节器的暂态特性。

图7和图8为仿真计算的结果，其中图7为对三相故障进行补偿的结果，图8所对应的故障为：首先发生一个单相对地故障（SLG），然后故障继续恶化，最后导致新的两相对地故障（2L－G）。

　　（1）三相故障　图6所示的三相故障将导致13．8kV侧母线电压下降50％，串联电能质量调节器对此进行了补偿，使负荷电压维持在额定电压的88％左右，高于维持该工业过程持续运行所需的最低电压，即额定电压的80％。
串联电能质量调节器可在其所设计的最大电压值范围内对电压下降进行补偿。如果负荷侧电压下降幅度太大，以致所需要的补偿电压超过了设计的最大值。此时，控制器“软”限幅环节将启动以避免脉宽调制控制器发生过调。这种情况下，负荷侧电压将低于所允许的电压下限，但串联电能质量调节器仍将提供最大限度的补偿，以阻止负荷电压的进一步下降。