电力电子技术与工业企业电能质量的控制

汪克禄　蒋泽永　陈勇

摘要：如今，人们在生产生活中对电力产生了极大的依賴性。尤其是工业企业，其工业设备的运转都离不开电能，供电和用电质量会对企业生产效益造成直接影响。而电能质量会对电力系统运行和企业用电造成较大影响。本文对电能质量的内涵进行了阐述，并论述了如何使用电力电子技术实现电能质量控制。

关键词：电力电子技术;工业企业;电能质量

前言：

电力电子技术的应用，使人们对电能的变换和控制能力得到了提升。虽然提高了电能使用的有效性，但是也带来了许多的电能质量问题。互联网时代，计算机以及数字设备得到了普及应用，也使得电能质量问题越来越为人们所关注，强化电能质量控制成为了电力公司以及工商企业的共同目标。

1电能质量的内涵

电能质量可以代表优质供电。当电力系统运行正常时，可以为电力使用者持续、平稳地进行供电，那么其电能质量就处于合格状态。如果电能质量处于不合格状态，出现了电能质量问题;就会出现电压和频率偏差，还会造成大幅度的电压波动，导致电力设备出现故障，影响用户的正常用电。通常，会以电压中断、下跌、波动以及频率偏差等具体数据衡量电能质量。

2电能质量对工业企业的影响

对于企业而言，电能质量问题主要表现为电力供应连续性问题以及电压质量问题。工业企业的自动化水平越高，对电能的依赖性就越强，受电能质量的影响就越深。据统计，结果每年因为供电故障而产生的经济损失高达800亿美元，而其中工业企业的占比达到了25%。可以说，如果电能质量问题得不到控制，会导致电力供应和企业用电出现问题，会对工业企业的生产经营造成极为严重的影响，还会让企业蒙受巨大的经济损失。电能质量对工业企业的影响可具体表现在以下两个方面。其一是电压瞬间跌落对工业企业的影响。电压瞬间跌落，会导致等效停电次数大幅上升。当然，不同类型的工业生产设备对电压瞬间低落的承受力也不尽相同。比如，电压跌落在50毫秒内可以完成自动修复，那么就不会对电子设备的使用造成影响。其二是谐波电压的影响。电力电子技术的应用，加大了谐波产生的几率并扩大了其影响范围。各类型电气设备在运转过程中所产生的谐波会对电网造成影响，可以加剧电压畸变，对电力公司的电网运行和工业企业用电都会造成非常严重的不良影响^[1]。

3电力电子技术在工业企业电能质量控制中的应用

为了维护电力系统的安全运行，必须要对日益加剧的电能质量问题进行控制。相关技术人员应该充分发挥电力电子元件的特点，实现对电能的变换和控制，强化供电和用电安全。

3.1在停电问题中的应用

电能质量问题会引起供电不稳从而导致停电。为了应对停电问题，可以在配电系统中使用不断电电源。配电系统不断电电源的相关装置包括高速固态继电器以及逆变器;高速固态继电器应该被串联在配电线上进行使用，而逆变器则与之并联。这一装置的应用可以维持供电平稳性，但是并不会对电压跌落做出任何补偿。当配电系统发生故障时，高速固态继电器可以立刻切断配电线路，让配电系统不断电电源开始工作;此时，由不断电电源向负荷供电，保障用电的平稳性。配电系统不断电电源装置的反应极为灵敏，从发现故障到设备运行，其反应时间不会超过3ms。而且，高速固态继电器在使用过程中并不会产生大量的导通损耗，设备使用的节能性和有效性得到了充分的保障。

3.2在瞬间电压跌落问题中的应用

电压的瞬间跌落会造成电力设备的故障。为了提高生产效率，工业企业所用设备的自动化水平逐步提升，电力供应和应用对设备运转的影响也在不断加深。当电压发生瞬间跌落时，供电会随之不稳;各设备失去能源供应，必然会出现故障，进而影响企业的生产经营活动。据统计，大部分的电能质量问题发生在45%以上的剩余电压，持续时间小于2秒，但发生问题的几率高达92%;不过工业企业发生长时间断电的几率不大，大部分时间还是可以保证其供电平稳的。

为了解决瞬间电压跌落的问题，可以在配电系统中运用动态电压恢复器。动态电压恢复器中包括逆变器，在使用过程中，应该利用变压器连接逆变器和配电线路。当配电线路的电压出现异常时，动态电压恢复器可以将其产生的三相交流电压注入配电系统之中，借助于变压器让注入的电压符合配电系统需求，填补正常电压与故障电压之间的差距，实现电压恢复^[2]。动态电压恢复器的应用可以帮助工业企业恢复填补电压压差，预防因电压异常而导致的电力故障。系统电压的稳定性得到了保障，用电质量就会得到有效提升，工业企业就不需要支出不必要的电力维修成本，企业的经济效益自然会有所提升。

3.3在谐波抑制问题中的应用

电力电子技术的应用使得谐波问题逐渐严重，为了保障电力系统运行安全，我们需要对谐波进行抑制。通常可以选择有源滤波器或无源滤波器对谐波进行抑制。采用无源滤波器，则可以借助于该装置，吸收特定谐波频率的电流分量，削弱谐波能量，降低其危害性。如果采用单调谐滤波器，那么需要将电感品质因数控制在10-100之间，才能确保装置的特性得以充分发挥。但如果采用双调些滤波器，则不需要特别强调其电感品质因数;虽然使用这种装置成本相对较低，但是其装置使用寿命不长，使用损耗较为严重。值得注意的是，滤波器并不是只吸收特定位置的负荷谐波，所以很容易发生过载问题，这需要操作人员加以控制。有源滤波器可以对瞬时电流的波形进行检测，然后从中提取谐波分量;提取后将其变为补偿电流来使用，以降低负荷谐波对电力系统的影响。常见的有源滤波器为串联类有源滤波器和并联类有源滤波器。在实际使用中，应该根据实际情况来选择装置应用方法。有源滤波器和无源滤波器可以根据电力系统的结构需求，进行串联或并联;使二者组成一个混合滤波器，防止在电力系统中解决低次和高次谐波的补偿问题。

结论：

综上所述，电力电子装置的应用，使得电能质量问题日益突出。其应用中产生的谐波会对交流电网产生影响，进而导致电压跌落等问题，影响企业用电。所以，我们应该加强对电能质量的控制。相关工作人员应该利用电力电子技术，解决电能质量控制问题，提升电力供应的稳定性和可靠性。

参考文献

[1]盛万兴，段青，孟晓丽，等.电力电子化进程下的交直流无缝混合灵活配电系统研究[J].中国电机工程学报，2017，37（07）：1877-1889.

[2]刘江辉，张倩.石油石化企业电力系统电能质量的分析与探讨[J].石油石化节能，2015，5（08）：14-15.