摘要：高科技产业对供电可靠性、供电电能质量提出了新要求。系统的短时电压变动，尤其是电压中断和跌落已成为这类用电企业所关注的供用电问题。本文分析列举了实际工程中若干解决方案。
关键词：电能品质；电压变动；动态恢复；解决方案
0引言
随着社会经济的快速发展，以IC、TFT-LCD、汽车及航空零部件等高新技术产业为基础的现代化工业对供电可靠性、供电电能质量提出了新要求。电能质量问题已经受到越来越多电力用户和电力企业的关注，特别是对于一些重要负荷和对电能质量高度敏感的负荷来说，保证电能质量尤为重要。传统电能质量问题，如三相电压不平衡、电压跌落,波动和闪变，尤其是电压中断和跌落已成为这类用电企业所关注的供用电问题。此类问题对于具有较强惯性距的传统电机设备也许没有明显的影响，但对敏感和严格的用电负荷，如集成电路芯片制造和微电子控制的生产流水线等，给用电企业带来重大的经济损失。
1负荷对电能质量敏感度
（1）普通负荷（CommonLoad）
普通负荷对电能质量的要求不太高，只有在发生持续断电或电压波动幅度过大，持续时间较长才会受到影响。如照明设备、加热器、通风机、一般家用电器等。
（2）敏感负荷（SensitiveLoad）
敏感负荷对电能质量有一定的要求，电能质量不好可能对此类负荷会造成一定的影响和危害。因此，需要采取一定的措施和对策。如电动机控制器、UPS电源、变速调速装置等。
（3）严格负荷（CriticalLoad）
严格符合对电能质量的要求非常高，电能质量出现问题对严格负荷会造成严重的后果，甚至损坏设备。如集成电路芯片制造流水线、银行及证券交易中心的计算机系统等，均属于严格用电负荷。
2电能品质问题种类
20世纪80年代，美国计算机和商用设备制造协会（CBEMA）[现改为信息技术工业协会（ITIC）]为大型计算机对电能质量的要求，提出了电压容限曲线及相关的4种典型的电压扰动，以防止电压扰动造成计算机及其控制装置的误动和损坏，这四种电压扰动分别为电压下跌、电压上升、尖峰脉冲和断电。
图1电压容限曲线
图中的电压容限曲线的基本概念是：包络线内阴影部分的电压为合格电压，包络线外的为不合格电压，在包络线下面的电压会使负荷失电，而在包络线上面的电压会造成其它设备发生绝缘问题、过电压脱扣或过励磁等。
3解决电能品质的方案
为了保证高科技产业的供电需求，目前已有较广泛应用的有两种解决方案：
1）动态UPS
工作原理：目前国内常用的UPS绝大多数是静态UPS，通过交流→直流、直流→交流的整流和逆变过程，且其蓄电池组占地面积大，对工作环境要求高，维护工作量大。对于有大量严格负荷的半导体厂来说是明显既不经济也不合理。目前国际上大型的半导体厂，通常都采用较大容量的动态UPS，如图2所示，作为新型的动态不间断电源。
图2典型的动态UPS系统
正常运行情况下，开关D1和D2合上（D3断开），市电通过电抗器B向负载供电，同步电机/发电机M/G以同步电动机方式运行，驱动飞轮旋转，贮存能量。M/G和柴油发电机组D之间通过电磁离合器连接，这保证了市电不会给柴油机组传送突然的外力。应急运行情况下，当市电失电或电力断超过系统的容许范围时，D1断开。同步电机/发电机转变成发电机方式运行，动态UPS的应急备用系统投入运行。飞轮通过惯性作用，释放动能，使发电机运转，保证所带重要负载电源不中断且不引起电压波动。
2）固态快速切换开关(SSTS)
图3固态快速切换开关(SSTS)接线图
工作原理：固态切换开关（SSTS）是采用快速机械开关与自然冷却晶闸管阀并联的复合开关，其基本功能是当主供电电源异常时，需要将用电设备快速切换到另一路供电电源。SSTS是实现对两路进线电源进行快速切换的装置，SSTS装置由混合型的切换单元构成，其中包括可控硅开关和特殊设计的真空断路器。固态快速切换开关(SSTS)可以在1/4周波之内完成备用馈电线的切换，向重要负荷提供不间断电源。
应用实例：07年中国电力科学研究院联合北京电力公司已经成功自主研制了10千伏、300安培的固态快速切换开关(SSTS)，并在北京卫星制造厂的供电系统中成功运行，主要应用在高科技园区、大型医院、军工单位和重要的政府部门、金融系统的数据中心等重要用户。
4对电压敏感客户的一般处理原则
综上所述，此类高质量电能负荷是可以有技术方案解决的，但由于这些客户群是少数特殊客户，由供电侧解决的成本太高（个别国外电力公司对电能质量特殊要求的客户成片提供专门服务，但客户必须承担相应费用或承担特殊电价），目前我国的电价政策也无法解决这一问题，所以现阶段在客户端解决比较妥当。在客户进线侧或内部出线侧安装电能品质装置，以改善用电设备的电能品质。这种方案不涉及电价调整，完全由用户自由投资，供电企业可以提供技术支持，这也应该属于我们电力需求侧管理的范畴。
参考文献
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[3]李群，潘震东.电网电能质量污染的危害和影响[J]，电世界，2012,43[7]：4-5.
论文作者:刘婧,梁永新
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：电能论文; 电压论文; 负荷论文; 质量论文; 包络论文; 固态论文; 快速论文; 《电力设备》2018年第26期论文;