电能质量问题解决方案用户说明书090810

1、精品资料推荐 目 录 前言1 第一章电能质量问题专家解决方秦4 1钢铁冶金行业4 12电气化铁道及城市轨道交通行业7 13供热行业8 14制药行业8 15矿业行业9 16电力系统行业10 17有色金属行业11 18硅材料加工行业12 .9石化行业14 10烟草行业15 15 12水处理行业16 .32! 16 14汽车及船舶制造行业17 15通信行业18 16医院、剧场、体育馆配电系统19 第二章TSVC高压静止型动态无功补偿器20 2.1产品介绍20 2.2基本原理20 23系统组成21 24技术参数21 25技术优势22 26选型说明23 2.7应用领域23 2.8应用案例23 第三章TA

2、PF低压有源电力減波器26 3.1产品介绍26 3.2基本原理26 33系统组成26 3.4技术参数28 35技术优势28 36选型说明29 3.7应用领域30 3.8应用案例30 第四章TPPF无源电力滤波器31 41产品介绍31 4.2基本原理31 4.3技术参数32 44系统组成32 45技术优势33 46选型说明33 精品资料推荐 47应用领域33 第五章TPVC高压并联无功补偿器34 5.1产品介绍34 5.2基本原理34 53系统组成34 54技术参数35 55技术优势35 5.6选型说明35 5.7应用领域35 第六章订货须知36 附录一针对电能质It问题的政策3 37 38 附

3、录二 南京钛能电气有限公旬供电自动化解决方案产品目录 冃IJ 吞 公司简介 南京钛能电气有限公司是集电能质量问题综合治理及电气自动化领域的科研开发、生产和服务 于一体的江苏省高新技术企业、软件企业。 公司凝聚了一批多年从事电力自动化专业的技术和管理人才，所研制的设备有数万套已投入运 行，最长连续安全可靠运行时间已超过十年，产品广泛应用于电力、水利、铁路交通、石油化工、 煤炭矿山、冶金钢铁等行业。 公司于2005年通过IS09001:2000质量管理体系认证，2008年通过复评换证审核。 公司锐意进取、开拓创新，与淸华大学、华中科技大学等科研机构保持长期密切合作，以先进 的技术和优质的产品，致力

4、于中国的电网纯净和电气自动化工程，为各工矿企业和电力部门的节能 降耗和安全生产做岀贡献。 电能质量问题解决方案研究背景 随着现代工业的发展，电力负荷出现了很多新的种类和特点。一方面，电力系统中岀现了很多 诸如电力机车、电弧炉、轧钢机等大容量的非线性和冲击性负荷。这些负荷的存在严重恶化了电力 系统的运行条件，导致了诸如功率因数低下、电压波动和闪变、三相不平衡、电力谐波问题，而临 来自电力公司日益严厉的惩罚制度：另一方而，以精密机械加工、工业过程自动化、数据信息处理 设备等为代表的新型工业负荷在电力负荷中的比重越来越大，因恶劣的电能质量导致的生产经营损 失越来越严重。表1列举了各种类型的电能质量问

5、题以及产生的原因和具体的危害。 解决日益严重的电能质量问题已成为电力电子技术、电气自动化技术和电力系统领域所而临的 重大课题之一，受到越来越多的关注。南京钛能电气有限公司一直致力于电能质疑整体解决方案的 研究。公司依托淸华大学在柔性交流输电系统(FACTS)方而的雄厚技术优势，形成了具有自主知识 产权的先进核心技术，并建立了科学的、完善的现代管理体制。我公司根据用户实际需要，制定最 具性价比的解决方案，帮助用户解决现存的电能质量问题，在节能降耗提高生产效率的同时，为用 户创造显著的经济和社会效益。目前，我公司所提供的解决方案涵盖了从0.4kV35kV之间的所有 电压等级。表2列举了电能质量谐波

6、治理和无功补偿方面的主要产品概况，各产品的详细介绍可参 考本书第25章内容。 精品资料推荐 表1电能质量问题及其主要影响 影响类型 特征指标 产生原因 导致后果 无功功率 功率因数 电机类感性负 载 非线性负载 1、增加了无功和有功损耗； 2. 来自供电部门的髙额罚款（功率因数调 整电费），加大了企业的生产成本： 谐波 间谐波 谐波频谱 电压电流畸 变率 非线性负载 固态开关负载 1、引发局部串并联谐振，使供电中断、电 网解裂等： 2、电容器经常损坏：加速设备绝缘老化： 3、断路器火弧时间延长，影响开断容量： 4、变压器、电动机、电力电缆严重发热： 5、造成继电保护和自动控制装置误动作： 干扰

7、电子仪表计量和通信质量： 三相不对称 不平衡因子 三相负荷分布 不均匀 1、三相电压不对称： 2、影响变换器及英控制系统正常工作产生 某些附加的非特征谐波： 3、造成旋转电机受到负序磁场作用产生附 加振动发热； 4、负序电流和负序电压会造成继电保护装 置误动或拒动； 电压波动和 闪变 波动幅值 出现频率 电弧炉、电机 类负载启动 1、功率因数很低； 2、造成电机负荷转矩变化，影响自动化生 产线正常工作； 3、产生高次譎波，导致电压畸变。 陷波 持续时间、幅 值 调速驱动器 1、计时器计时错误； 2、通信干扰; 谐振暂态 波形.峰值 持续时间 线路、负载 电容器组的投 切 破坏设备绝缘，损坏电力

8、电子设备： 脉冲暂态 上升时间、峰 值 持续时间 闪电点击线路 感性电路开合 破坏设备绝缘 瞬态电压上 升或下降 幅值、持续时 间 波形 远端发生故 障、电机启动 敏感负载不能正常运行 表2南京钛能电气有限公司电能质量治理产品 产品名称 电压等级 主要功能 适用场合 典型负载 TSVC静止型 动态无功补 偿器 6 35kV 1、动态补偿无功： 2、抑制主要次数谐 波： 3、抑前电压闪变和 波动： 4、动态抑制三相不 平衡： 5、实时监测系统电 能质量; 6、完善的后台系 统： 适用于冲击性负 荷.无功波动大、 功率因数低.电压 波动和闪变频繁、 谐波污染严重的 场合 电弧炉、轧机、电力 机车、

9、提升机等 TAPF有源滤 波器 0. 4 0. 69kV 1、动态补偿无功： 2、动态抑制系统所 有谐波： 3、抑制电压闪变和 波动： 4、动态抑制三相不 平衡； 5、抑制中性线电 流： 6、抑制系统谐振； 7、实时监测系统电 能质量; 适用于负荷变化 快、谐波含量髙且 频谱范围宽、电容 器无法正常投切、 功率因数低的场 合 变频器、大容量 UPS、中频炉、铸锭 炉、焊机、可控硅调 光系统.大型直流电 机、电梯、变频空调、 精密仪器和敏感设 备等 TPPF无源滤 波器 0.4 35kV 1、手动/自动补偿 无功： 2、抑制主要次数谐 波： 3、抑制电压闪变和 波动； 4、抑制三相不平 衡： 适

10、用于负荷变化 较慢、某一次或几 次谐波超标.功率 因数低的场合 整流器、单晶炉、真 空炉等 TPVC并联无 功补偿器 6 35kV 1、手动/自动补偿 无功： 2、抑制电压闪变和 波动： 适用于负荷变化 较慢、功率因数 低.谐波含量小的 场合 不需要经常调速的 电动机负载如循环 水泵.风机.空压机 等 5 第一章电能质量问题专家解决方案 钢铁冶金行业 钢铁行业中广泛运用了各类交直交型、交交变频的轧机、各类辘类负载、电弧炉、转炉、中频 炉、矿热炉、压焊机、钢水运送车等设备，它们对电能质量影响很大，下文列举其中具有代表性的 几种负载作详细电气特性说明，提供的电能质量解决方案供用户参考。 电弧炉 负

11、荷特性 电压波动和闪变：冶炼初期，电极与炉料之间的电狐极不稳左，时起时火，导致供电系统交替 工作在开路和带载状态，电流时断时续。冶炼后期，由于下方炉料的熔化，造成上层炉料的坍塌， 极易导致电极间的突发短路，电流时大时小。拯统讣，电炉电流的变化范囤可达电炉变压器额左电 流的0300%,而频率范围则在0. 1Hz30Hz之间。 O 功率因数低下：为了抑制电压波动和闪变，电炉变压器的短路阻抗甚至高达30%40%,或 者与串联电抗器配合使用。因此，电弧炉负荷属于典型的髙感负荷，供电系统的功率因数 非常低下，典型值为0.70.8,极限情况甚至达到0.1,为此，企业不仅需要而对来自电 炉部门高额的罚款，而

12、且导致冶炼期延长，生产效率降低，有功损耗增加。 O 三相不平衡：在熔化期，电弧炉的三相电弧各自无规则变化，导致三相电流极不对称。据 统计，电炉负荷产生的负序电流正常情况下可达电炉变压器额定电流的25%, 一相断弧时 可达56%,两相短路并出现第三相断弧时可达86%。 髙次谐波：电弧炉负荷的伏安特性呈现明显的非线性关系，会向电网注入大疑的谐波电流, 造成谐波污染。据统计，电弧炉的谐波电流成分要为27次，苴中2、3次最大，其平均 值可达基波分量的5%10罷 推荐方案：TSVC静止型动态无功补偿器 根据实测或者估算的补偿容量选择TSVC静止型动态无功补偿器（技术介绍详见本说明书第二 章），滤波通道一

13、般配置2次、3次、4次和5次。如下图所示： 精品资料推荐 用户收益 O降低网络损耗，减少来自电力部门的罚款； 轧机 负荷特性 典型的时变负载，有功和无功功率波动大，容易导致电压波动和闪变； 电力牵引负荷 电力牵引负荷的电气特性 o 电压波动和闪变：对特定的牵引变电站来说，仅当机车通过时属于带载运行，其余时段则 相当于空载。因此，机车牵引负荷属于大容疑冲击性负荷。对于特定的机车来说，英负荷 呈现明显的时变特性，负荷大小与机车的载重量、线路坡度、牵引或再生制动的运行方式 密切相关，负荷的大幅度变化导致牵引变电站母线出现剧烈的电压波动和闪变。 大功率整流器 负荷特性 负荷波动较小； O 对大功率三相

14、全控桥6脉整流装置来说，由整流装 置产生的谐波占基波的25-33%,产生的特征谐波为 6N1次，即在网侧的特征次数为5、7、11、13、 17、19、23、25次等，以5、7次谐波分量最大， 依次递减。整流变压器组带移相绕组并联运行可组 成12脉波，网侧特征次数为11次、13次、23次、 25次等，以11次、13次最大： O 谐波对整流器的影响：整流变压器绕组在谐波作用下损耗和发热增加：整流器在运行中自 身是谐波源，但同时其触发控制系统又受到电压谐波的影响，整流器的换相过程会使电压 出现“缺口”，影响电压过零点的检测，影响控制触发的同步： 谐波使绝缘加速老化，增加电缆发生故障的概率； 对重合闸

15、影响，髙次谐波使电弧熄火时间明显延迟，导致单相重合闸失败或者对单相重合 闸采用较长的无电时间，对系统运行的稳定性不利。 功率因数低下； 推荐方案：TPPF无源滤波器 一般来说，在系统较大的电网，采用TPPF无源滤波装宜即可滤除其特征谐波，满足治理的目标。 如果电网系统小，谐波治理的目标要求高，除安装大容量无源滤波装置外，可以混合使用小容疑的 有源滤波器TAPF,以达到电能质量治理的较高要求。对于不同接线方式的整流装置系统，我们的专 业滤波补偿装置有不同的针对性设计，经过现场的测试，可为用户“量身立做”，采取最符合现场 实际的治理方案。 用户收益 铸锭炉 负荷特性 O 负载谐波含呈:大。总失真度

16、高达30%,但主要集中在5、7、11、13、17、19次，其中又以 5、7、11次最为严重。 中频炉 负荷特性 负载谐波含量大，总失真度最高达到了 30%以上： 。 基本上属于稳定负载，仅在出炉、升温时会有波动，谐波主要集中在5、7、11、13、17、 19、23次，其中又以5、7、11次最为严重： O 中频炉一般运行在lKHz2KHz,因此谐波的频谱范用很宽，不仅存在大量低次谐波，如5、 7、11次等，大于25次的高次谐波也大量存在，具体表现在系统电压上含有大量毛刺： 功率因数非常低，一般在0.7左右，而临高额无功罚款： O 中频电源的前级整流电路在换流时刻会产生很大的电压缺口，失真度严重超

17、标，供电电源 质量很差： 推荐方案：TPPF无源滤波器 一般建议采用无源滤波器，其结构简单、成本低、运行维护方便。在有特殊要求的场合下，采 用混合并联型动态滤波补偿方案，TPPF无源滤波器补偿低次次谐波和无功，剩下的高次谐波由TAPF 有源滤波器来承担，将会收到良好的效果。 用户收益 提高功率因数，避免电力罚款； 降耗节能，降低生产成本： O消除系统谐振隐患，保障供电系统的安全性和可靠性 稳定系统电压，缩短冶炼时间，提髙生产效率； 减小谐波对中频电源和变压器的影响，保障供电的可靠性和安全性： 减小谐波对工艺过程控制系统、计量仪表的影响，保障用户产品的质量： 15 精品资料推荐 1.9石化行业

18、负荷分析 石化行业常采用中低压变频与调速的钻 机、潜汕泵、风机等炼制环节的蒸馆、裂解、 催化、加氢、糠醛等生产线（变频器与UPS）, 聚酯切片类负载、焦化翻斗车等设备。 石化企业低压配电系统主要谐波源有：机 泵的变频调速装置：不间断电源装宜：变电所 用直流电源成套设备：电动机的软起动设备： 新型照明灯具（节能灯、采用电子镇流器的日 光灯） 用于对一级负荷中特別重要的负荷供电， 这些负荷包括：工艺过程控制DCS系统，配电系统的微机监控系统，火灾报警系统以及工厂智能化 信息管理系统等。 目前存在的主要问题是：1、低压运行功率因数偏低，无功功率消耗较大，需要投入电容补偿， 但谐波污染导致电容器投入运

19、行时引起谐振从而造成电容器数倍于自身额定容疑的过载损坏，影响 到系统的正常运行，因而现行的补偿方法为高压集中补偿，以满足供电部门所要求的功率因数指标。 2、大量谐波串入高压侧将导致其他重要的负荷如DCS系统、监控系统等岀现异常，影响正常生产 生活。 推荐方案：TPPF无源滤波器+TAPF有源滤波器集中滤波方案 针对所有低压系统，配置带有滤波功能的电容补偿装置，以吸收系统中主要的谐波分量；在污 染严重的低压系统，配置不同滤波系数的组合无源滤波器；在重点负荷，配苣动态有源滤波器，以 达到最佳的治理效果。 用户收益 O消除系统谐波影响： 降耗节能，降低生产成本： 提高功率因数，避免无功罚款； 增加电

20、容器使用寿命； O 可以减少变压器、电缆、电机的发热，增加其使用寿命，延长设备运行的平均无故障时间， 降低维护、维修及更换设备的费用 O 消除系统谐振隐患，保障供电系统的安全性和可靠性； O稳泄电压，减小谐波对工艺过程控制系统的干扰； 保障重要敏感设备安全稳定运行： 1.10烟草行业 负荷分析 卷烟厂的负荷种类多，包括： 生产设备：制丝生产线、卷机包生产线、装封箱等生产线上的生产设备：这些生产设备均为变 频驱动设备，谐波污染严重。 动力中心负载：包括风机、水泵等。有大量的变频设备，谐波污染严重。 谐波对自动化生产设备的影响不容忽视，由于负序谐波的存在使电机的效率降低，并会造成严 重的电能浪费。

21、 推荐方案：TPPF无源滤波器+TAPF有源滤波器集中滤波方案 针对所有低压系统，配置带有滤波功能的电容补偿装置，以吸收系统中主要的谐波分量；在污 染严重的低压系统，配置不同滤波系数的组合无源滤波器：在重点负荷，配苣动态有源滤波器，以 达到最佳的治理效果。 用户收益 O有效提升功率因数，避免罚款； 降耗节能，降低生产成本： 滤除谐波，保障自动化生产设备的安全可靠运行，提高电机的运行效率； 消除系统谐振隐患，保证供电系统的安全性和可靠性； 可以减少变压器、电缆、电机的发热，增加其使用寿命，延长设备运行的平均无故障时间, 降低维护、维修及更换设备的费用 1.11水泥行业 负荷分析 水泥企业是一种高

22、耗电企业，英用电成本约占水泥总成本的三分之一，英中电动机的耗能占总 负荷90%以上，电动机右能至关重要。目前小功率通用型变频器在国内水泥厂已普遍应用，大功率 奇压的泵类和风机负载也开始采用了大功率髙压变频器。与此同时，变频器的大呈:使用也带来了严 重的谐波问题。治理好谐波问题，有利于提髙供电系统的安全性和可靠性，有利于降低整个配电系 统的电力损耗。 推荐方案：TPPF无源滤波器集中滤波方案 在髙压或低压系统，配置不同滤波系数的组合无源滤波器：根据投资情况在谐波污染严重的场 合下配宜动态有源滤波器集中补偿，以达到最佳的治理效果。 用户收益 有效提升功率因数，避免罚款； 降耗节能，降低生产成本：

23、O 彻底滤除谐波，保障自动化生产设备的安全可靠运行，提髙电机的运行效率： 精品资料推荐 1.12水处理行业 负荷分析 我国污水处理厂的能耗问题十分突出，节能潜力巨大。消耗的能源主要包括电、燃料等，其中 电耗占总能耗的60%-90%。以泵、风机为主要负载。电机肖能技术是在污水处理系统中占据重要 地位，变频调速技术以改变交流电动机的电源频率来改变交流电动机的速度，是一种较为理想的髙 效调速装苣和节能装置，但大疑使用变频器同时也产生了谐波问题。 O 增加了谐波附加损耗； 引起变压器、电动机振动、发热等问题，导致使用寿命大大缩短： O 无功补偿电容器不能正常投切，功率因数低，而临电力部门罚款： 推荐方

24、案：TPPF无源滤波器+TAPF有源滤波器集中滤波方案 在低圧系统，配置无源滤波器补偿低次谐波和无功功率，配置动态有源滤波器集中补偿髙次谐 波，以达到最佳的治理效果。 用户收益 O有效提升功率因数，避免罚款； O降耗节能，降低生产成本： O 彻底滤除谐波，保障自动化生产设备的安全可靠运行，提髙电机的运行效率： 消除系统谐振隐想，保证供电系统的安全性和可靠性 1.13纺织行业 负荷分析 包括纺织、粘胶纤维等行业的纺绽电机（变频传动控制的电机）、各类纺丝机、拉丝机负载。 推荐方案：TPPF无源滤波器+TAPF有源滤波器集中滤波方案 在低圧系统，配置无源滤波器补偿低次谐波和无功功率，配置动态有源滤波

25、器集中补偿髙次谐 波，以达到最佳的治理效果。 用户收益 O有效提升功率因数，避免罚款； 降耗节能，降低生产成本： 降低电力运行成本，从而降低生产成本； 彻底滤除谐波，保障自动化生产设备的安全可靠运行，提高电机的运行效率： 消除系统谐振隐患，保证供电系统的安全性和可靠性 1.14汽车及船舶制造行业 焊机是汽车及船舶制造行业中必不可少的设备。由于 焊机工作具有随机性、快速性以及冲击性的特点，使得大 量应用焊机的汽车制造行业的电能质量问题及英严重，实 践和分析都表明，焊机带来的不仅是谐波问题，还会引起 无功冲击引起闪变、电压跌落。在许多汽车制造企业，都 而临着焊接质量不稳立、自动化程度更髙的焊接机器

26、人由 于电压不稳而不能工作、无功补偿系统不能正常投切、功 率因数不达标面临罚款等等问题汽车涂装车间、自动化 程度比较高的生产车间，谐波对自动化生产线也会产生影 响。 负荷及系统分析 车身车间大量使用电焊机、激光焊机和大容量感性负荷（以电动机为主）等非线性负荷，导致 了该车间所有变压器负荷电流都存在严重的谐波电流，谐波电流以3、5、7、9、11次为主，400V 低压母线的电压总畸变率达到5%以上，电流总畸变率（ THD）达到了 40%左右，造成400V低压供配 电系统电压总谐波畸变率严重超标，并导致了用电设备和变压器存在严重的谐波功率损耗。同时， 该车间所有变压器负荷电流都存在严重的无功功率需求

27、，部分变压器平均功率因数仅为0.6左右， 存在严重的功率损耗问题，并导致变压器输出有功容量严重不足。 由于存在大量的谐波电流和大量的无功功率需求，导致主变压器发热严重，配电系统存在如下 方而电能质量问题： 。无功功率缺额较大 。谐波电流严重 。 电能损耗大 推荐方案：TPVC并联无功补偿+TAPF有源滤波器集中滤波补偿方案 选用并联无功补偿，提升功率因数 。有源滤波器部分容量分相动态补偿无功功率 有源滤波器部分容量用来滤除谐波 说明：无功补偿的方案设汁，可以根据有源部分与无源部分的容量分配，灵活配置。如果有源 部分双向补偿的无功容量足够调节动态变化的无功功率，可以考虑采用TPVC并联无功补偿。

28、 用户收益 O功率因数有效提升，避免罚款； O降耗节能，降低生产成本： O 滤除系统谐波，降低谐波对系统造成的危害，延长设备使用寿命： 电能质量提高，汽车生产设备的安全稳建可靠： 。消除系统谐振隐想，保证供电系统的女全性和可靠性： 避免谐波和无功冲击对电网的影响： 1.15通信行业 负荷分析 电信建筑中通信设备、数据机房设备、专用机房空调设备对供电连续性要求非常高，对电压波 动非常敏感，各种电磁干扰会数据交换设备造成影响。 电信建筑中存在大容量的谐波源负载，大部分为单相非线性负荷，包括： o UPS电源，单机容量大，大部分为6脉波的UPS不间断电源设备（3、5、7次等） 。 开关电源，主要用于

29、计算机等办公设备供电电源，数量多（3、5、7次等） 变频空调、电梯、水泵等，大量使用，变频驱动设备为主要谐波源（5、7次等） 推荐方案：TPVC并联无功补偿+TAPF有源滤波器集中滤波补偿方案 选用并联无功补偿，提升功率因数 。 由于系统中有大量的3次谐波，所以并联无功补偿TPVC的电抗系数建议选择14%,是安 全补偿回路在基波频率下呈容性，补偿基波无功功率，3次以上谐波频率下呈感性，有效 抑制3次谐波谐振，保护电容器。 O 有源滤波器就地滤波。就地滤波是有源滤波器最有效的滤波方式，可以有效治理谐波；每 台有源滤波器就地补偿多台UPS和开关电源产生的谐波,避免谐波对重要设备产生的F扰, 提髙系

30、统容量和使用效率，提高系统的可靠性。 用户收益 功率因数提升，避免罚款： 避免系统谐振，保护无功补偿电容器，保障无功补偿设备的稳泄性： 有效治理谐波，避免对通信设备造成的干扰： 降耗节能，降低电力运行成本； 。保障数据中心机房的数拯安全； 电能质量的高品质，保障了通信设备稳左工作 17 精品资料推荐 21 1.16医院、剧场、体育馆配电系统 医院、剧场和体疗场对供电的连续性和可靠性有着非常严格的要求C 负荷分析 医院有大量的一级负荷，例如：手术室系统、急 救设备等。在医院建筑中安装有大量的单相非线性谐 波源负载，如：大型医疗设备（CT机、B超、X光机、 核磁共振）的调压设备、现代照明设备、变频

31、空调电 梯等。大部分医疗设备对供电质疑要求非常高，对电 压波动和谐波非常敏感。谐波源负荷分布分散，设备 运行时谐波变化大。 对于举行大型活动的剧场、体育馆来说，除了电 梯、空调、节能灯这些常见的谐波源之外，还有一些 特殊的谐波源。即可控硅调光系统、大型LED设备等。 可控硅调光系统格式目前剧场舞台上的主流调光器， 其实际上是一个单相的相位控制交流调压系统，同通过控制可控硅的导通角来达到控制电压调光的 目的。可控硅调光系统在运行中会产生大量的三次谐波。谐波会造成灯光频闪、对通信、有线电视 等弱点回路产生杂音，甚至产生故障。 推荐方案：TPVC并联无功补偿+TAPF有源滤波器集中滤波补偿方案 O

32、选用并联补偿装置，提升功率因数。电抗系数建议选择14%,有效抑制3次谐波谐振，保 护电容器。 有源滤波器集中滤波动态消除非线性负载产生的谐波电流，有效消除谐波对敏感设备的影 响 用户收益 功率因数提升，避免罚款 降耗节能，降低电力运行成本 。电能质量提髙，精密敏感设备运行安全可靠 避免由于谐波污染造成的安全隐患： 。保障各种大型医疗设备髙质量供电电源 保障一级负荷供电的持续稳定 第二章TSVC高压静止型动态无功补偿器 2.1产品介绍 TSVC静止无功补偿器，是一种典型的柔性交流输电装置（FACTS）。区別于传统无功补偿方式 （通过开关投切电容器或通过分接开关调节电容器端电压），TSVC静止无功

33、补偿器属于动态无功补 偿产品，它具有最快10ms的响应速度，是目前髙压无功补偿解决方案中技术较为成熟的且响应最快 的方式，由于TSVC以可控硅作为调肖执行单元，它还具有可连续无级调盯（通过改变可控硅导通角）, 调节时无涌流、拉弧，无机械开关使用寿命的限制等优点。特别适合一些需要快速补偿的工业场合, 如电弧炉、轧机、电力机车、电气化铁路、冶金、炼钢等工业用户，可大幅度降低非线性和冲击性 负荷所引起的电压波动、闪变、负序和谐波干扰，显著提髙负荷功率因数（最高可接近1）,减少 无功潮流，降低网损，改善电能质量，提高生产效率，最大程度的为用户节能降损增效。此外，TSVC 应用于输电系统或枢纽变电站，对

34、维持系统母线电圧稳定，提髙电网输电能力，以及阻尼系统低频 振荡和抑制次同步振荡均有显著的作用。 2.2基本原理 TSVC如下图接入系统中，电容器提供固立的容性无功Qc,补偿电抗器通过的电流决左了补偿电 抗器输岀感性无功QTCR的大小，感性无功和容性无功相抵消，只要能做到系统无功QN=Qv（系统所 需）-Qc+QTCR二常数（理想情况下等于0）,则能实现电网功率因数二常数，电压几乎不波动，关键是准 确控制晶闸管的触发角，得到所需的流过补偿电抗器的电流，晶闸管变流装置和控制系统能够实现这个功能，采集母线的无功电流值和电压值，合成无功值，和所设左的恒无功值（可能是0）进行比较, 计算得触发角大小，通

35、过晶闸管触发装置使晶闸管流过所需电流。 对于不对称负荷，利用Steinmetz理论实现分相调廿，消除负序电流，平衡三相电网。 a AU* O. Q. JL功】 SYC工作原呼II 2.3系统组成 1）高压晶体管阀装置：接受来自控制系统的信号，改变晶闸管触发角的大小，产生相应的无 功补偿电流。先进的阀体压制技术、卧式安装、结构紧凑、运行可靠、维护工作量少。 2）DSP全数字控制系统：以数字信号处理器为核心器件，应用瞬时无功理论算法，快速准确地 计算无功功率和补偿电纳，再计算岀TCR的触发角。由触发脉冲形成电路形成脉冲，经过电光转换, 送往高电位触发板，控制晶闸管的导通。 3）电容器及滤波装置：由

36、若干支路组成。每个支路的滤波电容器调谐于某一谐波频率，滤除 该次谐波，同时为系统提供容性无功功率，提高功率因数。电力电容器为组架式安装，自然冷却。 滤波电抗器为空芯干式，自然冷却。 4）相控电抗器：提供系统所需要的感性无功功率，通过调节无功达到平衡来稳龙负载冲击所 产生的电压波动。空芯干式，上下双线圈，自然冷却。 2.4技术参数 项目 规格 电网电压（kV） 635 TCR额定功率（Mvar） 6 200 冷却方式 热管自冷却或水冷 倚品资料推荐 晶闸管触发方式 电触发或光触发 控制系统 全数字控制系统 无功调节范围 -100$+100$ 调节方式 分相调节 调节响应时间 50% 噪声水平 自

37、冷无噪声 辅助供电电压 380V/220V/110V 使用寿命 20年 2.5技术优势 1）髙性能DSP数字控制系统 SVC絲主豔DSP始绅絲飙能赭 DSP数字控制系统采用标准模块组成的控制单元结构，具备如下特点： 采用美国TI公司应用于专业电机控制的髙性能数字信号处理器和高分辨率的模数转换器； 完善的保护系统设计，监视晶闸管的工作状态。当出现晶闸管击穿或失效、触发脉冲丢失、 BOD动作频繁时，报警、跳闸，同时上传上位机显示、保存故障记录； 采用瞬时无功功率算法或快速傅里叶算法，保障了系统响应时间： 可以分相调节，也可以三相调节； 系统通讯： 完善的自诊断，实时监控： 根据要求，可选择并追加多

38、种控制功能； 2）由于TSVC使用可控硅作为主调廿器件，调节时无拉弧、涌流，设备使用寿命长； 基于高可靠的大功率可控硅变流技术： 髙效热管自然冷却可控硅，结构简单，且免维护； # 精品资料推荐 也可以选择密封式循环水冷系统： 标准组架式结构，安装维护方便： 可控硅冗余合理，保障TSVC稳泄运行； 光触发或者光电触发方式，抗干扰性强； 3）冷却系统采用热管冷却方式，运行噪音低，运行可靠，与水冷相比结构简单，实现了免维 护； 4）无功补偿精细，可连续平滑调肖，实现系统需要多少无功就补多少无功： 5）配合FC高压无源滤波，将系统谐波水平滤除到符合国标要求； 6）TSVC响应速度快，小于10ms； 7

39、）设备容量大，可达上百兆，但不能直接用于特高压（35kV以上）： 8）监控系统提供友好人机界面，实时显示系统工作状态； 9）控制方式灵活，可实现三相同时控制、分相控制和三相平衡化等多种控制方式。 2.6选型说明 TSVC/口，参数为容疑/电压 2.7应用领域 广泛应用于电力系统、石油化工、冶金钢铁、电气化铁路、风力发电、煤炭等行业中，为电弧 炉、轧机、感应炉、电力机车、提升机、风力发电机等设备提供髙质呈:、高可靠性的无功补偿及滤 波的解决方案。降低系统的谐波畸变度、提高系统的功率因数，减小电压波动及闪变，平衡三相电 流电压。 2.8应用案例 兖州某煤矿企业设有35KV变电所一座，二次输岀电压为

40、6KY,为生产提供电源。煤矿负荷为交 流传动设备。如主、副井的绞车采用直流调速设备：通风及动力设施采用交流传动设备。绞车属重 载起动，无功冲击较大，并伴随大疑整数倍和非整数倍的谐波电流产生，功率因数低，电压波动大, 给电网供电产生如下问题： 无功冲击引起的电压波动。 谐波电流流入系统使用电设备发热，设备运行可靠性降低。 功率因数低，加大生产成本。 为解决上述问题，我公司参照类似工程经验和计算机仿真，在母线上装设TCR型TSVC无功功率 补偿设备，容量为6MVA。 年功率因数节省电费 根据资料估算，变电所月平均电量1231. 1万KWh。变电所的变压器安装容量为25000 KVA,有 功电度单价

41、为0. 4636元/ KW ho 因此变电所月电量电费为： 月电量电费=有功电度电价X月平均电量=0.4636元/KW俎X 1231. 1万KWh=5707379. 60 煤矿变电所功率因数按0. 78 H-,按规左无功功率调整费率(即无功罚款率)为5%。故每月功 率因数调整费用为： 月功率因数调整费用=月电量电费X无功调整费率= 5707379. 60X5%=285369.00元 相控电抗器型动态无功补偿装置投运后，功率因数达0.95以上，奖励率为0.75%,故每月奖 励为： 月功率因数奖励费用=月电量电费X功率因数奖励率=5707379. 60X 0. 75% =42805. 3元 故每月

42、可节省该项电费为： 月功率因数节省电费=月功率因数调整费用+月功率因数奖励费用=328174. 0元 每年可节省该项电费为： 年功率因数节省电费=月功率因数肖省电费X12月=3938088. 0元 减少变压器的铜损 变压器的损耗主要有铜损和铁损。提髙变圧器二次侧的功率因数，可使总的负荷电流减少，从 而减少铜损。 提高变压器二次侧的功率因数后，变压器节约的有功功率AP如下： P= (P2 / SN)3(1 / COS201-1/ COS= O2)PK 式中： P2 变压器负载侧输出功率： SN 变压器额定容量； cosei变压器原负载功率因数： C0SC2提高后的变压器负载功率因数： PK 变压

43、器的短路损失。 煤矿变电所补偿前功率因数0.7,补偿后功率因数0.95,变压器的短路损失PK为500KW,则厶 P计算如下： P= (11500 / 25000) = (1 / 0. 782-1 / 0. 952)PK=0.11PK=55KW 每年节约的有功功率： 变压器年节约的有功功率=变压器节约的有功功率X 30天X 12月 = 19800 KW 每年节约的该项电度电费： 年节约电度电费=有功电度电价X 变压器年节约的有功功率 =0. 4636 元 / KW h X19800 KW = 9179. 28 元 本装置损耗及其它费用 本装苣总损耗(阀组损耗有功功率、相控电抗器损耗、滤波器损耗)

44、每年约为装置总容量的3% 0.折算至电度电价每年约为7. 3万元。 动补装置每年总节能效益 相控电抗器型动态无功补偿装置投运后每年可节约资金为： 年功率因数节省电费+年变压器节省电费-动补装置年总损耗费=265. 35万元 结论 该煤矿变电所装设TCR型髙压静止型动态无功补偿装巻(TSVC)后，将变电所功率因数提髙到 TO. 95以上，系统的电压稳左，谐波引起的电缆和电机发热等问题得到有效解决，从而增加了变压 器和输、配电线路的有效容疑，提高了设备的运行可靠性，减少了设备维护周期和运行成本，减少 了功率因数调整电费的支出，具有良好的技术经济效益，值得大力推广应用。 25 精品资料推荐 第三章T

45、APF低压有源电力滤波器 3J产品介绍 TAPF低压有源电力滤波装置采用并联方式，通过现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字 信号处理技术研制的新型电力谐波治理专用设备，是目前电力谐波治理和无功补偿的最完美解决方 案，它以一种可控的动态方式滤除出现在供电系统中的谐波和无功。 3.2基本原理 TAPF低压有源滤波装置通过实时监测负载电流，将模拟电流信号通过高精度、高性能专用硬件 运算电路，将负载电流中的谐波分离出来，形成指令信号，送入髙速数字信号处理器（DSP）对指令 信号进行处理，并以脉宽凋制（PWM）信号形式向变流器（补偿电流发生电路）送岀驱动指令，变流 器生成与电网谐波电流幅值相等、极

46、性相反的补偿电流注入电网，主动对谐波电流进行抵消。 潘洁的电网电滾补偿电涼吳莪电涼 3.3系统组成 TAPF有源电力滤波器在硬件结构上主要包括：主功率电路、吸收回路、滤波电抗器、直流储能 电容、DSP控制模件、数据采样模件、信号调理模件、驱动及门极模件、继电器开出模件、电源模 件和液晶控制模件。下而对它们进行详细介绍。 主功率电路 功率主电路部分主要包括直流母线模块、逆变桥及滤波电抗器等。主功率电路的拓扑结构示意 图如图4-2所示。（注：图为装置用于三相三线制系统，如应用到三相四线制系统时，需要再添加 N相桥臂。）其中，直流母线模块主要是由直流母排和大容量的储能电容构成，它们的作用是维持 逆变

47、器工作所需要的直流电压；逆变桥产生所需要的交流电压：滤波电抗器既要负责产生适合的电 流波形，又要将一些由于开关频率引起的髙频毛刺从补偿电流中滤除掉。 装宜的主功率电路采用两电平的拓朴结构方式，见下图。 IGBTl IGBT3 IGBT5 nb nb IGBT2 IGBT4 IGBT6 控制部分电路 控制部分包含DSP模件、信号调理模件、交流模件、驱动门极模件、继电器出口模件、人机交 互模件。 DSP是整个控制部分乃至整个装置的核心，参数的保存与设宜、控制逻辑和软件保护逻辑都在 此实现。 信号调理模件将由交流模件转换来的信号经过滤波、锁相处理转换成DSP可以接受的信号： 交流模件则是将强电信号经

48、过隔离变换成讣算机可以处理的弱电信号，完成强弱电隔离： 驱动门极模件接受DSP提供的控制电信号，经过隔离、滤波，直接控制电力电子器件的开和断, 同时，提供对电力电子器件的多重保护，如：过流、短路、过压、电源异常等； 继电器岀口模件用于驱动散热风扇和大容量的接触器： 人机交互模件提供装置打人之间的信息交互，如参数的设定，各种状态的显示等。 3.4技术参数 电气特性 2 +- 50 线 四 相 三 线 三 相 三 O 30 00 2 50 IX 00 1A 50 0% 9 控制特性 Z kH 16 鳩接 结构特性 IP20 线 出 下 环境条件 露 凝 无 度 髙 拔 海 电磁兼容 3.5技术优势

49、 实时跟踪，动态补偿 TAPF自动跟踪系统谐波变化，具有高度可控性和快速响应特性，补偿性能不受电网波动和阻抗 变化的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险； 电流控制方式 TAPF采用闭环反馈控制，无需特别的测量设备就可以实现精确的滤波效果，髙性能数字控制系 统更保障了其滤波准确性和可靠性。 可选的多功能补偿模式 补偿谐波：补偿谐波+可调无功功率：补偿可调无功功率；补偿三相不平衡； 双DSP控制系统。 控制系统设计采取了硬件和软件有机结合的方案，有效的提高了响应速度； 29 精品资料推荐 补偿无功不需要储能电容，直流侧电解电容仅维持逆变时所需要的直流电压： 补偿性能完全不受电网系统阻抗影响，不存

50、在谐振隐患和谐波电压放大，安全性好： 具备补偿三相不平衡能力，减小中性线电流至零； IGBT采用第三代高频开关技术，具备管压降小，短拖尾电流，效率髙，可靠性强等特点； 采用高性能的霍尔电流互感器和霍尔电压互感器： 自动检测并跟踪电网频率，自动检测电流互感器CT的极性，防止反接； 补偿谐波电流响应速度快： 实时响应lOOus： 完全响应10ms； 具有完备的保护功能，包括过载、过电压、欠电压、过电流、温度保护以及自诊断功能； 可同时滤除2次到50次的谐波电流 IGBT功率模块和高压电解电容器及吸收电容器均为国外知名厂商制造，保障了变流器工作 的稳定性和可靠性； 6英寸(320X240Dots)的

51、彩色LCD大屏幕显示界面，具有髙淸晰文字、图形显示功能，监 测和控制人机界面友好； 可编程待机功能和自动重启功能； 扩展性能好，能适应多种补偿系统的拓扑结构： 可多机并联工作，根据用户需要灵活扩大补偿容量； 通过特种变压群的耦介作用，可应用到635kV的系统中，扩展了电压等级方而的应用范用; 采用通用的远程通信协议，通信接口为RS232/485和CAN总线； 设计选型简单，无需进行电网背景谐波分析，只需要计算出补偿容量即可： 体积小，重量轻; 技术专利 实用新旳Q利证15 :p 实用新型专利证书 实用磁专利证15 4 ncMW v f A 4 la八fv 3.6选型说明 TAPF3 /口三相三

52、线制，参数为电流/电压 TAPF4-/三相四线制，参数为电流/电压 精品资料推荐 3.7应用领域 TAPF由于其补偿性能十分优异，通常应用于谐波污染严重，负载变化较快的配电系统、工况企 业等场所。 电力行业；石汕、化工行业：钢铁行业；冶金行业；电解行业：煤炭行业；水 处理行业：水泥行业：造船业：造纸业；烟草业；纺织业；精密仪器制造业：汽车 制造业：商业、住宅大厦：计算中心； 主要针对的谐波源负荷如下：电弧炉：中频感应加热炉；电石炉： 黄磷炉； 直 流电焊机群；电解铝、电解锌：轧机：变频器（WVF） ： 市政节能路灯； 不间断 电源（UPS） ： 输送带、电梯、鼓风机、泵：开关电源：大功率充电机

53、；铁路牵引变 电站（所）：油田带调速设备的泥浆泵和钻井设备；商用楼宇配电：高层住宅配电 其它产生谐波的负荷； 3.8应用案例 沈阳市某电站设备厂 该厂位于沈阳市的道义开发区，电能质量非常不稳泄，经常岀现电压跌落、闪变等恶劣情况。 该厂电费是按照视在功率收费（有功无功一起收），功率因数0. 60-0. 65之间，每月电费1.8万元 左右。电流谐波比较严重THD=27.21%o 该厂电焊机的数量多，畸变的负荷电流影响到母线电压，产生电压畸变，使电压存在电压切痕, 谐波电压带有的EMI电磁F扰会干扰敏感的控制设备不能正常运行。大量随电焊机工作动态变化的 无功电流还在变压器绕组和线路上产生附加的电压压

54、降和附加的功率损耗，导致生产设备供电电压 的波动和下降，带来设备供电功率的不足和设备寿命的下降。大量电焊机使用线电压供电，负载布 局不合理会导致三相电流出现大幅度的不平衡，进而导致三相电压也出现不平衡和畸变。 调整到3. 63%。 达到了国标GB/T14549-93谐波畸变率5%以内的标准，电能质虽显著改善。 精品资料推荐 第四章TPPF无源电力滤波器 33 4.1产品介绍 TPPF无源电力滤波装置，又称为LC滤波器，是由滤波电容器、滤波电抗器适当组合而成，主 要用于0. 4kV-35kV电压等级，成套装巻通过断路器接入电网，固左投入，既可以补偿基波无功， 提高功率因数，还可以减少流入系统的谐

55、波电流，降低公共连接点的电压电流畸变度。 4.2基本原理 / 35KV 30S 5QS 7QS ( d ”, o 7TA O 5 ( 3L 5L 7L hd1I-3F HH5F am 7F 1 3次滤波支路 1 5次滤波支路 1 7次虑波支路 精品资料推荐 无源滤波器与谐波源并联（如下图）。在理想情况下，如果滤波器的谐振频率正好等于某一次 谐波频率，则对于该次谐波而言，滤波器的阻抗为极小值。由于滤波支路对于该次谐波电流阻抗很 小.所以经其分流，可以减小注入交流系统的谐波电流，从而达到对该次谐波的抑制作用。 4-3技术参数 额能电压（威） 0. 435 工作频率（Hz） 50 补偿容量 不限 滤

56、波支路 视具体应用情况选择最佳配置 滤波能力 大于70% 无功补偿 滤波兼补无功 功率因数 髙于0. 92 安装位置 户内，户外不限 接线高压（lkV） 三角形接法 方式低压（lkV） 星接或角接 保护高压（1脚） 过流、欠过压、不平衡电流保护、开三角保护等 措施低压（lkV） 过流、欠过压、短路、谐波过载 整体高压（lkY） 组架式 结构低压（lkV） 立柜式 环境温度 -10C40C 防护等级 IP21 冷却方式 自冷 存储温度 -20C60C 相对湿度 最大95%无凝壺 海拔高度 2000m以下 4.4系统组成 一般由滤波电容器、滤波电抗器、放电线圈、隔离开关.避雷器、髙压无源滤波器一般

57、还需配 置专业的微机保护装置等组成。 滤波电抗器 干式空芯或铁芯结构，玻璃纤维包封，环氧树脂固化 铜质或铝质导体 电感值在5%内可调，调谐准确简单 品质因数精确 滤波专用电容器 O电容器采用金属全膜介质 O内附熔丝和放电电阻，极板析边 大爬距套管 O无氯、环保型绝缘汕 损耗低 O电容器采用支架叠装，方便散热 4.5技术优势 1）专业仿真软件计算、设计、校验，使装置设计最优化： 2）具备防止谐波放大的功能，可避免与系统发生谐振； 3）结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低： 4）完善的电容器保护功能，电容器设有完备的安全放电措施单台，电容器组保护可选用中性 点不平衡电流保护、开口三角电压

58、保护、电压差动保护等； 5）完善的装置保护措施，过流、速断、过压、低电压、低周波等功能，设置单独保护屏，确 保设备安全运行。 4.6选型说明 TPPF /口，参数为容量/电压 4.7应用领域 广泛应用于电力、铁路、冶金、化工、煤矿等领域，解决了大部分整流型负荷（电解铝、轧机、 中频炉、牵引变、提升机、单晶硅、直流传动等）和电弧型负荷（电弧炉、硅铁炉、精炼炉、电石 炉等）的无功和谐波问题，积累了丰富的滤波器设讣、运行经验，为合理设计各种负荷性质谐波源 的滤波方案提供了保障。 特別适用于工况相对稳定的负荷，例如，电解、硅铁炉等。对于变化较快的负荷，例如，轧机、 提升机等，可和TCR（晶闸管控制电抗

59、器）构成TSVC装置或者使用TAPF有源电力滤波器。 35 精品资料推荐 37 第五章TPVC高压并联无功补偿器 5产品介绍 TPVC高压并联无功补偿装垃是专用于提髙系统功率因数，降低线路损耗，调整网络电压，提髙 电网的输送能力，充分发挥变电设备潜力，提髙设备利用率。 5.2基本原理 cr 空制电泯 控制器 控制 命令 RS-232 涪号 O CD O CTc： cd工 髙压并联无功补偿装置是由电流互感器、电压互感器、控制器、貞空接触器及并联电容器等组 成的新型柱上无功补偿设备。它具有体积小、重量轻、安装简便、自动化程度髙等特点。本装置主 要用于6kV-35kV配电线路，电容器可按电压、时间、电压时间、电压无功、功率因数等多种方式实 现自动投切。由于采用静动、多级投