无功补偿及电能质量ppt课件

1、电能质量及无功补偿2021.12一、电能质量1. 电能质量问题的提出电能是一种特殊的商品,既具有以商品方式向用户出卖的性质,又具有为千百万用户效力的公用事业性质。由于电能的供应带有一定的垄断性特别是国内,电力用户往往在运用电力企业所供的电能时,对其质量的动摇或不良情况也无可奈何。故早期制定的常规电能规范,其要求不够严厉,相当长时间内没有艰苦改良。用户与电力企业之间矛盾不断发生20世纪后半世纪,世界科技开展速度加快,特别是信息产业的突飞猛进，传统的电能质量规范已无法顺运用户需求,迫使电力企业和有关学术组织不得不对电能质量规范作出较大的修订补充，从而全面关注电能质量的分析和控制问题。IBM的研讨结

2、果电能质量问题是呵斥数据丧失的最大缘由！芯片测试 当电压低于85时，测试仪停顿任务，芯片、主板能够被毁；PLC 早期的产品，当电压低于10时，仍能继续任务15个周波(可编程控制器) 新版产 品，当电压低于(5060)时，PLC停顿任务；而2 年后资料阐明，当电压低于81时，PLC停顿任务；一些I/O 设备，当电压低于90、继续时间仅几个周波，就会被切除。机器人 由机器人控制对金属部件进展钻、切割等精细加工的机械工 具，为保证产质量量和平安，任务电压槛值普通设为90， 当电压低于此值、继续时间超越23个周波时，被跳闸。直流马达 当电压低于80时，直流电机被跳闸。变频调速 当电压低于70，继续时间

3、超越6个周波时，VSD被切除。 而对于一些精细加工业中的电机，当电压低于90、继续时 间超越3个周波时，电机就会被跳闸而退出运转。马达 研讨阐明：当电压低于5070 、继续时间超越1个周波，接接触器 触器就会脱扣。计算机 当电压低于60，继续时间超越12个周波时，计算任务将 到影响，如数据丧失。电压跌落对一些设备的危害我国电网电能质量问题更大缺点率与供电可靠性差 据1995年203个供电局/电业局统计，平均供电可靠率仅为99.075%；电压动摇大。我国部分城网电压合格率仅为82%86%； 供电网谐波污染严重。变流电源、家用电器、冶金、化工企业大型冲击电源、电气化牵引设备等都是主要的谐波源，呵斥

4、电压波形畸变、电压动摇、闪变和三相不平衡。 电力系统的组成和特点原动机发电机升压变压器降压变压器配电变压器输电线路110-500kV各类用户功率平衡有功功率平衡(主要影响系统频率程度)无功功率平衡(主要影响系统电压程度)2. 电能质量问题的分类各种干扰：负荷变化；运转操作；缺点；雷击2. 电能质量问题的分类电压质量问题：闪变瞬时过电压、跌落谐波、畸变各相电压不平衡电流质量问题：电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸电流入电网的谐波电流无功、不平衡负荷电流低频负荷变化呵斥的闪烁等 2. 电能质量问题的分类稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要包括谐波、次谐波、波形下陷以及噪声等；动态电能质量

5、问题通常以频谱和暂态继续时间为特征，分脉冲暂态和振荡暂态两大类。 主要表达为电压质量问题电压跌落占其中很大的比例几种动态电压质量问题的表示图波形 3.电能质量的根本定义Power Quality电能质量电源质量、电力质量、电力质量导致用户设备缺点或不能正常任务的电压、电流或频率偏向。合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是都适宜于该设备正常任务的。在电力系统中某一指定点上电的特性，这些特性可根据预定的基准技术参数来评价。电压质量、电流质量、供电质量、用电质量。实践上电能质量就是供电电压特性，即关系到用电设备任务或运转的供电电压各种目的偏离理想值额定值或标称值的程度。例如：一

6、个计算中心失电2s就能够破坏几十个小时数据处置结果，导致几十万美圆产值损失。3.国外对电能质量的认识针对电能质量问题，美国电科院EPRI提出一个分三步走的研讨战略：第一步：电能质量问题分析美国在300多个电厂/电站安装了电能质量监测仪 PQNodes第二步：开展电能质量控制器EPRI与西屋公司成立西屋科学院，研讨固态断路器Solid-state Circuit Breaker 、静止无功补偿器(STATCON)和动态电压恢复器等Dynamic Voltage Restorer，DVR)等电力电子式电压质量控制安装。第三步：与电力公司协作，开展运用推行研讨。4.国内对电能质量问题的认识 很长一段

7、时间，只是关怀有没有电的问题，即供电的可靠性； 20世纪后半世纪, 国内电力企业和有关学术组织不得不对电能质量规范作出较大的修订补充。传统的电能质量只包含频率、电压和可靠性(即不断电)三个方面。随后,部分事故和用户赞扬使人们认识到电网中的谐波和三相不平衡景象的严重危害性。以后,电压动摇和闪变也已引起足够注重,在电能质量规范内也已列入此项内容。 2000年以前，我国对电能质量已先后公布了几个国家规范, 对电压允许偏向、电压允许动摇和闪变、电网谐波、三相电压允许不平衡度、电力系统频率允许偏向等作出了明确的规定。 目前和未来，推行电能质量体系的实践运用，进一步研讨电能质量的分析方法和控制措施。5.

8、改善电能质量的首要问题 电能质量分析与监测目的：经过在特定地点设置电能质量分析和监测安装，评价其电力供应与负荷之间的兼容性，分析电能质量的各项目的，为评价电力供应和改善电能质量提供根据。IEEE规范Std 1159-1995，专门对电能质量监测提供了一系列规范。5.1电能监测安装的普通功能信号调理，PT/CT变换数据采集，各项电能质量目的的计算与分析，电能质量目的体系的设置，电能质量报表，数据记录，包括短期录波和长期数据备份，信息呈现、即良好的人机界面，等。 丈量硬件 分析和显示软件5.2 电能监测安装的种类便携式电能质量分析仪优点： 运用方便， 本钱较低缺陷： 信号通道数有限； 对一些长期性

9、电能质量目的不便进展监测5.2 电能监测安装的种类固定式电能质量监视安装优点：容量大，可长时间不延续监视缺陷：本钱高。较好的处理方案在已有的硬件系统如数字录波器中引入电能质量分析软件，从而有利于降低本钱，加强功能。供电电压允许偏向GB/T 123252003电压动摇和闪变GB 123262000公用电网谐波GB/T 145491993三相电压允许不平衡度GB/T 155431995电力系统频率允许偏向GB/T 159451995暂时过电压和瞬态过电压GB/T 184812001附：电能质量目的国家规范二、无功补偿功率因数的概念 有功功率、无功功率与功率因数 电源输电线 M 电力用户降压变压器P

10、G+jQG 有功功率kW：用于做功和发热损耗的那部分电能。例如： 转换成机械能、热能、光能等；方向：电源至负载。 一个周期的平均功率大于零。 无功功率kVar：用于电路内电场与磁场交换的那部分电能。 方向：上半周期从电源至负载，下半周期从负载至电源。 一个周期的平均功率等于零。 交流发电机 输出的功率 (视在功率：容量) kVA 电能构成 电源 电能转换 负载 升压变压器P+j Q PL+jQL 功率因数的概念 S j 功率因数：有功功率出力在设备容量中所占的比重。 cosj =P/S 0cosj1.0 功率三角形 S2P2Q2 j Scos Q j Ssin P P S 或 cos j1.0

11、 节电： Q 0 QSsin j PScos j 自然功率因数 25% 50% 75% 负荷 空载 满载 0.15以下 0.67 0.73 0.75 0.76 配电变压器 0.2以下 0.5-0.55 0.7-0.75 0.8-0.85 0.85-0.9 感应电动机 0.35-0.60 0.55-0.65 0.5-0.85 电焊设备 锻压设备 工业电热 0.55-0.65 0.65-0.75 0.5-0.8 金属加工 铸钢铸铁 家用电器 0.5-0.75 0.70-0.80 0.3-0.7 提升、皮带 水泵风机 照明电器 负荷自然功率因数：无功补偿前负荷的功率因数 cosj =P/S 典型负荷

12、功率因数表： 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95-1.0 实践功率因数 0 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 月电费减收% 0.65 0.70 0.74 0.78 0.80 0.84 0.88 实践功率因数 15 10 8.0 6.0 5.0 3.0 1.0 月电费增收% 功率因数与电费调整 以0.9为规范值的功率因数调整电费表 功率因数自0.64以下每降低0.01电费添加2% 总电费=顶峰电度电费+ 平段电度电费+ 低谷电度电费+ 根本电费 功率因数奖惩率+ 城市建立附加费 无功补偿原理 P+jQ PL+jQL 系统 -jQC IC Zl=Rl+jXl

13、 ZL V2 Zc 无功补偿原理图： 负载 IL 功率平衡： P + jQ = PL+ jQLjQC=PL+ j(QLQC) P = PL I Q = QLQC Q cos j = cos tg-1( ) 当QL= QC时： PV1 P = PL Q = 0 cos j = 1.0 无功补偿原理 功率损耗： 电压损耗： 当Q=0时，P=Pmin 当Q=0时，V=Vmin 无功补偿原理 把具有容性功率负荷的安装与感性功率负荷，并联接在同一电路；当容性负载释放能量时，感性负荷吸收能量；而当感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量；能量在两种负荷之间交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率，可以从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的根本。无功功率补偿的方法很多，以采用电力电容器或采器具有容性负荷的安装进展补偿比较多。这里，重点引见电力电容器的补偿方法。引见两种方法：并联补偿和串联补偿。 无功补偿方法串联补偿：是把电容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其保送才干，降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称做串联电容器，运用于高压远