电能质量培训课件

1、第6章 供电系统的电能质量与无功补偿内容提要：本章主要介绍工厂供电系统的电压质量问题，首先介绍了电压的偏差及其调节，然后介绍电压波动和闪变及其抑制以及高次谐波及其抑制的问题，最后介绍了供电系统的三相不平衡第一节电电能能质量概概述第二节电电压压偏差及及其调节节第三节电电压压波动和和闪变及及其抑制制第四节高高次次谐波及及其抑制制第五节供供电电系统的的三相不不平衡第六节供供电电系统的的无功功功率补偿偿第6章供供电电系统的的电能质量于无无功补偿偿第一节电电能质质量概述述一、电能能质量问问题电能质量量是指电电气设备备正常运运行所需需要的电电气特性性，任何何导致用用电设备备故障或或不能正正常工作作的电压压

2、、电流流或频率率的偏差差都属于于电能质质量问题题。二、理想想的电能能质量在三相电电力系统统中，理理想的电电能质量量是：系系统频率率恒为额额定频率率；三相相电压波波形是三三相对称称的、幅幅值恒为为额定电电压的正正弦波形形；三相相电流波波形是三三相对称称的正弦弦波形；供电不不间断。三、电能能质量标标准电能质量量标准是是保证电电网安全全经济运运行、保保护电气气环境、保障电电力用户户正常使使用电能能的基本本技术规规范，是是实施电电能质量量监督管管理、推推广电能能质量控控制技术术、维护护供用电电双方合合法权益益的法律律依据。我国已已经颁布布的电能能质量标标准有：GB12325-2003电能质量量供供电电

3、压压允许偏偏差、GB12326-2000电能质量量电电压波动动和闪变变、GB/T 14549-1993电能质量量公公用电网网谐波、GB/T 15543-1995电能质量量三三相电压压允许不不平衡度度、GB/T 15945-1995电能质量量电电力系统统频率允允许偏差差、GB/T 18481-2001电能质量量暂暂时过电电压和瞬瞬态过电电压。四、影响响电能质质量的因因素电压质量量是电能能质量的的核心。影响电压压质量的的主要因因素有：负荷荷无功功功率或无无功功率率变化量量；电电网短路路容量或或电网等等效电抗抗。负荷荷无功功功率或无无功变化化量越大大，对电电压质量量的影响响越大；电网短短路容量量越大

4、，则负荷荷变化对对电网电电压质量量的影响响越小。无功功率率补偿既既是电网网节能降降耗的措措施，也也是改善善电网电电能质量量的措施施之一。五、改善善电网电电能质量量的措施施第二节电电压偏偏差及其其调节一、电压压偏差的的含义由于变压压器分接接头选择择而引入入的电压压偏差量量可按下下式进行行计算：电压偏差差是指电电网实际际电压与与额定电电压之差差对额定定电压的的百分数数，即产生电压压偏差的的主要原原因是正正常的负负荷电流流或故障障电流在在系统各各元件上上流过时时所产生生的电压压损失所所引起的的。实际电压压偏高或或偏低，对运行行中的电电气设备备会造成成不良影影响。二、变压压器对电电压偏差差的影响响变压

5、器中中的电压压损失按按式计算算：当变压器器一次侧侧分接头头所加电电压为额额定电压压时,由变压器器本身所所产生的的总电压压偏差量量为变压器负负载时二二次侧电电压为：三、电压压偏差的的计算指定地点点E的电压偏偏差可由由下式计计算:四、电压压偏差的的调节GB12325-1990电能质量量 供电电电压允允许偏差差中规定，供电部部门与用用户的产产权分界界处或供供用电协协议规定定的电能能计量的的最大允允许电压压偏差应应不超过过：35kV及以上供供电电压压：电压压正、负负偏差绝绝对值之之和为10%；10kV及以下三三相供电电电压：7%；220V单相供电电电压：+7%，-10%。（一）电电压调节节的方式式对中

6、枢点点的电压压进行监监视和调调节。中枢点调调压方式式：常调压：不管中中枢点的的负荷怎怎样变动动，都要要保持中中枢点的的电压偏偏差为恒恒定值；逆调压：在最大大负荷时时，升高高母线电电压，在在最小负负荷时，降低母母线电压压。（二）电电压调节节的方法法对于电力力用户的的供配电电系统，电压偏偏差调节节主要以以下两方方面入手手。1.减小线路路电压损损失2.合理选择择变压器器的分接接头合理地减减少系统统的阻抗抗，减少系统统的变压压级数；尽量保持持系统三三相平衡衡；使高压线线路深入入负荷中中心；采用多回回路并联联供电；设置无功功补偿装装置等。第三节电电压压波动和和闪变及及其抑制制电压波动动是指电电压在系系统

7、电网网中作快快速短时时的变化化。电压压波动值值，以用用户公共共供电点点的相邻邻最大与与最小电电压值之之差对电电网额定定电压UN的百分值值表示，即电压波动动是由于于负荷急急剧变动动的冲击击负荷所所引起。影响电电气设备备的正常常工作。一、电压压波动和和闪变的的基本概概念闪变是指指人眼对对灯闪的的主观感感觉。引引起灯光光（照度度）闪变变的波动动电压，称为闪闪变电压压。二、电压压波动值值的估算算1）当已知知三相负负荷的有有功和无无功功率率变化量量P和Q时，则可可按下式式计算：式中，R、X分别为电电网的等等值电阻阻和电抗抗。2）在高压压电网中中，由于于XR，因此可可按下式式计算：三、电压压波动和和闪变的

8、的抑制抑制电压压波动和和闪变的的主要措措施有：1、采用合合理的接接线方式式，对负负荷变化化剧烈的的大型设设备，采采用专用用线或专专用变压压器供电电；提高高供电电电压；减减少电压压损失；2、增大供供电容量量；减少少系统阻阻抗；增增加系统统的短路路容量等等方法，对抑制制电网的的电压波波动和闪闪变能起起到良好好的作用用。3、在系统统运行时时，也可可以在电电压波动动严重时时减少、甚至切切除引起起电压波波动的负负荷。另外为了了减少无无功功率率冲击引引起的电电压闪变变，国内内外普遍遍采用一一种静止止无功功功率补偿偿装置（SVC）进行无功功功率补补偿。这这种装置置在调节节的快速速性、功功能的多多样性、工作的

9、的可靠性性、投资资和运行行费用的的经济性性等方面面具有显显著的优优点。静止无功功补偿器器由特殊殊电抗器器和电容容器组成成，有的的是两者者之一为为可控的的，有的的是两者者都是可可控的，是一种种并联联联接的无无功功率率发生器器和吸收收器。近近年来，电力系系统中主主要应用用的静止止补偿器器有自饱饱和电抗抗器型（简记为为SR）和可控控硅控制制电抗器器型(简记为TCR)两种。第四节高高次谐波波及其抑抑制一、高次次谐波的的产生与与危害谐波对几几乎所有有连接于于电网的的电气设设备都有有损害，主要表表现为产产生谐波波损耗，使设备备过热以以及谐波波过电压压、加速速设备绝绝缘老化化等。谐谐波对继继电保护护、电能能

10、计量精精度等也也有影响响 、谐谐波还对对通信质质量有影影响。谐波是一一个周期期电气量量的正弦弦波分量量，其频频率为基基波频率率的整倍倍数，也也称为高高次谐波波。系统中的的主要谐谐波源可可分为两两大类：含半半导体非非线性元元件的谐谐波源；含电电弧和铁铁磁非线线性设备备的谐波波源。如在系统统和用户户中存在在谐波干干扰，将将会使系系统中的的电压和和电流发发生畸变变。供电电系统中中的谐波波源主要要是谐波波电流源源，谐波波电流通通过电网网将在电电网阻抗抗上产生生谐波电电压降，从而导导致谐波波电压的的产生。二、谐谐波的评评价估算算第h次谐波电电压含有有量和第第h次谐波电电流含有有率按下下式计算算：谐波电压

11、压总含量量UH和谐波电电流总含含量IH按下式计计算：式中，Uh为第h次谐波电电压（方方均根值值）；U1为基波电电压（方方均根值值）；Ih第h次谐波电电流（方方均根值值）；I1为基波电电流（方方均根值值）。电压总谐谐波畸变变率THDu和电流总总谐波畸畸变率THDi按下式计计算：谐波电压压限值及及谐波电电流允许许值的规规定值可可参考GB/T14549-1993电能质量量公公用电网网谐波。三、并联联电容器器对谐波波的放大大作用在供电系系统中，并联电电容器作作为无功功补偿设设备已得得到了广广泛的应应用。系系统中的的电容器器，一方方面由于于其谐波波阻抗小小，系统统高次谐谐波电压压会在其其中产生生明显的的

12、高次谐谐波电流流，使电电容器过过热，严严重影响响其使用用寿命；同时电电容器的的切入使使用也可可能引起起系统谐谐波严重重放大。对于整流流装置，hmin=5，可取XLR=(56)%XC，对于含含有三次次谐波的的系统，可取XLR=(1213)%XC。在含有谐谐波的供供电系统统中，应应注意适适当选择择其电容容器的参参数，防防止其出出现过电电流和过过电压，同时兼兼顾无功功补偿的的要求和和消除谐谐波放大大，可在在电容器器支路串串联电抗抗器，通通过选择择电抗器器值使电电容器回回路在最最低次谐谐波频率率下呈现现出感性性如图所所示。四、高次次谐波的的抑制高次谐波波的抑制制方法：1增加整整流装置置的相数数2装设无

13、无源电力力谐波滤滤波器无源电力力谐波滤滤波器由由电力电电容器，电抗器器和电阻阻器按一一定方式式连接而而成。二阶高通滤波器 单调谐滤波器 双调谐滤波器 一阶高通滤波器 三阶高通滤波器 C形高通滤波器 3装设有有源电力力滤波器器有源电力力滤波器器分并联联型和串串联型两两种，实实际应用用中多为为并联型型。并联型有有源电力力滤波器器是一种种向电网网注入补补偿谐波波电流，以抵消消负荷所所产生的的谐波电电流的滤滤波装置置，其主主要电路路由静态态功率变变流器（逆变器器）构成成，故具具有半导导体功率率变流器器的高可可控性和和快速响响应性。谐波电流流的补偿偿第五节供供电电系统的的三相不不平衡一、基本本概念：在三

14、相供供电系统统中，当当电流和和电压的的三相相相量间幅幅值不等等或相位位差不为为1200时，则三三相电流流和电压压不平衡衡。三、危害：三相不平平衡对供供用电设设备将带带来危害害。（1）感应电电动机：负序电电压在电电动机中中产生反反向转矩矩从而降降低了电电动机的的有用输输出转矩矩；负序序电压产产生负序序电流。（2）变压器器：变压压器容量量不能充充分利用用。（3)变流装置置：整流流装置会会产生较较大的非非特征谐谐波，进进一步影影响电能能质量。二、原因因：供电系统统的三相相不平衡衡主要是是由三相相负荷不不对称所所引起的的。电流流和电压压不平衡衡现象有有短时的的（一相相不对称称短路，断线等等），也也有持

15、续续的（一一相非对对称运行行方式；以及非非对称负负荷等）。五、三相相不平衡衡的补偿偿：首先将单单相负荷荷平衡地地分布于于三相中中，同时时要考虑虑到用电电设备功功率因数数的不同同，尽量量兼顾有有功功率率与无功功功率均均能分布布。在低低压系统统中，各各相安装装的单相相用电设设备其各各相之间间容量最最大值与与最小值值之差不不应超过过15%。四、三相相不平衡衡度：三相不平平衡程度度通常用用不平衡衡系数表表示。式中，U%、I%表示电压压及电流流的不平平衡系数数；U1、U2和I1、I2表示正、负序电电压和正正、负序序电流。第六节供供电电系统的的无功功功率补偿偿一、功率因数数定义1瞬时功功率因数数监测负荷荷

16、用。2平均功功率因数数调整电费费用。3最大负负荷时的的功率因因数确定需要要无功补补偿容量量用。二、无功功补偿容容量的确确定QN.C=QcQcPc(tan-tan)QN.C稳态无功功功率补补偿设备备，主要要有同步步补偿机机和并联联电容器器（自愈愈式）。三、无功功补偿装装置的选选择低压并联联电容器器装置根根据负荷荷变化相相应自动动循环投投切的电电容器组组数，在在无功补补偿容量量QN.C确定后可可根据选选定的单单组容量量qNC来选择：动态无功功功率补补偿设备备（SVC）用于急剧剧变动的的冲击负负荷如炼炼钢电弧弧炉、轧轧钢机等等的无功功补偿。四、无功功补偿装装置的装装设位置置在用户供供电系统统中，有有三种方方式：高高压集中中补偿、低压集集中补偿偿和分散散就地补补偿（个个别补偿偿）。例某用户户10kV变电所低低压计算算负荷为为800kW