电能质量及其治理技术的探讨

1电能质量及其治理技术的探讨张永康2电能质量与一般产品质量的区别其特点在于：⑴不完全取决于电力生产企业，甚至有的电能质量指标（例如电压畸变、电压波动和闪变、三相电压不平衡度等）往往是由用户的因素造成的；⑵对于不同的公共连接点在不同的时刻，电能质量数据往往是不同的，也就是说，电能质量在时间和空间上均处于动态变化之中。3一，电能质量标准中几个问题的探讨4

GB/T14549—93公用电网谐波探讨的问题：1，谐波电流限值在25次以下，随着电力电子技术的发展，尤其是可关断电力电子元件的广泛应用，谐波源的性质发生了很大的变化，异常高次谐波危害很大2，谐波测量仪器的功能，目前绝大部分测量范围从基波到50次，不能反映真实的谐波状况5电压波动引起照度波动对人的主观视觉反应称为瞬时闪变视感度（标准术语）日光灯和电视机等设备对电压波动的敏感程度远小于白炽灯................为此，选白炽灯的工况作为判断电压波动是否被接受的依据（电压电流频率和电能质量国家标准应用手册99页）电压等级LVMVHVPSt1.00.9(1.0)0.8PLt0.80.7(0.8)0.6电压允许波动和闪变GB12326—20006

一，110KV或者220KV电压等级的闪变对220V的照明电源的影响有多大，传递函数如何？二，35KV(33KV）电压供电的电弧炉产生的闪变值通过110/33KV变压器、110/10KV变压器、10KV/220V照明变压器，在220V母线的闪变是多少？（？%）三，为了一个闪变指标电能质量的治理项目将有巨大的量变，出现几倍的项目投资差异

有关闪变的疑问7GB/T18481—2001

电能质量暂时过电压和瞬态过电压

不仅暂时过电压，还要考虑短时电压降，以前唱主角的直流传动系统允许电压下降的量和持续的时间相对现在广泛采用交流传动系统裕量大一般直流传动系统允许电压下降的量为75%左右，持续时间60ms目前采用可关断电力电子元件作为变流装置的交流传动系统允许电压下降的量为85%左右，持续时间15ms8二，电能质量治理技术9电能质量改善的措施（主动型）••在电源侧采取有效的措施：1，优化供电系统结构，合理布置负荷2，优化供电系统容量，供电设备参数与电能质量治理方案之间找到最佳的平衡点••在负荷侧采取有效的措施：1，增加变流装置的等效脉冲数2，采用新型电力电子元件等方案3,利用负荷的同期性，使同时流入系统的谐波电流相互抵消10电能质量改善的措施（被动型）••FC（filtercircuit）滤波回路••TSC（thyristorswitchedcapacitor：晶闸管投切电容器）••SVC（staticvarcompensator：静止型动态无功补偿装置）••APF（activepowerfilter：有源补偿装置）••SVG（staticvargenerator：静止无功发生器）11采用用多多相相组组合合整整流流电电路路1整流流变变压压器器采采用用Y/Y－－△△接接线线方方式式三三绕绕组组变变压压器器，，二二次次绕绕组组Y－－△△分分别别接接同同一一容容量量但但相相位位差差30。的三三相相桥桥式式整整流流装装置置，，组组合合成成12脉脉动动整整流流电电路路，，抑抑制制5，，7次次高高次次谐谐波波分分量量。。另一一组组整整流流变变压压器器采采用用Z/Y-△△接接线线方方式式移移相相15的三三绕绕组组变变压压器器，，与与Y/Y－－△△接接线线方方式式的的变变压压相相位位差差为为15，组组成成24相相整整流流电电路路，，抑抑制制11，，13次次高高次次谐谐波波分分量量。。12多相相组组合合整整流流电电路路示示意意图图13采用用多多相相组组合合整整流流电电路路2直流流电电弧弧炉炉采采用用三三个个顶顶电电极极和和一一个个底底电电极极三个个顶顶电电极极分分别别由由三三个个独独立立的的电电炉炉变变压压器器和和整整流流装装置置供供电电，，三三个个电电炉炉变变压压器器的的接接线线组组别别相相差差20°°，，每每个个整整流流装装置置都都是是三三相相6脉脉动动的的，，于于是是对对于于向向电电炉炉变变压压器器供供电电的的33KV系系统统来来说说，，该该交交流流电电弧弧炉炉可可以以等等效效为为一一个个三三相相18脉脉动动的的整整流流装装置置，，主主导导谐谐波波为为17、、19、、35、、37次次14电源源同同步步PWM控控制制电源源同同步步PWM控控制制用用于于抑抑制制整整流流器器产产生生的的高高频频谐谐波波。。PWM整整流器产产生的高高次谐波波与载波波相位有有关，如如果对同同一电网网内的几几个整流流器设定定不同的的载波相相位，使使它们彼彼此产生生的高次次谐波电电流相位形形成一个个合理的的相位差差，使他他们同时时运行时产产生的谐谐波电流流回合到到系统时时互相抵抵消。1516FC（filtercircuit）滤波回回路1，单调谐谐滤波器器2，一阶高高通滤波波器3，二阶高高通滤波波器4，C式滤波器器17单调谐滤滤波器18一阶高通通滤波器器19二阶高通通滤波器器20C式滤波器器21SVC应用实例例22滤波器设设计基本本要素和和难点1，FC基波补补偿容量量的确定定2，滤波波回路组组数的确确定3，各滤滤波回路路基波补补偿容量量的分配配4，各滤波回回路实际际谐振频频率的设设置5，电容容器电压压的选择择6，内熔熔丝、外外熔丝、、不平衡衡保护的的选择23三，电能能质量测测试24电能质量量的测试试1、常规规电能质质量测试试2、电能能质量治治理评估估性质的的测试3，故障障诊断性性质的电电能质量量测试4，异常常高次谐谐波的测测试25常规电能能质量测测试是一一种普查查性质的的测试，，主要测测试分析析的内容容有：1、系统频频率，分分析频率率偏差2、系统电电压，分分析电压压偏差、、波动、、闪变和和总畸变变率、各各次谐波波电压畸畸变率3、进线电电流，各各次谐波波电流含含有量4、进线有有功、无无功、视视在功率率和功率率因数提交上述述数据的的报告中中包括：：最大值值、平均均值、95%概率值、、根据系系统数据据计算的的允许值值26在常规电电能质量量测试中中需要现现场提交交的资料料1、供配电电系统的的主接线线2、供配电电系统的的电压和和短路容容量3、主变压压器的容容量、变变比、短短路阻抗抗4、安排在在该系统统出现最最大负荷荷或典型型负荷时时进行测测试27电能质量量治理评评估性质质的测试试中测试试和分析析的内容容1、测试供供配电系系统电压压，分析析电压偏偏差、波波动、闪闪变和总总畸变率率、各次次谐波电电压畸变变率2，测试进进线回路路、滤波波器、谐谐波源等等电流，，分析上上述各回回路电流流的谐波波电流含含有量和和方向3、在有TCR装置的场场合，同同时测试试TCR回路电流流，分析析TCR装置对负负荷波动动的响应应能力4、综合分分析电能能质量治治理装置置的治理理效果28在故障诊诊断性质质的电能能质量测测试中根根据故障障的内容容制定不不同的测测试方案案在方案制制定之前前现场应应该提交交下列资资料：1、故障时时的现象象（包括括损坏的的设备或或器件、、继电保保护护和各种种掉牌信信号）2、包括故故障点在在内的系系统主接接线图3、损坏的的设备或或器件对对电能质质量的要要求29D1～D2：高精度度电容分分压器C1，C2：分压电电容整流变低低压侧电电缆对地地电容，，加上变变压器的的入口电电容，实实测每相相对地电电容大约约为0.1μμF左右。电电容分压压器高压压臂的电电容为70PF，故电容容分压器器后基本本没有改改变系统统参数，，能反应应系统实实际情况况异常高次次谐波的的测试30异常高次次谐波的的测试若不用电电容分压压器而使使用PT测量整整流变压压器二次次电压可可能存在在以下几几个问题题：线路对地地呈现电电容，用用PT进进行测量量，相当当于对地地并联了了一个电电感，IGBT动作时时的电压压波形中中包含很很宽的频频谱，电电感和线线路电容容在某一一个频率率下，可可能谐振振，产生生较大的的过电压压。PT的高高低压绕绕组之间间存在耦耦合电容容，当出出现高频频分量时时，高频频分量通通过耦合合电容叠叠加在低低压侧，，造成较较大的幅幅值。PT电感感和其分分布电容容导致其其频率响响应较低低，在高高频电压压下，造造成波形形的畸变变。31HB10MCC1#电压电流流波形32在用FC的问题题1，设计计容量过过大，有有些滤波波回路无无法投入入，功率率因数满满足，电电压畸变变超标2，真空空断路器器参数无无法抑制制“开关关操作重重燃过电电压”，，分闸过过程中爆爆炸3，在采采用变频频器负载载的电源源回路中中，无法法抑制调调试期间间的异常常高次谐谐波4，中性性点不平平衡保护护的设置置的合理理性5，设计计方案没没有系统统的考虑虑问题，，滤波回回路无法法承受PCC点点其他用用户流过过来的谐谐波电流流33电能质量量治理典典型案例例34在用TCR的问问题1，直流流分量2，可控控硅阀室室的密封封干燥3，TCR回回路热稳稳定电流流过小（（电抗器器可能流流过全交交流加√√2倍交交流有效效值的直直流）35在用电容容器的问问题1，生锈锈、渗液液2，内部部小电容容击穿（（鼓肚））3，电容容器回路路开关重重合闸延延时控制制4，选型型错误:a、内内熔丝与与外熔丝丝b、片面面追求国国外品牌牌36在用电抗抗器的问问题介质渗