電能質(zhì)量提高綜合技能培訓(xùn)班-張一工教授01.ppt

1、第一部分 電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,電能質(zhì)量提高綜合技能培訓(xùn)班,張一工 教授 華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,2020年12月5日,2,理想的公共電網(wǎng)供電狀況,恒定的頻率 正弦波形 標(biāo)準(zhǔn)的電壓 三相對稱（幅值、相位）,電能質(zhì)量問題的基本概念,2020年12月5日,3,偏離理想狀況的原因,設(shè)備的非理想特性 非理想的運(yùn)行方式 某些負(fù)載的正常操作過程 電力系統(tǒng)故障 ,電能質(zhì)量問題的基本概念,.,2020年12月5日,4,偏離理想狀況的原因,設(shè)備的非理想特性 非理想的運(yùn)行方式 某些負(fù)載的正常操作過程 電力系統(tǒng)故障 ,電能質(zhì)量問題的基本概念,發(fā)電機(jī)、變壓器、線路 大量的電力電子設(shè)備 非線性與非對稱,202

2、0年12月5日,5,偏離理想狀況的原因,設(shè)備的非理想特性 非理想的運(yùn)行方式 某些負(fù)載的正常操作過程 電力系統(tǒng)故障 ,電能質(zhì)量問題的基本概念,電氣化鐵路 單相負(fù)載 非對稱的運(yùn)行方式,2020年12月5日,6,偏離理想狀況的原因,設(shè)備的非理想特性 非理想的運(yùn)行方式 某些負(fù)載的正常操作過程 電力系統(tǒng)故障 ,電能質(zhì)量問題的基本概念,大型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng) 軋鋼機(jī)咬鋼 沖擊性負(fù)載,2020年12月5日,7,偏離理想狀況的原因,設(shè)備的非理想特性 非理想的運(yùn)行方式 某些負(fù)載的正常操作過程 電力系統(tǒng)故障 ,電能質(zhì)量問題的基本概念,短路 斷線 故障后保護(hù)動(dòng)作 供電中斷或電壓暫降,2020年12月5日,8,電能質(zhì)量問

3、題,電能質(zhì)量問題的基本概念,供電中斷 頻率 波形 幅值 三相對稱狀況,.,2020年12月5日,9,電能質(zhì)量問題,電能質(zhì)量問題的基本概念,供電中斷 頻率 波形 幅值 三相對稱狀況,諧波 間諧波 電壓缺口,2020年12月5日,10,電能質(zhì)量問題,電能質(zhì)量問題的基本概念,供電中斷 頻率 波形 幅值 三相對稱狀況,電壓偏差（過電壓與欠電壓） 電壓暫降與暫升 電壓波動(dòng)與閃變 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓,2020年12月5日,11,電能質(zhì)量問題,電能質(zhì)量問題的基本概念,供電中斷 頻率 波形 幅值 三相對稱狀況,負(fù)序分量 零序分量（有中線系統(tǒng)）,2020年12月5日,12,電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量問題的基

4、本概念,供電電壓允許偏差 電壓波動(dòng)與閃變 公用電網(wǎng)諧波 三相電壓運(yùn)行不平衡度 電力系統(tǒng)頻率允許偏差 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓,.,2020年12月5日,13,電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量問題的基本概念,供電電壓允許偏差 電壓波動(dòng)與閃變 公用電網(wǎng)諧波 三相電壓運(yùn)行不平衡度 電力系統(tǒng)頻率允許偏差 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓,GB 123252008 35 kV及以上，正負(fù)偏差絕對值之和不超過10 10 kV及以下三相供電，7 220 V單相，7，10,2020年12月5日,14,電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量問題的基本概念,供電電壓允許偏差 電壓波動(dòng)與閃變 公用電網(wǎng)諧波 三相電壓運(yùn)行不平衡度 電力系統(tǒng)頻率允許

5、偏差 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓,GB 123262008 電壓波動(dòng)：電壓幅值在一定幅度內(nèi)有規(guī)則的波動(dòng)，或電壓幅值不超過0.9 1.1的一系列隨機(jī)變化 閃變：人眼對照度波動(dòng)的一種主觀感覺,2020年12月5日,15,電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量問題的基本概念,供電電壓允許偏差 電壓波動(dòng)與閃變 公用電網(wǎng)諧波 三相電壓運(yùn)行不平衡度 電力系統(tǒng)頻率允許偏差 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓,GB/T 145491993,2020年12月5日,16,電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量問題的基本概念,供電電壓允許偏差 電壓波動(dòng)與閃變 公用電網(wǎng)諧波 三相電壓運(yùn)行不平衡度 電力系統(tǒng)頻率允許偏差 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓,GB/T 15

6、5432008 正常允許2，短時(shí)不超過4 每個(gè)用戶一般不超過1.3,2020年12月5日,17,電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量問題的基本概念,供電電壓允許偏差 電壓波動(dòng)與閃變 公用電網(wǎng)諧波 三相電壓運(yùn)行不平衡度 電力系統(tǒng)頻率允許偏差 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓,GB/T 159452008 正常允許0.2 Hz，根據(jù)系統(tǒng)容量可放寬到0.4 Hz 用戶沖擊引起的頻率變動(dòng)一般不得超過0.2 Hz,2020年12月5日,18,電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量問題的基本概念,供電電壓允許偏差 電壓波動(dòng)與閃變 公用電網(wǎng)諧波 三相電壓運(yùn)行不平衡度 電力系統(tǒng)頻率允許偏差 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓,GB/T 18481200

7、1 暫時(shí)過電壓：工頻過電壓和諧振過電壓 瞬態(tài)過電壓：操作過電壓和雷擊過電壓,2020年12月5日,19,供電電壓允許偏差 電壓波動(dòng)與閃變 公用電網(wǎng)諧波 三相電壓運(yùn)行不平衡度 電力系統(tǒng)頻率允許偏差 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓,電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量問題的基本概念,并不完善！,2020年12月5日,20,標(biāo)準(zhǔn)的制訂落后于現(xiàn)實(shí)的發(fā)展,電能質(zhì)量問題的基本概念,2020年12月5日,21,標(biāo)準(zhǔn)的制訂落后于現(xiàn)實(shí)的發(fā)展,電能質(zhì)量問題的基本概念,2020年12月5日,22,電能質(zhì)量研究幾個(gè)階段,電能質(zhì)量問題的基本概念,關(guān)注電網(wǎng)頻率和供電電壓 關(guān)注諧波、電壓偏差、不平衡、電壓波動(dòng)與閃變 關(guān)注暫態(tài)和瞬態(tài)電能質(zhì)量問

8、題,2020年12月5日,23,電能質(zhì)量質(zhì)量問題的主要起因,電能質(zhì)量問題的基本概念,大功率的沖擊性負(fù)載 大功率的、大量的非線性負(fù)載 大功率的不對稱負(fù)載,.,2020年12月5日,24,電能質(zhì)量質(zhì)量問題的主要起因,電能質(zhì)量問題的基本概念,大功率的沖擊性負(fù)載 大功率的、大量的非線性負(fù)載 大功率的不對稱負(fù)載,電壓波動(dòng)與閃變 電壓暫降,2020年12月5日,25,電能質(zhì)量質(zhì)量問題的主要起因,電能質(zhì)量問題的基本概念,大功率的沖擊性負(fù)載 大功率的、大量的非線性負(fù)載 大功率的不對稱負(fù)載,諧波 間諧波 電壓缺口,2020年12月5日,26,電能質(zhì)量質(zhì)量問題的主要起因,電能質(zhì)量問題的基本概念,大功率的沖擊性負(fù)載

9、 大功率的、大量的非線性負(fù)載 大功率的不對稱負(fù)載,三相不平衡電流（負(fù)序分量） 三相不平衡電壓,2020年12月5日,27,本課程主要討論的問題,電能質(zhì)量問題的基本概念,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題 電力系統(tǒng)諧波及相關(guān)問題 無功補(bǔ)償與諧波抑制設(shè)備 電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解讀,.,2020年12月5日,28,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題 電力系統(tǒng)諧波及相關(guān)問題 無功補(bǔ)償與諧波抑制設(shè)備 電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解讀,本課程主要討論的問題,電能質(zhì)量問題的基本概念,電壓偏差 電壓波動(dòng)與閃變,2020年12月5日,29,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題 電力系統(tǒng)諧波及相關(guān)問題 無功補(bǔ)償與諧波抑制設(shè)備 電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解讀,本課程主要討論的問

10、題,電能質(zhì)量問題的基本概念,諧波 間諧波 電壓缺口,2020年12月5日,30,電力系統(tǒng)諧波及相關(guān)問題 電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題 無功補(bǔ)償與諧波抑制設(shè)備 電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解讀,本課程主要討論的問題,電能質(zhì)量問題的基本概念,靜止無功補(bǔ)償設(shè)備（SVC，SVG） 無源濾波器 有源電力濾波器（APF）,2020年12月5日,31,電力系統(tǒng)諧波及相關(guān)問題 電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題 無功補(bǔ)償與諧波抑制設(shè)備 電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解讀,本課程主要討論的問題,電能質(zhì)量問題的基本概念,電力系統(tǒng)諧波 電壓偏差 電壓波動(dòng)與閃變,2020年12月5日,32,“傳統(tǒng)的”無功問題（正弦波環(huán)境）,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,儲能元件 能

11、量的存儲與釋放 功率因數(shù)和功率因數(shù)角 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x 分層與分區(qū)補(bǔ)償,2020年12月5日,33,“傳統(tǒng)的”無功問題（正弦波環(huán)境）,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,無功與電壓 沖擊型無功負(fù)荷與電壓波動(dòng) 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)囊饬x與可行性 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償與系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性,2020年12月5日,34,有關(guān)無功問題的共識,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,有功可遠(yuǎn)距離輸送，無功只能就近補(bǔ)償 大的無功功率不平衡會造成電壓崩潰 受電側(cè)不僅需要電廠，還需要足夠的無功支撐 主要負(fù)荷點(diǎn)電壓低至7080，就有可能發(fā)生電壓崩潰,2020年12月5日,35,未來大負(fù)荷中心區(qū)的設(shè)想,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,2020年12月5日,36,無功功率

12、與電壓,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,2020年12月5日,37,無功功率與電壓,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,公共連接點(diǎn)短路容量,2020年12月5日,38,電壓問題的表現(xiàn)形式與補(bǔ)償方式,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,電壓偏差（過電壓與欠電壓） 電壓暫降與暫升 電壓波動(dòng)與閃變 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓 三相電壓（幅值）不對稱,.,2020年12月5日,39,電壓問題的表現(xiàn)形式與補(bǔ)償方式,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,電壓偏差（過電壓與欠電壓） 電壓暫降與暫升 電壓波動(dòng)與閃變 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓 三相電壓（幅值）不對稱,常規(guī)無功補(bǔ)償（FC）,2020年12月5日,40,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,電壓偏差（過電壓與欠電

13、壓） 電壓暫降與暫升 電壓波動(dòng)與閃變 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓 三相電壓（幅值）不對稱,動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償（SVC，SVG） 動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）,電壓問題的表現(xiàn)形式與補(bǔ)償方式,2020年12月5日,41,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,電壓偏差（過電壓與欠電壓） 電壓暫降與暫升 電壓波動(dòng)與閃變 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓 三相電壓（幅值）不對稱,動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償（SVC，SVG）,電壓問題的表現(xiàn)形式與補(bǔ)償方式,2020年12月5日,42,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,電壓偏差（過電壓與欠電壓） 電壓暫降與暫升 電壓波動(dòng)與閃變 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓 三相電壓（幅值）不對稱,避雷設(shè)備 限流措施 消諧措施,電壓問題的表現(xiàn)

14、形式與補(bǔ)償方式,2020年12月5日,43,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,電壓偏差（過電壓與欠電壓） 電壓暫降與暫升 電壓波動(dòng)與閃變 暫時(shí)過電壓與瞬態(tài)過電壓 三相電壓（幅值）不對稱,優(yōu)化電路結(jié)構(gòu) 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償,電壓問題的表現(xiàn)形式與補(bǔ)償方式,2020年12月5日,44,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,容量配置 安裝地點(diǎn) 投切控制（VQC） 與動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的配合 諧波放大問題,對各種補(bǔ)償方式的要求：FC,2020年12月5日,45,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,補(bǔ)償裝置類型選擇 安裝地點(diǎn) 響應(yīng)速度，控制策略 與FC的配合 三相共補(bǔ) vs. 分相補(bǔ)償,對各種補(bǔ)償方式的要求：動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償,2020年12月5日,46,

15、非正弦環(huán)境下的無功問題,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,非正弦環(huán)境下的功率定義 有功功率與無功功率的物理意義 各種功率分析方法的適用場合與缺陷 與“傳統(tǒng)的”無功分析方法的異同,2020年12月5日,47,有功功率：具有明確的物理意義,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,瞬時(shí)功率的平均值 電能與其他形式的能量轉(zhuǎn)換量轉(zhuǎn)換速率的度量 只有同頻率的電壓、電流才可能產(chǎn)生有功功率 傳輸同量的有功功率的“代價(jià)”（線損）可能不同,2020年12月5日,48,無功功率：物理意義可能難以明確,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,傳統(tǒng)定義：儲能元件與電源間能量交換速率的度量 非正弦情況下無功功率概念的困惑 與傳輸有功功率所需“代價(jià)”有關(guān)的概念 廣

16、義的無功功率概念：相移、諧波、不平衡 三相系統(tǒng)與單相系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別 非正弦情況下無功補(bǔ)償手段的多樣性,2020年12月5日,49,非正弦情況下的無功功率,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,2020年12月5日,50,非正弦情況下的無功功率,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,負(fù)載中無任何儲能元件 滯后的基波電流 無功補(bǔ)償可以減小傳輸損耗 諧波抑制可以進(jìn)一步減小傳輸損耗,2020年12月5日,51,三相系統(tǒng)與單相系統(tǒng)的無功功率,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,三相不僅僅是三個(gè)單相的疊加 各相的“個(gè)體”與三相的“整體” 相間轉(zhuǎn)移無功與系統(tǒng)負(fù)荷交換無功 無儲能元件無功補(bǔ)償裝置的理論可行性,2020年12月5日,52,單相系統(tǒng)的瞬

17、時(shí)功率與有功功率,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,2020年12月5日,53,單相系統(tǒng)的瞬時(shí)功率與有功功率,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,有功功率,2020年12月5日,54,單相系統(tǒng)的瞬時(shí)功率與有功功率,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,Part I 阻性,Part II 感性,2020年12月5日,55,單相系統(tǒng)的瞬時(shí)功率與有功功率,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,2020年12月5日,56,三相系統(tǒng)的瞬時(shí)功率與有功功率,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,2020年12月5日,57,電力系統(tǒng)電壓為正弦波情況下的無功分析,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,與實(shí)際情況比較接近 簡化分析又不失結(jié)果的本質(zhì) 廣義的無功：諧波 廣義的無功：不平衡,2020年12月5日,58,畸變無功功率,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,有功分量,基波無功分量,畸變無功分量,2020年12月5日,59,功率因數(shù),電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,畸變功率因數(shù),相移功率因數(shù),總功率因數(shù),2020年12月5日,60,瞬時(shí)功率理論：坐標(biāo)變換,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,2020年12月5日,61,瞬時(shí)功率理論：定義,電力系統(tǒng)無功及相關(guān)問題,瞬時(shí)實(shí)功率