電能質(zhì)量及其控制基本技術(shù)概述

1、1電能質(zhì)量及其控制電能質(zhì)量及其控制2本講提綱本講提綱電能質(zhì)量的基本概念電能質(zhì)量的基本概念1系統(tǒng)中電能質(zhì)量實例系統(tǒng)中電能質(zhì)量實例2電能質(zhì)量的預(yù)防維護電能質(zhì)量的預(yù)防維護3問與答問與答43停電停電白熾燈閃爍白熾燈閃爍設(shè)備停運設(shè)備停運大量電力干擾信號大量電力干擾信號精密儀器受損精密儀器受損4v電能質(zhì)量是指電能質(zhì)量是指優(yōu)質(zhì)供電優(yōu)質(zhì)供電，合格電能質(zhì)量的概念，合格電能質(zhì)量的概念是指提供給敏感設(shè)備的電力和相應(yīng)的接地系統(tǒng)是指提供給敏感設(shè)備的電力和相應(yīng)的接地系統(tǒng)是適合該設(shè)備正常工作的。是適合該設(shè)備正常工作的。v電能質(zhì)量電能質(zhì)量 = = 頻率頻率 + + 供電質(zhì)量供電質(zhì)量v供電質(zhì)量供電質(zhì)量 = = 供電可靠性供電可

2、靠性 + + 電壓質(zhì)量電壓質(zhì)量 v電能質(zhì)量問題又以各種穩(wěn)態(tài)的或暫態(tài)的電磁現(xiàn)電能質(zhì)量問題又以各種穩(wěn)態(tài)的或暫態(tài)的電磁現(xiàn)象表現(xiàn)出來，根據(jù)電磁現(xiàn)象的持續(xù)時間，電壓象表現(xiàn)出來，根據(jù)電磁現(xiàn)象的持續(xù)時間，電壓幅值變化和典型頻譜分量。幅值變化和典型頻譜分量。 5v將電壓質(zhì)量作為評估電能質(zhì)量的一個重要指標，將電壓質(zhì)量作為評估電能質(zhì)量的一個重要指標，圍繞電壓幅值、持續(xù)變化時間、頻譜分量來評圍繞電壓幅值、持續(xù)變化時間、頻譜分量來評估。估。6v電能質(zhì)量的電能質(zhì)量的IEEE定義：定義：v導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差，其內(nèi)容涉及頻率偏差、電壓偏流或頻率偏差，

3、其內(nèi)容涉及頻率偏差、電壓偏差、電磁暫態(tài)、供電可靠性、波形失真、三相差、電磁暫態(tài)、供電可靠性、波形失真、三相不平衡以及電壓波動、閃變等。不平衡以及電壓波動、閃變等。v可見電能質(zhì)量的概念非常廣泛，對電能質(zhì)量的可見電能質(zhì)量的概念非常廣泛，對電能質(zhì)量的認識正在進一步加深。認識正在進一步加深。7v80年代以來，電力電子裝置的整流器及變頻裝年代以來，電力電子裝置的整流器及變頻裝置、煉鋼電弧爐、電氣化鐵路和家用電器等負置、煉鋼電弧爐、電氣化鐵路和家用電器等負荷的迅速發(fā)展。荷的迅速發(fā)展。v針對一些典型的工業(yè)用戶通過安裝無源濾波器、針對一些典型的工業(yè)用戶通過安裝無源濾波器、SVC（Static Var Comp

4、ensator，靜止無功補償，靜止無功補償器）等裝置，進行諧波甚至諧波、電壓波動、器）等裝置，進行諧波甚至諧波、電壓波動、三相不平衡及功率因數(shù)的綜合治理與補償。三相不平衡及功率因數(shù)的綜合治理與補償。 8v90年代以來，計算機、信息技術(shù)迅速發(fā)展，對年代以來，計算機、信息技術(shù)迅速發(fā)展，對電能質(zhì)量的要求越來越高。電能質(zhì)量的要求越來越高。v電壓凹陷（電壓凹陷（Sag、Dip）問題已經(jīng)成為當前電能）問題已經(jīng)成為當前電能質(zhì)量中最突出的問題。質(zhì)量中最突出的問題。相關(guān)行業(yè)發(fā)生單次相關(guān)行業(yè)發(fā)生單次暫暫降降造成的經(jīng)濟損失數(shù)造成的經(jīng)濟損失數(shù)量級圖量級圖91 1、計算機系統(tǒng)的控制設(shè)備和電子裝置等對電、計算機系統(tǒng)的控制

5、設(shè)備和電子裝置等對電能質(zhì)量非常敏感；能質(zhì)量非常敏感；2 2、負荷結(jié)構(gòu)的變化使半導(dǎo)體、晶閘管、變頻、負荷結(jié)構(gòu)的變化使半導(dǎo)體、晶閘管、變頻調(diào)整、電弧爐、鐵路電氣化、家用電器等非調(diào)整、電弧爐、鐵路電氣化、家用電器等非線性用電設(shè)備或裝置增多；線性用電設(shè)備或裝置增多；3 3、在電力市場運營模式下，電力企業(yè)銷售的、在電力市場運營模式下，電力企業(yè)銷售的不僅是電力本身，而且包括電能質(zhì)量和相關(guān)不僅是電力本身，而且包括電能質(zhì)量和相關(guān)的附加服務(wù)。的附加服務(wù)。10v電能質(zhì)量關(guān)系到國民經(jīng)濟的總體效益。電能質(zhì)量關(guān)系到國民經(jīng)濟的總體效益。 v從技術(shù)角度講，提供優(yōu)質(zhì)電能質(zhì)量是由供用電從技術(shù)角度講，提供優(yōu)質(zhì)電能質(zhì)量是由供用電雙

6、方共同保證的。雙方共同保證的。 v提高電能質(zhì)量是實現(xiàn)電力可持續(xù)發(fā)展的重要基提高電能質(zhì)量是實現(xiàn)電力可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。礎(chǔ)。 v提高電能質(zhì)量有許多工作要做。提高電能質(zhì)量有許多工作要做。 11授課提綱授課提綱1234121、2011年年2月月24日日,甘肅中電酒泉風(fēng)電公司橋西第一風(fēng)電甘肅中電酒泉風(fēng)電公司橋西第一風(fēng)電場場35B開關(guān)間隔開關(guān)間隔C相電纜頭故障絕緣擊穿，造成三相短相電纜頭故障絕緣擊穿，造成三相短路，導(dǎo)致包括橋西第一風(fēng)電場在內(nèi)的路，導(dǎo)致包括橋西第一風(fēng)電場在內(nèi)的10座風(fēng)電場中座風(fēng)電場中274臺風(fēng)電機組因無低壓穿越能力在系統(tǒng)電壓暫降時脫網(wǎng)臺風(fēng)電機組因無低壓穿越能力在系統(tǒng)電壓暫降時脫網(wǎng)。風(fēng)機脫網(wǎng)

7、后，風(fēng)電場無功補償裝置不具備自動投切。風(fēng)機脫網(wǎng)后，風(fēng)電場無功補償裝置不具備自動投切功能，系統(tǒng)無功過剩，電壓迅速升高，引起功能，系統(tǒng)無功過剩，電壓迅速升高，引起300臺風(fēng)電臺風(fēng)電機組電壓保護動作。事故過程中還有機組電壓保護動作。事故過程中還有24臺風(fēng)機因頻率臺風(fēng)機因頻率越限保護動作。本次事故脫網(wǎng)風(fēng)電機組越限保護動作。本次事故脫網(wǎng)風(fēng)電機組598臺，損失出臺，損失出力力840.43MW，占事故前酒泉地區(qū)風(fēng)電出力的，占事故前酒泉地區(qū)風(fēng)電出力的54.4，造成西北電網(wǎng)主網(wǎng)頻率由事故前的造成西北電網(wǎng)主網(wǎng)頻率由事故前的50.034Hz降至最低降至最低49.854Hz。13階段階段1階段階段 2階段階段3141

8、、電氣設(shè)備及其連接部件隱患的排查治理；、電氣設(shè)備及其連接部件隱患的排查治理；2、并網(wǎng)運行風(fēng)電場應(yīng)滿足接入系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定，風(fēng)、并網(wǎng)運行風(fēng)電場應(yīng)滿足接入系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定，風(fēng)電機組必須具備電機組必須具備低電壓穿越能力低電壓穿越能力，不具備低電壓，不具備低電壓穿越能力的要盡快制定切實可行的低電壓穿越能穿越能力的要盡快制定切實可行的低電壓穿越能力改造計劃；力改造計劃；3、無功容量配置和參數(shù)整定應(yīng)滿足系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)需、無功容量配置和參數(shù)整定應(yīng)滿足系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)需要；要；4、開展涉網(wǎng)、開展涉網(wǎng)保護定值（電壓、頻率保護）保護定值（電壓、頻率保護）的核查和的核查和備案工作，指導(dǎo)風(fēng)電場按電網(wǎng)要求進行涉網(wǎng)保護備案工作，指

9、導(dǎo)風(fēng)電場按電網(wǎng)要求進行涉網(wǎng)保護定值整定。定值整定。15 頻率的含義：交流電在頻率的含義：交流電在1s內(nèi)正弦參量交變的次數(shù)內(nèi)正弦參量交變的次數(shù)，單位為赫茲（，單位為赫茲（Hz）。）。 當系統(tǒng)在受到某種原因的干擾而失去均衡的過程當系統(tǒng)在受到某種原因的干擾而失去均衡的過程中，頻率的有效性便難以維系。中，頻率的有效性便難以維系。 交流電的頻率是和發(fā)電機轉(zhuǎn)速直接對應(yīng)的電頻率交流電的頻率是和發(fā)電機轉(zhuǎn)速直接對應(yīng)的電頻率： f=pn/60 式中式中 p發(fā)電機極對數(shù)發(fā)電機極對數(shù) n機組每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)機組每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)16v電力系統(tǒng)的標稱頻率電力系統(tǒng)的標稱頻率v交流電力系統(tǒng)的標稱頻率有交流電力系統(tǒng)的標稱頻率有50Hz和和

10、60Hz兩種兩種。我國采用。我國采用50Hz。50Hz和和60Hz頻率的系統(tǒng)若頻率的系統(tǒng)若要并聯(lián)運行，需通過背靠背直流換流站或變頻要并聯(lián)運行，需通過背靠背直流換流站或變頻機組轉(zhuǎn)換頻率。機組轉(zhuǎn)換頻率。v發(fā)電機組和用電設(shè)備銘牌上均有標稱頻率，即發(fā)電機組和用電設(shè)備銘牌上均有標稱頻率，即標明該設(shè)備應(yīng)在該頻率的電力系統(tǒng)中使用。標明該設(shè)備應(yīng)在該頻率的電力系統(tǒng)中使用。17系統(tǒng)頻率系統(tǒng)頻率&機組頻率機組頻率&負荷頻率負荷頻率v電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，全系統(tǒng)頻率相同。實際系統(tǒng)每電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，全系統(tǒng)頻率相同。實際系統(tǒng)每時每刻都在變動，實際上時每刻都在變動，實際上“系統(tǒng)頻率系統(tǒng)頻率”是指與該系統(tǒng)是

11、指與該系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用的大容量機組的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的電頻率中起著關(guān)鍵作用的大容量機組的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的電頻率。v在系統(tǒng)動態(tài)過程中，機組頻率取決于自身原動機能量在系統(tǒng)動態(tài)過程中，機組頻率取決于自身原動機能量輸入和其他機組同步力矩對它的牽制及負荷的分布。輸入和其他機組同步力矩對它的牽制及負荷的分布。和其他節(jié)點的頻率差異，在系統(tǒng)失步過程中尤為明顯和其他節(jié)點的頻率差異，在系統(tǒng)失步過程中尤為明顯，危害也很大。，危害也很大。v負荷節(jié)點頻率實際上取決于系統(tǒng)內(nèi)各電源等值電動勢負荷節(jié)點頻率實際上取決于系統(tǒng)內(nèi)各電源等值電動勢相對運動，傳遞到該節(jié)點的電壓向量在時間軸上的運相對運動，傳遞到該節(jié)點的電壓向量在時間軸上的運動軌

12、跡。動軌跡。18頻率偏差對電力系統(tǒng)的影響頻率偏差對電力系統(tǒng)的影響v 1）對發(fā)電廠的影響）對發(fā)電廠的影響v 蒸汽驅(qū)使的火電廠鍋爐給力泵出力隨轉(zhuǎn)速減低而減小，發(fā)蒸汽驅(qū)使的火電廠鍋爐給力泵出力隨轉(zhuǎn)速減低而減小，發(fā)電機出力下降。電機出力下降。v 一般燃氣輪機組運行在額定轉(zhuǎn)速附近，總是出力的減低近一般燃氣輪機組運行在額定轉(zhuǎn)速附近，總是出力的減低近似地與速度減低成正比似地與速度減低成正比低頻率運行導(dǎo)致效率下降。低頻率運行導(dǎo)致效率下降。v 對于核燃料汽輪發(fā)電機組，允許運行頻率在較寬的范圍內(nèi)對于核燃料汽輪發(fā)電機組，允許運行頻率在較寬的范圍內(nèi)變動，有較強的承受低頻率的能力變動，有較強的承受低頻率的能力v 但對于

13、水電廠而言，在電力系統(tǒng)及其負荷容許的低頻率運但對于水電廠而言，在電力系統(tǒng)及其負荷容許的低頻率運行范圍內(nèi)，不受限制。行范圍內(nèi)，不受限制。19頻率偏差對電力系統(tǒng)的影響頻率偏差對電力系統(tǒng)的影響v電力系統(tǒng)低頻率運行的影響電力系統(tǒng)低頻率運行的影響v2）對負荷的影響）對負荷的影響v電力系統(tǒng)中大量的負荷是由電動機驅(qū)使的，計及負荷電力系統(tǒng)中大量的負荷是由電動機驅(qū)使的，計及負荷阻力特性后，供電頻率對電動機（同步和異步）的影阻力特性后，供電頻率對電動機（同步和異步）的影響，才是對負荷實際影響。響，才是對負荷實際影響。v到本世紀到本世紀7080年代，電動機調(diào)速的根本性變革，年代，電動機調(diào)速的根本性變革，eg：通過快

14、遞檢測電流實現(xiàn)通過快遞檢測電流實現(xiàn)PWM控制的變頻技術(shù)，以及具控制的變頻技術(shù)，以及具有很強抗干擾能力的變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)等?；旧舷泻軓娍垢蓴_能力的變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)等?；旧舷妱訖C轉(zhuǎn)速受電源頻率偏離的影響。電動機轉(zhuǎn)速受電源頻率偏離的影響。20頻率偏差對電力系統(tǒng)的影響頻率偏差對電力系統(tǒng)的影響v 電力系統(tǒng)低頻率運行的影響電力系統(tǒng)低頻率運行的影響v 3）對輸配電系統(tǒng)的影響）對輸配電系統(tǒng)的影響v 變壓器：若頻率偏離標準值，變壓器的鐵芯損耗、漏變壓器：若頻率偏離標準值，變壓器的鐵芯損耗、漏磁通和噪聲的影響，與相反方向的電壓偏離導(dǎo)致的影磁通和噪聲的影響，與相反方向的電壓偏離導(dǎo)致的影響類似。響類似。v 配

15、電變壓器的激磁電流隨運行頻率的下降而非線性增配電變壓器的激磁電流隨運行頻率的下降而非線性增加，在地區(qū)內(nèi)無功補償不足或調(diào)壓措施不完善時，導(dǎo)加，在地區(qū)內(nèi)無功補償不足或調(diào)壓措施不完善時，導(dǎo)致地區(qū)電壓下降。致地區(qū)電壓下降。v 電容器：運行頻率下降時，電容器的無功出力和額定電容器：運行頻率下降時，電容器的無功出力和額定電流將直接按頻率的降低成比例地下降。電流將直接按頻率的降低成比例地下降。21頻率偏差對電力系統(tǒng)的影響頻率偏差對電力系統(tǒng)的影響v 電力系統(tǒng)低頻率運行的影響電力系統(tǒng)低頻率運行的影響v 3）對輸配電系統(tǒng)的影響）對輸配電系統(tǒng)的影響v 線路串聯(lián)補償用電容器：若運行頻率下降，則線路感線路串聯(lián)補償用電容

16、器：若運行頻率下降，則線路感抗隨之下降的同時，增大了電容器的容抗，導(dǎo)致線路抗隨之下降的同時，增大了電容器的容抗，導(dǎo)致線路補償度的增加，使線路傳輸能力得到提高。補償度的增加，使線路傳輸能力得到提高。v 無功補償用并聯(lián)電抗器：其感抗隨頻率的降低而線性無功補償用并聯(lián)電抗器：其感抗隨頻率的降低而線性地下降，同時導(dǎo)致無功電流的增加。地下降，同時導(dǎo)致無功電流的增加。22電力系統(tǒng)頻率的控制方法電力系統(tǒng)頻率的控制方法v 頻率瞬時偏差的調(diào)整頻率瞬時偏差的調(diào)整v 當系統(tǒng)中負荷發(fā)生微小變化時，發(fā)電機組調(diào)整器可自當系統(tǒng)中負荷發(fā)生微小變化時，發(fā)電機組調(diào)整器可自動調(diào)節(jié)，利用發(fā)動機組調(diào)速器有差特性調(diào)頻，稱為動調(diào)節(jié)，利用發(fā)動

17、機組調(diào)速器有差特性調(diào)頻，稱為“一次調(diào)節(jié)一次調(diào)節(jié)”。v 當電力系統(tǒng)負荷有較大和較長時間變化，改變調(diào)速器當電力系統(tǒng)負荷有較大和較長時間變化，改變調(diào)速器的工作點增減發(fā)電機組出力以保持系統(tǒng)頻率，稱為的工作點增減發(fā)電機組出力以保持系統(tǒng)頻率，稱為“二次調(diào)整二次調(diào)整”，又可經(jīng)運行人員手動操作或依靠自動裝，又可經(jīng)運行人員手動操作或依靠自動裝置完成，稱為手動調(diào)頻和自動調(diào)頻。置完成，稱為手動調(diào)頻和自動調(diào)頻。23電力系統(tǒng)頻率異常的控制電力系統(tǒng)頻率異常的控制v 在電力系統(tǒng)中一般采取下列措施，防止頻率的異常：在電力系統(tǒng)中一般采取下列措施，防止頻率的異常：1、系統(tǒng)保有負荷備用和事故備用容量；電力供應(yīng)不足時，、系統(tǒng)保有負荷

18、備用和事故備用容量；電力供應(yīng)不足時，必須事先限制一部分用戶負荷，除使發(fā)電出力與負荷平必須事先限制一部分用戶負荷，除使發(fā)電出力與負荷平衡外，留有裕度。衡外，留有裕度。2、調(diào)度所或變電所直接控制用戶負荷裝置，并備有事故拉、調(diào)度所或變電所直接控制用戶負荷裝置，并備有事故拉閘序列表。閘序列表。3、系統(tǒng)內(nèi)安裝按頻率降低自動減負荷裝置和可能被解列而、系統(tǒng)內(nèi)安裝按頻率降低自動減負荷裝置和可能被解列而功率過剩的地區(qū)裝設(shè)按頻率升高切除發(fā)電機等裝置。功率過剩的地區(qū)裝設(shè)按頻率升高切除發(fā)電機等裝置。24v在家里出現(xiàn)白熾燈一直閃爍的時候在家里出現(xiàn)白熾燈一直閃爍的時候25電壓波動對計算機和控制設(shè)備不需要特別關(guān)心，電壓波動

19、對計算機和控制設(shè)備不需要特別關(guān)心，因為其容量小并且能夠在相對耗資不大的條件下因為其容量小并且能夠在相對耗資不大的條件下加設(shè)抗干擾設(shè)施。加設(shè)抗干擾設(shè)施。日光燈和電視機等設(shè)備對電壓波動的敏感度遠遠日光燈和電視機等設(shè)備對電壓波動的敏感度遠遠低于白熾燈，而幾乎所有建筑的照明都裝有大量低于白熾燈，而幾乎所有建筑的照明都裝有大量的白熾燈，如果電壓波動的大小不足以引起白熾的白熾燈，如果電壓波動的大小不足以引起白熾燈燈閃變（閃變（Flick），），則可以肯定不會使電視機和日則可以肯定不會使電視機和日光燈等工況異常。因此，白熾燈的工況可以作為光燈等工況異常。因此，白熾燈的工況可以作為判斷電壓波動值是否可以接受的

20、依據(jù)。判斷電壓波動值是否可以接受的依據(jù)。26 供電電壓波動的幅值、頻率和波形；供電電壓波動的幅值、頻率和波形； 照明裝置，以白熾燈的照度波動影響最大，而且與照明裝置，以白熾燈的照度波動影響最大，而且與白熾燈的瓦數(shù)和額定電壓等有關(guān)；白熾燈的瓦數(shù)和額定電壓等有關(guān)； 人對閃變的主觀視感。由于人們視感的差異，需要人對閃變的主觀視感。由于人們視感的差異，需要觀察者的閃變視覺感作抽樣調(diào)查。觀察者的閃變視覺感作抽樣調(diào)查。27v 電壓波動一般由波動負荷所引起的，主要波動性負荷有：電壓波動一般由波動負荷所引起的，主要波動性負荷有：1、煉鋼電弧爐；、煉鋼電弧爐；2、電動機頻繁啟動的負荷，如軋鋼機和絞車、電動機頻繁

21、啟動的負荷，如軋鋼機和絞車3、間歇通電的負荷，如電阻焊機和電弧焊機、間歇通電的負荷，如電阻焊機和電弧焊機v 危害有：危害有：1、電照明燈光閃爍，引起人的視覺疲勞；、電照明燈光閃爍，引起人的視覺疲勞；2、電機屏幕圖像失真、擺動翻滾和亮度變化、電機屏幕圖像失真、擺動翻滾和亮度變化3、電動機轉(zhuǎn)速不均勻，影響產(chǎn)品質(zhì)量甚至損壞、電動機轉(zhuǎn)速不均勻，影響產(chǎn)品質(zhì)量甚至損壞4、電子計算機、監(jiān)測和控制設(shè)備工作不正常。、電子計算機、監(jiān)測和控制設(shè)備工作不正常。28一、評定：一、評定：1、當發(fā)生閃變干擾的波動負荷（、當發(fā)生閃變干擾的波動負荷（尤其注意電弧爐尤其注意電弧爐）存在時，首先考慮用閃變儀測出閃變值；存在時，首先

22、考慮用閃變儀測出閃變值；2、對不同設(shè)備導(dǎo)致的閃變值做出預(yù)測。規(guī)劃出供電、對不同設(shè)備導(dǎo)致的閃變值做出預(yù)測。規(guī)劃出供電系統(tǒng)能夠接受閃變干擾負荷容量，并選擇合適的公系統(tǒng)能夠接受閃變干擾負荷容量，并選擇合適的公共供電點進行補救。共供電點進行補救。二、改善措施二、改善措施1、波動性負荷補償?shù)募夹g(shù)措施、波動性負荷補償?shù)募夹g(shù)措施2、靜止無功補償器（、靜止無功補償器（SVC）29v1、微波爐啟動導(dǎo)致電腦重啟、微波爐啟動導(dǎo)致電腦重啟v2、系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)了故障或變壓器激磁或感、系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)了故障或變壓器激磁或感應(yīng)電機啟動，在它附近的母線上的電壓幅值迅應(yīng)電機啟動，在它附近的母線上的電壓幅值迅速下降，甚至短時供電中

23、斷現(xiàn)象。速下降，甚至短時供電中斷現(xiàn)象。30v3、川內(nèi)某電業(yè)局，、川內(nèi)某電業(yè)局，2011年實測結(jié)果年實測結(jié)果v在出現(xiàn)短時中斷時記錄的數(shù)據(jù)在出現(xiàn)短時中斷時記錄的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了超過標準十幾倍的短路電流出現(xiàn)了超過標準十幾倍的短路電流31案例分析：案例分析：1、回顧當天是否有樹枝掉落、生長，導(dǎo)致相間故障情況、回顧當天是否有樹枝掉落、生長，導(dǎo)致相間故障情況；2、排查周邊的用戶有沒有沖擊性負荷，或者大容量電機、排查周邊的用戶有沒有沖擊性負荷，或者大容量電機；3、確定出現(xiàn)短時中斷的原因并作出現(xiàn)場考察；、確定出現(xiàn)短時中斷的原因并作出現(xiàn)場考察；4、提出合理的改善建議，整治該電壓暫降、中斷問題。、提出合理的改善建議，整

24、治該電壓暫降、中斷問題。321、經(jīng)常修理樹枝，打掃線路所經(jīng)過路線的清潔度；、經(jīng)常修理樹枝，打掃線路所經(jīng)過路線的清潔度；2、在經(jīng)常出現(xiàn)雷暴的露天和高危地點，加裝避雷器、在經(jīng)常出現(xiàn)雷暴的露天和高危地點，加裝避雷器，減少雷暴造成的短路影響；，減少雷暴造成的短路影響；3、組織營銷部門積極走訪用戶，收集用戶的大型用、組織營銷部門積極走訪用戶，收集用戶的大型用電設(shè)備，并作出記錄和統(tǒng)一的管理。電設(shè)備，并作出記錄和統(tǒng)一的管理。33電壓暫降的理論分析電壓暫降的理論分析v電壓暫降：又稱電壓跌落，是指電壓幅值（有效電壓暫降：又稱電壓跌落，是指電壓幅值（有效值）的暫時下降，隨后又恢復(fù)正常特征。電壓暫值）的暫時下降，隨

25、后又恢復(fù)正常特征。電壓暫降在電力系統(tǒng)的頻繁出現(xiàn)將引起許多電能質(zhì)量問降在電力系統(tǒng)的頻繁出現(xiàn)將引起許多電能質(zhì)量問題。最近十幾年來，由于敏感負荷的增加，由電題。最近十幾年來，由于敏感負荷的增加，由電壓暫降造成的經(jīng)濟損失也迅速增加。壓暫降造成的經(jīng)濟損失也迅速增加。 34 電壓暫降主要由起始時間、暫降幅值和持續(xù)時間界電壓暫降主要由起始時間、暫降幅值和持續(xù)時間界定。定。 IEEE定義暫降幅值在定義暫降幅值在10%90%之間，之間，IEC定義的幅定義的幅值為值為1%90%，持續(xù)時間在，持續(xù)時間在0.5個周期（我國個周期（我國10ms）1分鐘。分鐘。 典型的電壓暫降事件持續(xù)時間在典型的電壓暫降事件持續(xù)時間在0

26、.530個周期，暫個周期，暫降深度取決于距離故障點的位置和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。降深度取決于距離故障點的位置和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 35影響電壓暫降涉及大量隨機因素：影響電壓暫降涉及大量隨機因素：（1）短路類型。）短路類型。（2）故障位置。）故障位置。（3）保護裝置性能。）保護裝置性能。（4）大氣層放電。）大氣層放電。（5）沖擊性負荷啟動的不確定性。）沖擊性負荷啟動的不確定性。36v短時電壓中斷（短時電壓中斷（Interruption）：）：v指短期（指短期（3秒以內(nèi)）電壓值下降到額定值的秒以內(nèi)）電壓值下降到額定值的10%以以下的一種異?，F(xiàn)象。下的一種異?，F(xiàn)象。37 電壓中斷和暫降主要是在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的，由負荷電壓中

27、斷和暫降主要是在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的，由負荷用電引起的電壓暫降和電壓中斷占少數(shù)。因此控用電引起的電壓暫降和電壓中斷占少數(shù)。因此控制電壓凹陷和電壓中斷先應(yīng)從系統(tǒng)內(nèi)尋求緩解其制電壓凹陷和電壓中斷先應(yīng)從系統(tǒng)內(nèi)尋求緩解其影響的措施，然后再根據(jù)實際需要安裝專門的控影響的措施，然后再根據(jù)實際需要安裝專門的控制設(shè)備。制設(shè)備。 381、不間斷電源、不間斷電源UPS UPS裝置串聯(lián)接入供電線路，在正常供電中，通過裝置串聯(lián)接入供電線路，在正常供電中，通過UPS的交流的交流-直流直流-交流變換（交流變換（PWM1-PWM2）向負荷）向負荷供電。由于經(jīng)過交流到直流的轉(zhuǎn)換，消除了電壓波動供電。由于經(jīng)過交流到直流的轉(zhuǎn)換，消除了電

28、壓波動的影響。的影響。 在電壓暫降期間由電網(wǎng)交流電源在電壓暫降期間由電網(wǎng)交流電源Us平穩(wěn)移動到裝置平穩(wěn)移動到裝置DG供電而解決電壓穩(wěn)定問題，效率達到了供電而解決電壓穩(wěn)定問題，效率達到了9297%392、動態(tài)電壓恢復(fù)器、動態(tài)電壓恢復(fù)器DVRDVR串聯(lián)接入要補償?shù)闹贰．斚到y(tǒng)電壓正常串聯(lián)接入要補償?shù)闹?。當系統(tǒng)電壓正常時，時，DVR不輸出電壓（不輸出電壓（VDVR=0）,這時這時Vload=Vs，負荷由系統(tǒng)供電；當系統(tǒng)出現(xiàn)暫降故障時，負荷由系統(tǒng)供電；當系統(tǒng)出現(xiàn)暫降故障時，Vs比正常運行時減低比正常運行時減低V。DVR檢測到這一變化檢測到這一變化時，通過控制算法提供相應(yīng)的控制量，使脈寬時，通過控制算

29、法提供相應(yīng)的控制量，使脈寬調(diào)制的逆變器輸出一個對應(yīng)補償分量，調(diào)制的逆變器輸出一個對應(yīng)補償分量，VDVR= -V。這樣，敏感負荷端電壓，維持故障前電壓。這樣，敏感負荷端電壓，維持故障前電壓不變。不變。DVR補償原理示意圖403、基于、基于UPQC類型的類型的QCCA：完全補償：完全補償B：部分補償：部分補償C：不補償：不補償41 當接入某些負荷后，電容器發(fā)生爆炸事故或投入當接入某些負荷后，電容器發(fā)生爆炸事故或投入不了？不了？ 當電力變壓器毀壞或感應(yīng)電機過熱時？當電力變壓器毀壞或感應(yīng)電機過熱時？ 某些大型工業(yè)負荷投運后，電容器出現(xiàn)嚴重過負某些大型工業(yè)負荷投運后，電容器出現(xiàn)嚴重過負荷，噪音異常，個別

30、電容器投運不久就發(fā)生鼓肚荷，噪音異常，個別電容器投運不久就發(fā)生鼓肚現(xiàn)象？現(xiàn)象？這是什么原因？我們這是什么原因？我們應(yīng)該怎么辦？應(yīng)該怎么辦？42 原因分析：原因分析：1、諧振過電壓、諧振過電壓2、高次諧波電流的放大作用高次諧波電流的放大作用，危害及其嚴重，危害及其嚴重43諧波的治理：諧波的治理：1、改變整流變壓器接線，使諧波電流含量較高的、改變整流變壓器接線，使諧波電流含量較高的 5、7 次諧波被基本消除，當然需要增加平衡電抗器。次諧波被基本消除，當然需要增加平衡電抗器。與此同時，需要核算改后變壓器容量是否能夠滿足與此同時，需要核算改后變壓器容量是否能夠滿足負荷要求，如容量不存在問題，改變變壓器

31、一次繞負荷要求，如容量不存在問題，改變變壓器一次繞組接線不失為一種較好的方案。組接線不失為一種較好的方案。2、取消高壓側(cè)普通并聯(lián)電容器，因為其對整流裝置的、取消高壓側(cè)普通并聯(lián)電容器，因為其對整流裝置的導(dǎo)通情況產(chǎn)生影響并對高次諧波電流產(chǎn)生放大作用導(dǎo)通情況產(chǎn)生影響并對高次諧波電流產(chǎn)生放大作用，其危害太大，需要拆除以消除其影響，其危害太大，需要拆除以消除其影響443、裝設(shè)濾波裝置。需要根據(jù)整流裝置產(chǎn)生的高次諧、裝設(shè)濾波裝置。需要根據(jù)整流裝置產(chǎn)生的高次諧波次數(shù)及高次諧波電流值和無功功率平衡等條件波次數(shù)及高次諧波電流值和無功功率平衡等條件確定。確定。4、濾波器在設(shè)計中需要考慮：、濾波器在設(shè)計中需要考慮：

32、1）系統(tǒng)阻抗（高頻阻抗）及其變化范圍）系統(tǒng)阻抗（高頻阻抗）及其變化范圍2）諧波源產(chǎn)生的諧波量）諧波源產(chǎn)生的諧波量3）諧波限制標準）諧波限制標準45v諧波的產(chǎn)生諧波的產(chǎn)生v在理想的交流供電系統(tǒng)中，三相交流電壓是平在理想的交流供電系統(tǒng)中，三相交流電壓是平衡的，其均方根值和頻率都應(yīng)該是恒量，電壓衡的，其均方根值和頻率都應(yīng)該是恒量，電壓和電流的波形為純正弦的。電壓為正弦波形的和電流的波形為純正弦的。電壓為正弦波形的瞬時值表達式可以寫成：瞬時值表達式可以寫成：v式中式中 為電壓的均方根值，電壓的幅值為為電壓的均方根值，電壓的幅值為 為初相角；為初相角； ， 和和T：分別為角頻率、工頻：分別為角頻率、工頻

33、頻率和周期。頻率和周期。 ( )2sin()u tUtTf220UU20f46 在電路中線性無源元件在電路中線性無源元件上電流和電壓的關(guān)系是上電流和電壓的關(guān)系是線性關(guān)系。線性關(guān)系。 理論上任何周期性波形理論上任何周期性波形都可分解成傅里葉級數(shù)都可分解成傅里葉級數(shù)，稱為諧波分析或頻域，稱為諧波分析或頻域分析。諧波分析是計算分析。諧波分析是計算周期性畸變波形的基波周期性畸變波形的基波和諧波的幅值和相角的和諧波的幅值和相角的基本方法?；痉椒?。 用一組正弦波疊加來近似表示方波用一組正弦波疊加來近似表示方波47 國際上公認的諧波含義為：國際上公認的諧波含義為：“諧波是一個周期電諧波是一個周期電氣量的正

34、弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍?！币虼酥C波次數(shù)必須為整數(shù)。因此諧波次數(shù)必須為整數(shù)。 實際上的畸變波形所含各次諧波分量的幅值，是實際上的畸變波形所含各次諧波分量的幅值，是時變的、不規(guī)則的，而且還可能是隨機變化的。時變的、不規(guī)則的，而且還可能是隨機變化的。國際大電網(wǎng)會議工作組建議，在測量和計算各次國際大電網(wǎng)會議工作組建議，在測量和計算各次諧波時，應(yīng)當給出它在諧波時，應(yīng)當給出它在3秒內(nèi)平均的均方根值。這秒內(nèi)平均的均方根值。這樣，便可以對暫態(tài)現(xiàn)象和諧波加以區(qū)別。樣，便可以對暫態(tài)現(xiàn)象和諧波加以區(qū)別。 48 系統(tǒng)中主要的諧波源可以分為兩大類：系統(tǒng)中主要的諧波源

35、可以分為兩大類：（1）傳統(tǒng)的非線性設(shè)備，包括變壓器、旋轉(zhuǎn)電機、）傳統(tǒng)的非線性設(shè)備，包括變壓器、旋轉(zhuǎn)電機、電弧設(shè)備等。電弧設(shè)備等。（2）現(xiàn)代電力電子非線性設(shè)備，包括使用電力電子）現(xiàn)代電力電子非線性設(shè)備，包括使用電力電子開關(guān)或晶閘管的控制設(shè)備。的整流器、逆變器、開關(guān)或晶閘管的控制設(shè)備。的整流器、逆變器、變頻器和高壓直流輸電的變流器等。變頻器和高壓直流輸電的變流器等。 49 諧波的危害主要通過諧波環(huán)境下的熱效應(yīng)、諧波畸變后的諧波的危害主要通過諧波環(huán)境下的熱效應(yīng)、諧波畸變后的過電壓以及信號干擾表現(xiàn)出來。大致可包含為過電壓以及信號干擾表現(xiàn)出來。大致可包含為（1）諧振放大引起的過電壓過電流引起設(shè)備故障或損

36、壞；）諧振放大引起的過電壓過電流引起設(shè)備故障或損壞；（2）旋轉(zhuǎn)電機、變壓器、電纜附加諧波損耗發(fā)熱、引起故障）旋轉(zhuǎn)電機、變壓器、電纜附加諧波損耗發(fā)熱、引起故障甚至損壞；甚至損壞；（3）電容器因諧波電流過載、諧波過電壓擊穿、諧波下的介）電容器因諧波電流過載、諧波過電壓擊穿、諧波下的介質(zhì)損耗增加而發(fā)熱縮短壽命；質(zhì)損耗增加而發(fā)熱縮短壽命；對繼電保護、自動裝置、測量設(shè)備和通信電路的干擾問題。對繼電保護、自動裝置、測量設(shè)備和通信電路的干擾問題。 50國際標準國際標準61000-5-7提出對各類諧波測試儀器的要求，包括頻提出對各類諧波測試儀器的要求，包括頻域儀器和時域儀器。域儀器和時域儀器。諧波特征確定了儀

37、表的類型和測量方法。根據(jù)諧波特征確定了儀表的類型和測量方法。根據(jù)IEC 6100-5-7, 諧波分類如下諧波分類如下:(1)準穩(wěn)態(tài)準穩(wěn)態(tài)(quasi-stationary)諧波，即變化緩慢的一類諧波，如諧波，即變化緩慢的一類諧波，如恒定負載的整流裝置、調(diào)光燈等產(chǎn)生的諧波。恒定負載的整流裝置、調(diào)光燈等產(chǎn)生的諧波。（2）波動（）波動（flactuating）諧波，如電機變頻調(diào)速與換相、電）諧波，如電機變頻調(diào)速與換相、電子調(diào)節(jié)類家電所產(chǎn)生的諧波子調(diào)節(jié)類家電所產(chǎn)生的諧波（3）快速變化（）快速變化（rapidly changing）諧波，如沖擊性非線性負）諧波，如沖擊性非線性負荷（電弧爐、電力機車）等產(chǎn)

38、生的諧波。荷（電弧爐、電力機車）等產(chǎn)生的諧波。51v公用電網(wǎng)諧波電壓限值公用電網(wǎng)諧波電壓限值 電網(wǎng)標稱電壓(kV)電壓總諧波畸變率(%)各次諧波電壓含有率(%)電網(wǎng)標稱電壓(%)電壓總諧波畸變率(%)各次諧波電壓含有率(%)奇次偶次奇次偶次0.385.04.02.0353.02.41.264.03.21.666101102.01.60.852諧波問題的解決方法可分為預(yù)防性和補救性兩類。預(yù)防性方諧波問題的解決方法可分為預(yù)防性和補救性兩類。預(yù)防性方法是在電氣設(shè)備的設(shè)計與制造的過程中采取措施來減小諧法是在電氣設(shè)備的設(shè)計與制造的過程中采取措施來減小諧波的產(chǎn)生。如：波的產(chǎn)生。如：（1）整流裝置中采用移相

39、與相位抵消來減小諧波）整流裝置中采用移相與相位抵消來減小諧波（2）特別設(shè)計變壓器、旋轉(zhuǎn)電機結(jié)構(gòu)，改變變壓器的接線）特別設(shè)計變壓器、旋轉(zhuǎn)電機結(jié)構(gòu)，改變變壓器的接線方式，合理設(shè)計補償電容器的串聯(lián)電抗器；方式，合理設(shè)計補償電容器的串聯(lián)電抗器；補救性的解決方法是采用附加的諧波治理設(shè)備或改變系統(tǒng)結(jié)補救性的解決方法是采用附加的諧波治理設(shè)備或改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來減小系統(tǒng)已有的諧波。如構(gòu)來減小系統(tǒng)已有的諧波。如（1）采用饋線重構(gòu)或改變電容器組安裝位置來克服諧振；）采用饋線重構(gòu)或改變電容器組安裝位置來克服諧振；(2)使用濾波器。使用濾波器。 53v 發(fā)電機發(fā)生不對稱運行；發(fā)電機發(fā)生不對稱運行； 轉(zhuǎn)子的附加損耗及發(fā)熱轉(zhuǎn)

40、子的附加損耗及發(fā)熱 附加力矩及振動附加力矩及振動v 變壓器不對稱運行；變壓器不對稱運行；v 繼電保護和自動裝置的誤動作；繼電保護和自動裝置的誤動作；v 對計算機系統(tǒng)進行干擾；對計算機系統(tǒng)進行干擾；v 輸電線路損耗的增加。輸電線路損耗的增加。一個穩(wěn)態(tài)、持續(xù)產(chǎn)生危害的過程一個穩(wěn)態(tài)、持續(xù)產(chǎn)生危害的過程54v 檢測判斷：檢測判斷：v 以發(fā)電機為例，需要測量電機電流。如果電機載荷均以發(fā)電機為例，需要測量電機電流。如果電機載荷均衡：從每相獲得的電流大體相同（如下所測，差別低衡：從每相獲得的電流大體相同（如下所測，差別低于百分之十）。如果失衡，則可能是電機內(nèi)部原因（于百分之十）。如果失衡，則可能是電機內(nèi)部原

41、因（如定子絕緣惡化），或者是電壓失衡造成的。如定子絕緣惡化），或者是電壓失衡造成的。v 三相不平衡三相不平衡55v基本概念基本概念v所謂對稱的所謂對稱的m相系統(tǒng)，是指各相電量（電動勢、電相系統(tǒng)，是指各相電量（電動勢、電壓或電流）大小相等而彼此之間的相位移均等于壓或電流）大小相等而彼此之間的相位移均等于 。v多相系統(tǒng)又可分為平衡與不平衡的，前者功率瞬時多相系統(tǒng)又可分為平衡與不平衡的，前者功率瞬時值與時間無關(guān)，而后者功率瞬時值隨時間而變。值與時間無關(guān)，而后者功率瞬時值隨時間而變。v可以證明，相數(shù)可以證明，相數(shù) 的對稱系統(tǒng)一定是平衡的。的對稱系統(tǒng)一定是平衡的。m/22m56v一個多相系統(tǒng)的不對稱性并

42、不表明它一定是不一個多相系統(tǒng)的不對稱性并不表明它一定是不平衡的。平衡的。v單相系統(tǒng)可算是不平衡系統(tǒng)的典型例子，其功單相系統(tǒng)可算是不平衡系統(tǒng)的典型例子，其功率在率在 和和 之間波動，其之間波動，其中中P P代表系統(tǒng)的有功功率。代表系統(tǒng)的有功功率。)cos11 (P)cos11 (P57v在三相三線制供電系統(tǒng)中，三相相量大小相等在三相三線制供電系統(tǒng)中，三相相量大小相等、頻率相同、相位依次相差、頻率相同、相位依次相差120120度時，稱為三度時，稱為三相對稱，否則稱為三相不對稱，此時，三相相相對稱，否則稱為三相不對稱，此時，三相相量中有正序分量和負序分量。我們把負序分量量中有正序分量和負序分量。我們

43、把負序分量有效值與正序分量有效值之比稱為不對稱度或有效值與正序分量有效值之比稱為不對稱度或不平衡度，用符號不平衡度，用符號 表示，即表示，即v電壓不平衡度電壓不平衡度 v電流不平衡度電流不平衡度%10012UUU%10012III58v根據(jù)電工原理，任何不對稱的三相相量均可用根據(jù)電工原理，任何不對稱的三相相量均可用對稱分量法分解為三組對稱的正序、負序和零對稱分量法分解為三組對稱的正序、負序和零序分量，在三相三線制中，若三相為序分量，在三相三線制中，若三相為 則則v正序分量正序分量v負序分量負序分量v零序分量零序分量v式中式中 旋轉(zhuǎn)算子旋轉(zhuǎn)算子v顯然，要用這公式計算正（負）序分量，必須顯然，要用

44、這公式計算正（負）序分量，必須測出各相量的大小及相位，運算繁瑣。測出各相量的大小及相位，運算繁瑣。CBA、1112121C B )(31AaAaCaBaAA，2222222C B )(31AaAaCaBaAA，0)(31000CBACBAa2321 ,2321002402120jeajeajj591 1、電氣化鐵路、電氣化鐵路2 2、交流電弧爐、交流電弧爐60 可采用下面的解決方案：可采用下面的解決方案：1 1、將不對稱負荷分散接到不同的供電點，以減小集中連、將不對稱負荷分散接到不同的供電點，以減小集中連接所造成的不平衡度超標問題；接所造成的不平衡度超標問題；2 2、使不對稱負荷合理分配到各相，盡量使其平衡化；、使不對稱負荷合理分配到各相，盡量使其平衡化；3 3、將不對稱負荷連接到更高電壓等級上供電，以使其連、將不對稱負荷連接到更高電壓等級上供電，以使其連接點的短路容量足夠大（例如：對于單相負荷，短路接點的短路容量足夠大（例如：對于單相負荷，短路容量大于容量大于5050倍負荷容量時，就能保證連接點的電壓不倍負荷容量時，就能保證連接點的電壓不平衡度小于平衡度小于2%2%）；）；4 4、采用平衡裝置。、采用平衡裝置。61授課提綱授課提綱電能質(zhì)量的基本概念1系統(tǒng)中電能質(zhì)量實例2電能質(zhì)量的預(yù)防維護電能質(zhì)量的預(yù)防維護3問