智能電網(wǎng)的發(fā)展給電能質(zhì)量研究與產(chǎn)業(yè)帶來的機遇和挑戰(zhàn)PPT課件

1、2022-4-2417電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù) 7.1 概述“控制控制”控制、抑制、緩解、減緩、消除控制、抑制、緩解、減緩、消除 傳統(tǒng)電能質(zhì)量：傳統(tǒng)電能質(zhì)量：電壓偏差的調(diào)整無功補償來支撐電壓的穩(wěn)定頻率偏差的調(diào)整有功的調(diào)整（電廠）三相不平衡的補償 補償、合理分配單相負荷現(xiàn)代電能質(zhì)量：現(xiàn)代電能質(zhì)量：諧波的抑制電壓波動與閃變的控制電壓暫降與短時間中斷的緩解現(xiàn)代電能質(zhì)量的特點是變化快， 傳統(tǒng)的方法是很難進行實時的補償或控制，因此現(xiàn)代電能質(zhì)量控制技術(shù)是基于電力電子技術(shù)、蓄能技術(shù)、信息處理技術(shù)發(fā)展起來的。2022-4-2427電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)電力電子器件：電力電子器件：正在向高耐壓

2、、大電流、低損耗及高頻化方向發(fā)展 儲能：儲能：鉛酸電池、NaS電池、飛輪儲能、超級電容、超導(dǎo)儲能信息處理：信息處理：檢測、控制、通訊、數(shù)據(jù)共享本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：現(xiàn)代電能質(zhì)量控制技術(shù)：諧波的抑制、電壓波動與閃變的控制、電壓暫降與短時中斷的緩解2022-4-2437電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)7.2電力諧波抑制技術(shù)一、電源設(shè)備與諧波控制發(fā)電機1.在三相發(fā)電機中，采用星形連接，線電動勢中不出現(xiàn)3次及倍數(shù)次諧波電動勢。2.凸極同步發(fā)電機采用適當?shù)臉O靴寬度和不均勻的氣隙長度，使氣隙磁場的波形盡可能接近正弦分布。3.采用短距繞組4.繞組的分布等采用以上措施后，發(fā)電機的諧波電動勢畸變率小于1（

3、近似理想正弦波）變壓器通過其繞組的巧妙連接，可有效減少某些次數(shù)的諧波。如三角形連接的變壓器可有效消除3次及其倍數(shù)次諧波。電容器的合理配置（避免諧振、放大） 2022-4-2447電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)二、整流設(shè)備與諧波控制1、增加整流裝置的脈動數(shù)整流裝置產(chǎn)生的特征諧波電流次數(shù):h=kp1 （k1,2,） p脈動數(shù)當脈動數(shù)增多時，次數(shù)較低、幅度較大的諧波得到消除，諧波源產(chǎn)生的諧波電流將減小。 2022-4-2457電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)2、PWM整流器3、功率因數(shù)及波形校正技術(shù)電流連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）控制電流跟蹤電壓波形，使功率因數(shù)接近1不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）采用高頻開關(guān)

4、器件控制電流 2022-4-2467電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù) 三、交流濾波器 利用電容與電感形成無源濾波器，能夠有效濾除某次或某些次的諧波。理論上講，當某次諧波濾波器調(diào)諧到該頻率時，濾波器所呈現(xiàn)的阻抗為零，可全部吸收該次諧波。1、單調(diào)諧濾波器 單調(diào)諧濾波器通常以需消除的h次諧波頻率為出發(fā)點進行設(shè)計。設(shè)基波頻率為f1，諧振頻率為：品質(zhì)因數(shù) 一般取3060.111CLhLChXXhLhXXhCh112fhfLC/LCQR2022-4-2477電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)2.雙調(diào)諧濾波器雙調(diào)諧濾波器是調(diào)諧到兩個串聯(lián)諧振頻率的濾波器 串聯(lián)回路調(diào)諧頻率：并聯(lián)回路調(diào)諧頻率：一般取串、并調(diào)諧頻率

5、相等01111LC222022222222/11/LCLCRLCRL CL C010202022-4-2487電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)雙調(diào)諧濾波器的無功補償在工頻頻率點，串聯(lián)回路呈容性，并聯(lián)回路呈感性，無功由串聯(lián)回路電容實現(xiàn)，忽略并聯(lián)回路的感性影響，有：特點：兩個串聯(lián)諧振點，1個并聯(lián)諧振點構(gòu)成復(fù)雜、調(diào)諧困難 2111111111220022110011011(1)11111 ()()ZLLCCChChCh222211 0022100/(1)C=(1)/QUZUC hhC hh無功補償值：等效補償電容2022-4-2497電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)3、二階減幅濾波器二階減幅濾波器是

6、在實際工程中應(yīng)用最廣泛的高通濾波器，用于吸收某次及以上的各次諧波截止頻率 結(jié)構(gòu)參數(shù)：品質(zhì)因數(shù)： 一般取0.71.4濾波器工程設(shè)計原則：濾波器工程設(shè)計原則：濾除諧波無功補償?shù)囊笥捎谙到y(tǒng)阻抗往往呈現(xiàn)為感性，為防止對調(diào)諧點諧波電流的放大，單調(diào)諧濾波器的調(diào)諧次數(shù)應(yīng)偏離所要濾除的主要諧波的次數(shù)。一般情況下，可選取調(diào)諧次數(shù)為所要濾除的主要諧波的次數(shù)的0.960.98倍。012fRC2LmR C1/LCmQR2022-4-24107電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)四、有源電力濾波器有源電力濾波器采用與交流濾波器完全不同的原理，通過產(chǎn)生與補償諧波形狀一致、相位相反的電流，來抵消非線性負荷產(chǎn)生的諧波電流，以使

7、諧波不流入公共供電回路。 即：負荷需要的諧波由補償裝置提供，系統(tǒng)只提供基波電流，達到消除諧波的目的。負荷電流濾波器提供的補償電流濾除諧波無功補償+濾除諧波( )( )fqiti t1( )( )( )( )( )( )pqpqhhi titi tititi t( )( )fhhiti t2022-4-24117電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)特點：特點：補償快、動態(tài)性能好、性能穩(wěn)定、體積小、可補償所有補償快、動態(tài)性能好、性能穩(wěn)定、體積小、可補償所有諧波。諧波。例：例：2022-4-24127電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)7.3電壓波動與閃變的抑制技術(shù)電壓波動與閃變通常由波動性或沖擊性負荷造成

8、，波動與閃變的程度與供電系統(tǒng)短路容量的大小、供電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及負荷的用電特性等有關(guān)一、用電設(shè)備特性的改善1、異步電動機啟動方式的改善降壓啟動、自藕變壓器啟動、串接變阻器啟動、軟啟動、采用變頻調(diào)速裝置2、電弧爐特性的改善 裝設(shè)電抗器對沖擊電流進行限制2022-4-24137電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)二、供電能力的提高1.為大容量波動性負載架設(shè)專用線路，一般將大容量波動性負荷用戶接到較高電壓等級的供電系統(tǒng)。2.采用母線分段或多設(shè)配電站的方法將波動性負荷與一般負荷適度隔離。3.對于易受擾動的靈敏負荷，在其附近安裝一臺電源設(shè)備。三、補償措施的采用無功功率的不平衡是電壓波動與閃變的主要原因。因而，

9、具有快速無功功率補償控制功能的裝置能夠?qū)﹄妷翰▌雍烷W變起到很好的抑制作用。2022-4-24147電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)1、靜態(tài)無功補償器（SVC）最常用SVC的基本元件為晶閘管控制的電抗器TCR和晶閘管投切的電容器TSC。為了降低SVC的造價，大多數(shù)SVC通過降壓變壓器接入系統(tǒng)。由于閥的控制作用，SVC將產(chǎn)生諧波電流，為降低諧波污染，SVC中還要有濾波器。2022-4-24157電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)TCR支路由電抗器與兩個背靠背連接的晶閘管相串聯(lián)構(gòu)成。通過控制晶閘管的觸發(fā)延遲角，可以控制每個周波內(nèi)電感L接入系統(tǒng)的時間長短，從而改變TCR的等值電抗。設(shè)加在TCR支路上的系

10、統(tǒng)電壓為正弦，波形如下：TCR支路的等值基波電抗為 由此可見，TCR支路的等值基波電抗是導(dǎo)通角或者觸發(fā)角的函數(shù)。調(diào)整觸發(fā)角可以平滑地調(diào)整并聯(lián)到系統(tǒng)中的等值電抗。2022-4-24167電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)電容器組與晶閘管可控電抗器并聯(lián)形成的靜止無功補償器正?？刂品秶鸀榫€段AB，其斜率為正，補償?shù)臒o功大小由晶閘管觸發(fā)角決定特點：特點：電容器的分組投切可提供不連續(xù)的容性無功功率，晶閘管控制的電抗器可提供連續(xù)的感性無功功率。補償器工作在感性模式時，會產(chǎn)生大量諧波。2022-4-24177電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)可控電容與可控電抗組成的靜止無功補償器 2、靜止無功發(fā)生器（SVG-S

11、TATCOM）SVG的逆變器通過中間變壓器與電力系統(tǒng)連接，逆變器的輸出電壓與電力系統(tǒng)電壓始終保持同頻同相。通過調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓的大小，可控制加在中間變壓器上的電壓的大小與方向，進而可以實現(xiàn)無功吸收與補償?shù)目刂啤?022-4-24187電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)SVG提供的電流：空載模式：容性模式： 電流超前系統(tǒng)電壓，向系統(tǒng)提供容性無功，大小可調(diào)節(jié)；感性模式： 電流滯后系統(tǒng)電壓，向系統(tǒng)提供感性無功，大小可調(diào)節(jié)；有源濾波模式：通過調(diào)節(jié) ，產(chǎn)生補償諧波電流所需的電流。isUUsiUUIjX0isUUIisUUisUUiU2022-4-24197電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)靜止無功發(fā)生器的

12、特點：SVG具有更好的出力特性。無功功率只隨電壓的降低按一次方關(guān)系下降。采用PWM控制，具有更快的響應(yīng)特性。無功調(diào)節(jié)不是通過控制容抗或感抗的大小實現(xiàn)的，因而無需直接與系統(tǒng)連接的電容器或電抗器，不存在系統(tǒng)諧振問題，且大大減小了設(shè)備的體積。SVG可用于三相不平衡負荷的動態(tài)補償。SVG具有有源濾波器的特性3、補償率和改善率2022-4-24207電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)7.4電壓暫降和短時間中斷的抑制技術(shù) 屬于瞬變電能質(zhì)量的范疇；電力系統(tǒng)故障是造成電壓暫降和短時間中斷的主要原因一、電壓暫降緩解對策 1、減少故障數(shù)目（1）架空線入地。（2）架空線加外絕緣（3）對剪樹作業(yè)嚴加管理。（4）架設(shè)附加

13、的屏蔽導(dǎo)線。（5）增加絕緣水平。（6）增加維護和巡視的頻度。 2022-4-24217電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)2、縮短故障清除時間 縮短故障清除時間雖然不能減少電壓暫降發(fā)生的次數(shù)，但卻能明顯地減少電壓暫降的深度及持續(xù)時間。采用固態(tài)開關(guān)。GTO：負荷開關(guān)SCR：斷路器原理：過流時，GTO立即關(guān)斷，電流經(jīng)電抗器限流后流經(jīng)SCR，在第一個過0點關(guān)斷，速度快2022-4-24227電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量控制技術(shù)3、改變供電方式 在靈敏負荷附近裝設(shè)1臺電源。 采用母線分段或多設(shè)配電站的方法來限制同一回供電母線上的饋線數(shù)。 在系統(tǒng)中的關(guān)鍵位置安裝限流線圈，以增加與故障點間的電氣距離。 對于高敏感負荷，可以考慮由兩個或更多電源供電。 4、安裝緩解設(shè)備U