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(jī)遇和挑戰(zhàn)PPT通用課件

1、7電能質(zhì)量控制技術(shù) 7.1 概述“控制”控制、抑制、緩解、減緩、消除 傳統(tǒng)電能質(zhì)量：電壓偏差的調(diào)整無功補(bǔ)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(bǔ)償 補(bǔ)償、合理分配單相負(fù)荷現(xiàn)代電能質(zhì)量：諧波的抑制電壓波動(dòng)與閃變的控制電壓暫降與短時(shí)間中斷的緩解現(xiàn)代電能質(zhì)量的特點(diǎn)是變化快， 傳統(tǒng)的方法是很難進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)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。2022/7/917電能質(zhì)量控制技術(shù)電力電子器件：正在向高耐壓、大電流、低損耗及高頻化方向發(fā)展 儲(chǔ)能：鉛酸電池、NaS電池、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容、超導(dǎo)儲(chǔ)能信息處理：檢測(cè)、控制、通訊、數(shù)據(jù)共享本

2、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(dòng)與閃變的控制、電壓暫降與短時(shí)中斷的緩解2022/7/927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(jī)在三相發(fā)電機(jī)中，采用星形連接，線電動(dòng)勢(shì)中不出現(xiàn)3次及倍數(shù)次諧波電動(dòng)勢(shì)。凸極同步發(fā)電機(jī)采用適當(dāng)?shù)臉O靴寬度和不均勻的氣隙長(zhǎng)度，使氣隙磁場(chǎng)的波形盡可能接近正弦分布。采用短距繞組繞組的分布等采用以上措施后，發(fā)電機(jī)的諧波電動(dòng)勢(shì)畸變率小于1（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） 2022/7/937電能質(zhì)量控制技術(shù)

3、二、整流設(shè)備與諧波控制1、增加整流裝置的脈動(dòng)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(dòng)數(shù)當(dāng)脈動(dòng)數(shù)增多時(shí)，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。 2022/7/947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)器件控制電流 2022/7/957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(dāng)某次諧波濾波器調(diào)諧到該頻率時(shí)，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

4、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(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)基波頻率為f1，諧振頻率為：品質(zhì)因數(shù) 一般取3060.2022/7/967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(gè)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)諧頻率相等2022/7/977電能質(zhì)量控制技術(shù)雙調(diào)諧濾波器的無功補(bǔ)償在工頻頻率點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)，忽略并聯(lián)回路的感性影響，有：特點(diǎn)：兩個(gè)串聯(lián)諧振點(diǎn)，1個(gè)并聯(lián)諧振點(diǎn)構(gòu)成復(fù)雜、調(diào)諧困難 2022/7/987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在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的高通濾波器，用于吸

5、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(jì)原則：濾除諧波無功補(bǔ)償?shù)囊笥捎谙到y(tǒng)阻抗往往呈現(xiàn)為感性，為防止對(duì)調(diào)諧點(diǎn)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。2022/7/997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(bǔ)償諧波形狀一致、相位相反的電流，來抵消非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流，以使諧波不流入公共供電回路。即：負(fù)荷需要的諧波由補(bǔ)償裝置提供，系統(tǒng)只提供基波電流，達(dá)到消除諧波的目的。負(fù)荷電流濾波器提供的補(bǔ)

6、償電流濾除諧波無功補(bǔ)償+濾除諧波2022/7/9107電能質(zhì)量控制技術(shù)特點(diǎn)：補(bǔ)償快、動(dòng)態(tài)性能好、性能穩(wěn)定、體積小、可補(bǔ)償所有諧波。例：2022/7/9117電能質(zhì)量控制技術(shù)7.3電壓波動(dòng)與閃變的抑制技術(shù)電壓波動(dòng)與閃變通常由波動(dòng)性或沖擊性負(fù)荷造成，波動(dòng)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(fù)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(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式的改善降壓?jiǎn)?dòng)、自藕變壓器啟動(dòng)、串接變阻器啟動(dòng)、軟啟動(dòng)、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(duì)沖擊電流進(jìn)行限制2022/7/9127電能質(zhì)量控制技術(shù)二、供電能力的提高為大容量波動(dòng)性負(fù)載架設(shè)專用線路，一般將大容量波動(dòng)性負(fù)

7、荷用戶接到較高電壓等級(jí)的供電系統(tǒng)。采用母線分段或多設(shè)配電站的方法將波動(dòng)性負(fù)荷與一般負(fù)荷適度隔離。對(duì)于易受擾動(dòng)的靈敏負(fù)荷，在其附近安裝一臺(tái)電源設(shè)備。三、補(bǔ)償措施的采用無功功率的不平衡是電壓波動(dòng)與閃變的主要原因。因而，具有快速無功功率補(bǔ)償控制功能的裝置能夠?qū)﹄妷翰▌?dòng)和閃變起到很好的抑制作用。2022/7/9137電能質(zhì)量控制技術(shù)1、靜態(tài)無功補(bǔ)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(jià)，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。2022/7/9147電能質(zhì)量控制

8、技術(shù)TCR支路由電抗器與兩個(gè)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(gè)周波內(nèi)電感L接入系統(tǒng)的時(shí)間長(zhǎng)短，從而改變TCR的等值電抗。設(shè)加在TCR支路上的系統(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。2022/7/9157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(bǔ)償器正常控制范圍為線段AB，其斜率為正，補(bǔ)償?shù)臒o功大小由晶閘管觸發(fā)角決定特點(diǎn)：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(bǔ)償器工作在

9、感性模式時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量諧波。2022/7/9167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(bǔ)償器 2、靜止無功發(fā)生器（SVG-STATCOM）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(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)無功吸收與補(bǔ)償?shù)目刂啤?022/7/9177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(bǔ)償諧波電流所需的電流。2022

10、/7/9187電能質(zhì)量控制技術(shù)靜止無功發(fā)生器的特點(diǎn)：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(shí)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(fù)荷的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。SVG具有有源濾波器的特性3、補(bǔ)償率和改善率2022/7/9197電能質(zhì)量控制技術(shù)7.4電壓暫降和短時(shí)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(shí)間中斷的主要原因一、電壓暫降緩解對(duì)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(duì)剪樹

11、作業(yè)嚴(yán)加管理。（4）架設(shè)附加的屏蔽導(dǎo)線。（5）增加絕緣水平。（6）增加維護(hù)和巡視的頻度。 2022/7/9207電能質(zhì)量控制技術(shù)2、縮短故障清除時(shí)間 縮短故障清除時(shí)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(shí)間。采用固態(tài)開關(guān)。GTO：負(fù)荷開關(guān)SCR：斷路器原理：過流時(shí)，GTO立即關(guān)斷，電流經(jīng)電抗器限流后流經(jīng)SCR，在第一個(gè)過0點(diǎn)關(guān)斷，速度快2022/7/9217電能質(zhì)量控制技術(shù)3、改變供電方式 在靈敏負(fù)荷附近裝設(shè)1臺(tái)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(diǎn)間的電氣距離。 對(duì)于高敏感負(fù)荷，可以考慮由兩個(gè)或更多電源供電。 4、安裝緩解設(shè)備UPS、DVR5、提高用電設(shè)備的抗