無(wú)功補(bǔ)償及電能質(zhì)量ppt課件

1、電能質(zhì)量及無(wú)功補(bǔ)償2021.12一、電能質(zhì)量1. 電能質(zhì)量問(wèn)題的提出電能是一種特殊的商品,既具有以商品方式向用戶出賣的性質(zhì),又具有為千百萬(wàn)用戶效力的公用事業(yè)性質(zhì)。由于電能的供應(yīng)帶有一定的壟斷性特別是國(guó)內(nèi),電力用戶往往在運(yùn)用電力企業(yè)所供的電能時(shí),對(duì)其質(zhì)量的動(dòng)搖或不良情況也無(wú)可奈何。故早期制定的常規(guī)電能規(guī)范,其要求不夠嚴(yán)厲,相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有艱苦改良。用戶與電力企業(yè)之間矛盾不斷發(fā)生20世紀(jì)后半世紀(jì),世界科技開(kāi)展速度加快,特別是信息產(chǎn)業(yè)的突飛猛進(jìn)，傳統(tǒng)的電能質(zhì)量規(guī)范已無(wú)法順運(yùn)用戶需求,迫使電力企業(yè)和有關(guān)學(xué)術(shù)組織不得不對(duì)電能質(zhì)量規(guī)范作出較大的修訂補(bǔ)充，從而全面關(guān)注電能質(zhì)量的分析和控制問(wèn)題。IBM的研討結(jié)

2、果電能質(zhì)量問(wèn)題是呵斥數(shù)據(jù)喪失的最大緣由！芯片測(cè)試 當(dāng)電壓低于85時(shí)，測(cè)試儀停頓任務(wù)，芯片、主板能夠被毀；PLC 早期的產(chǎn)品，當(dāng)電壓低于10時(shí)，仍能繼續(xù)任務(wù)15個(gè)周波(可編程控制器) 新版產(chǎn) 品，當(dāng)電壓低于(5060)時(shí)，PLC停頓任務(wù)；而2 年后資料闡明，當(dāng)電壓低于81時(shí)，PLC停頓任務(wù)；一些I/O 設(shè)備，當(dāng)電壓低于90、繼續(xù)時(shí)間僅幾個(gè)周波，就會(huì)被切除。機(jī)器人 由機(jī)器人控制對(duì)金屬部件進(jìn)展鉆、切割等精細(xì)加工的機(jī)械工 具，為保證產(chǎn)質(zhì)量量和平安，任務(wù)電壓檻值普通設(shè)為90， 當(dāng)電壓低于此值、繼續(xù)時(shí)間超越23個(gè)周波時(shí)，被跳閘。直流馬達(dá) 當(dāng)電壓低于80時(shí)，直流電機(jī)被跳閘。變頻調(diào)速 當(dāng)電壓低于70，繼續(xù)時(shí)間

3、超越6個(gè)周波時(shí)，VSD被切除。 而對(duì)于一些精細(xì)加工業(yè)中的電機(jī)，當(dāng)電壓低于90、繼續(xù)時(shí) 間超越3個(gè)周波時(shí)，電機(jī)就會(huì)被跳閘而退出運(yùn)轉(zhuǎn)。馬達(dá) 研討闡明：當(dāng)電壓低于5070 、繼續(xù)時(shí)間超越1個(gè)周波，接接觸器 觸器就會(huì)脫扣。計(jì)算機(jī) 當(dāng)電壓低于60，繼續(xù)時(shí)間超越12個(gè)周波時(shí)，計(jì)算任務(wù)將 到影響，如數(shù)據(jù)喪失。電壓跌落對(duì)一些設(shè)備的危害我國(guó)電網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題更大缺點(diǎn)率與供電可靠性差 據(jù)1995年203個(gè)供電局/電業(yè)局統(tǒng)計(jì)，平均供電可靠率僅為99.075%；電壓動(dòng)搖大。我國(guó)部分城網(wǎng)電壓合格率僅為82%86%； 供電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重。變流電源、家用電器、冶金、化工企業(yè)大型沖擊電源、電氣化牽引設(shè)備等都是主要的諧波源，呵斥

4、電壓波形畸變、電壓動(dòng)搖、閃變和三相不平衡。 電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)原動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器配電變壓器輸電線路110-500kV各類用戶功率平衡有功功率平衡(主要影響系統(tǒng)頻率程度)無(wú)功功率平衡(主要影響系統(tǒng)電壓程度)2. 電能質(zhì)量問(wèn)題的分類各種干擾：負(fù)荷變化；運(yùn)轉(zhuǎn)操作；缺點(diǎn)；雷擊2. 電能質(zhì)量問(wèn)題的分類電壓質(zhì)量問(wèn)題：閃變瞬時(shí)過(guò)電壓、跌落諧波、畸變各相電壓不平衡電流質(zhì)量問(wèn)題：電力電子設(shè)備等非線性負(fù)荷給電網(wǎng)帶來(lái)的電流畸電流入電網(wǎng)的諧波電流無(wú)功、不平衡負(fù)荷電流低頻負(fù)荷變化呵斥的閃爍等 2. 電能質(zhì)量問(wèn)題的分類穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題以波形畸變?yōu)樘卣鳎饕ㄖC波、次諧波、波形下陷以及噪聲等；動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量

5、問(wèn)題通常以頻譜和暫態(tài)繼續(xù)時(shí)間為特征，分脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)兩大類。 主要表達(dá)為電壓質(zhì)量問(wèn)題電壓跌落占其中很大的比例幾種動(dòng)態(tài)電壓質(zhì)量問(wèn)題的表示圖波形 3.電能質(zhì)量的根本定義Power Quality電能質(zhì)量電源質(zhì)量、電力質(zhì)量、電力質(zhì)量導(dǎo)致用戶設(shè)備缺點(diǎn)或不能正常任務(wù)的電壓、電流或頻率偏向。合格電能質(zhì)量的概念是指給敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)是都適宜于該設(shè)備正常任務(wù)的。在電力系統(tǒng)中某一指定點(diǎn)上電的特性，這些特性可根據(jù)預(yù)定的基準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量、用電質(zhì)量。實(shí)踐上電能質(zhì)量就是供電電壓特性，即關(guān)系到用電設(shè)備任務(wù)或運(yùn)轉(zhuǎn)的供電電壓各種目的偏離理想值額定值或標(biāo)稱值的程度。例如：一

6、個(gè)計(jì)算中心失電2s就能夠破壞幾十個(gè)小時(shí)數(shù)據(jù)處置結(jié)果，導(dǎo)致幾十萬(wàn)美圓產(chǎn)值損失。3.國(guó)外對(duì)電能質(zhì)量的認(rèn)識(shí)針對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題，美國(guó)電科院EPRI提出一個(gè)分三步走的研討戰(zhàn)略：第一步：電能質(zhì)量問(wèn)題分析美國(guó)在300多個(gè)電廠/電站安裝了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀 PQNodes第二步：開(kāi)展電能質(zhì)量控制器EPRI與西屋公司成立西屋科學(xué)院，研討固態(tài)斷路器Solid-state Circuit Breaker 、靜止無(wú)功補(bǔ)償器(STATCON)和動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器等Dynamic Voltage Restorer，DVR)等電力電子式電壓質(zhì)量控制安裝。第三步：與電力公司協(xié)作，開(kāi)展運(yùn)用推行研討。4.國(guó)內(nèi)對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題的認(rèn)識(shí) 很長(zhǎng)一段

7、時(shí)間，只是關(guān)懷有沒(méi)有電的問(wèn)題，即供電的可靠性； 20世紀(jì)后半世紀(jì), 國(guó)內(nèi)電力企業(yè)和有關(guān)學(xué)術(shù)組織不得不對(duì)電能質(zhì)量規(guī)范作出較大的修訂補(bǔ)充。傳統(tǒng)的電能質(zhì)量只包含頻率、電壓和可靠性(即不斷電)三個(gè)方面。隨后,部分事故和用戶贊揚(yáng)使人們認(rèn)識(shí)到電網(wǎng)中的諧波和三相不平衡景象的嚴(yán)重危害性。以后,電壓動(dòng)搖和閃變也已引起足夠注重,在電能質(zhì)量規(guī)范內(nèi)也已列入此項(xiàng)內(nèi)容。 2000年以前，我國(guó)對(duì)電能質(zhì)量已先后公布了幾個(gè)國(guó)家規(guī)范, 對(duì)電壓允許偏向、電壓允許動(dòng)搖和閃變、電網(wǎng)諧波、三相電壓允許不平衡度、電力系統(tǒng)頻率允許偏向等作出了明確的規(guī)定。 目前和未來(lái)，推行電能質(zhì)量體系的實(shí)踐運(yùn)用，進(jìn)一步研討電能質(zhì)量的分析方法和控制措施。5.

8、改善電能質(zhì)量的首要問(wèn)題 電能質(zhì)量分析與監(jiān)測(cè)目的：經(jīng)過(guò)在特定地點(diǎn)設(shè)置電能質(zhì)量分析和監(jiān)測(cè)安裝，評(píng)價(jià)其電力供應(yīng)與負(fù)荷之間的兼容性，分析電能質(zhì)量的各項(xiàng)目的，為評(píng)價(jià)電力供應(yīng)和改善電能質(zhì)量提供根據(jù)。IEEE規(guī)范Std 1159-1995，專門對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)提供了一系列規(guī)范。5.1電能監(jiān)測(cè)安裝的普通功能信號(hào)調(diào)理，PT/CT變換數(shù)據(jù)采集，各項(xiàng)電能質(zhì)量目的的計(jì)算與分析，電能質(zhì)量目的體系的設(shè)置，電能質(zhì)量報(bào)表，數(shù)據(jù)記錄，包括短期錄波和長(zhǎng)期數(shù)據(jù)備份，信息呈現(xiàn)、即良好的人機(jī)界面，等。 丈量硬件 分析和顯示軟件5.2 電能監(jiān)測(cè)安裝的種類便攜式電能質(zhì)量分析儀優(yōu)點(diǎn)： 運(yùn)用方便， 本錢較低缺陷： 信號(hào)通道數(shù)有限； 對(duì)一些長(zhǎng)期性

9、電能質(zhì)量目的不便進(jìn)展監(jiān)測(cè)5.2 電能監(jiān)測(cè)安裝的種類固定式電能質(zhì)量監(jiān)視安裝優(yōu)點(diǎn)：容量大，可長(zhǎng)時(shí)間不延續(xù)監(jiān)視缺陷：本錢高。較好的處理方案在已有的硬件系統(tǒng)如數(shù)字錄波器中引入電能質(zhì)量分析軟件，從而有利于降低本錢，加強(qiáng)功能。供電電壓允許偏向GB/T 123252003電壓動(dòng)搖和閃變GB 123262000公用電網(wǎng)諧波GB/T 145491993三相電壓允許不平衡度GB/T 155431995電力系統(tǒng)頻率允許偏向GB/T 159451995暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓GB/T 184812001附：電能質(zhì)量目的國(guó)家規(guī)范二、無(wú)功補(bǔ)償功率因數(shù)的概念 有功功率、無(wú)功功率與功率因數(shù) 電源輸電線 M 電力用戶降壓變壓器P

10、G+jQG 有功功率kW：用于做功和發(fā)熱損耗的那部分電能。例如： 轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、熱能、光能等；方向：電源至負(fù)載。 一個(gè)周期的平均功率大于零。 無(wú)功功率kVar：用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)交換的那部分電能。 方向：上半周期從電源至負(fù)載，下半周期從負(fù)載至電源。 一個(gè)周期的平均功率等于零。 交流發(fā)電機(jī) 輸出的功率 (視在功率：容量) kVA 電能構(gòu)成 電源 電能轉(zhuǎn)換 負(fù)載 升壓變壓器P+j Q PL+jQL 功率因數(shù)的概念 S j 功率因數(shù)：有功功率出力在設(shè)備容量中所占的比重。 cosj =P/S 0cosj1.0 功率三角形 S2P2Q2 j Scos Q j Ssin P P S 或 cos j1.0

11、 節(jié)電： Q 0 QSsin j PScos j 自然功率因數(shù) 25% 50% 75% 負(fù)荷 空載 滿載 0.15以下 0.67 0.73 0.75 0.76 配電變壓器 0.2以下 0.5-0.55 0.7-0.75 0.8-0.85 0.85-0.9 感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 0.35-0.60 0.55-0.65 0.5-0.85 電焊設(shè)備 鍛壓設(shè)備 工業(yè)電熱 0.55-0.65 0.65-0.75 0.5-0.8 金屬加工 鑄鋼鑄鐵 家用電器 0.5-0.75 0.70-0.80 0.3-0.7 提升、皮帶 水泵風(fēng)機(jī) 照明電器 負(fù)荷自然功率因數(shù)：無(wú)功補(bǔ)償前負(fù)荷的功率因數(shù) cosj =P/S 典型負(fù)荷

12、功率因數(shù)表： 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95-1.0 實(shí)踐功率因數(shù) 0 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 月電費(fèi)減收% 0.65 0.70 0.74 0.78 0.80 0.84 0.88 實(shí)踐功率因數(shù) 15 10 8.0 6.0 5.0 3.0 1.0 月電費(fèi)增收% 功率因數(shù)與電費(fèi)調(diào)整 以0.9為規(guī)范值的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)表 功率因數(shù)自0.64以下每降低0.01電費(fèi)添加2% 總電費(fèi)=頂峰電度電費(fèi)+ 平段電度電費(fèi)+ 低谷電度電費(fèi)+ 根本電費(fèi) 功率因數(shù)獎(jiǎng)懲率+ 城市建立附加費(fèi) 無(wú)功補(bǔ)償原理 P+jQ PL+jQL 系統(tǒng) -jQC IC Zl=Rl+jXl

13、 ZL V2 Zc 無(wú)功補(bǔ)償原理圖： 負(fù)載 IL 功率平衡： P + jQ = PL+ jQLjQC=PL+ j(QLQC) P = PL I Q = QLQC Q cos j = cos tg-1( ) 當(dāng)QL= QC時(shí)： PV1 P = PL Q = 0 cos j = 1.0 無(wú)功補(bǔ)償原理 功率損耗： 電壓損耗： 當(dāng)Q=0時(shí)，P=Pmin 當(dāng)Q=0時(shí)，V=Vmin 無(wú)功補(bǔ)償原理 把具有容性功率負(fù)荷的安裝與感性功率負(fù)荷，并聯(lián)接在同一電路；當(dāng)容性負(fù)載釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量；而當(dāng)感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，容性負(fù)荷卻在吸收能量；能量在兩種負(fù)荷之間交換。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率，可以從容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，這就是無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)母?。無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒ê芏啵圆捎秒娏﹄娙萜骰虿善骶哂腥菪载?fù)荷的安裝進(jìn)展補(bǔ)償比較多。這里，重點(diǎn)引見(jiàn)電力電容器的補(bǔ)償方法。引見(jiàn)兩種方法：并聯(lián)補(bǔ)償和串聯(lián)補(bǔ)償。 無(wú)功補(bǔ)償方法串聯(lián)補(bǔ)償：是把電容器直接串聯(lián)到高壓輸電線路上，以改善輸電線路參數(shù)，降低電壓損失，提高其保送才干，降低線路損耗。這種補(bǔ)償方法的電容器稱做串聯(lián)電容器，運(yùn)用于高壓遠(yuǎn)