電能質(zhì)量培訓(xùn)課件

1、第6章 供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補(bǔ)償內(nèi)容提要：本章主要介紹工廠供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量問題，首先介紹了電壓的偏差及其調(diào)節(jié)，然后介紹電壓波動(dòng)和閃變及其抑制以及高次諧波及其抑制的問題，最后介紹了供電系統(tǒng)的三相不平衡第一節(jié)電電能能質(zhì)量概概述第二節(jié)電電壓壓偏差及及其調(diào)節(jié)節(jié)第三節(jié)電電壓壓波動(dòng)和和閃變及及其抑制制第四節(jié)高高次次諧波及及其抑制制第五節(jié)供供電電系統(tǒng)的的三相不不平衡第六節(jié)供供電電系統(tǒng)的的無功功功率補(bǔ)償償?shù)?章供供電電系統(tǒng)的的電能質(zhì)量于無無功補(bǔ)償償?shù)谝还?jié)電電能質(zhì)質(zhì)量概述述一、電能能質(zhì)量問問題電能質(zhì)量量是指電電氣設(shè)備備正常運(yùn)運(yùn)行所需需要的電電氣特性性，任何何導(dǎo)致用用電設(shè)備備故障或或不能正正常工作作的電壓壓

2、、電流流或頻率率的偏差差都屬于于電能質(zhì)質(zhì)量問題題。二、理想想的電能能質(zhì)量在三相電電力系統(tǒng)統(tǒng)中，理理想的電電能質(zhì)量量是：系系統(tǒng)頻率率恒為額額定頻率率；三相相電壓波波形是三三相對(duì)稱稱的、幅幅值恒為為額定電電壓的正正弦波形形；三相相電流波波形是三三相對(duì)稱稱的正弦弦波形；供電不不間斷。三、電能能質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量量標(biāo)準(zhǔn)是是保證電電網(wǎng)安全全經(jīng)濟(jì)運(yùn)運(yùn)行、保保護(hù)電氣氣環(huán)境、保障電電力用戶戶正常使使用電能能的基本本技術(shù)規(guī)規(guī)范，是是實(shí)施電電能質(zhì)量量監(jiān)督管管理、推推廣電能能質(zhì)量控控制技術(shù)術(shù)、維護(hù)護(hù)供用電電雙方合合法權(quán)益益的法律律依據(jù)。我國已已經(jīng)頒布布的電能能質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)有：GB12325-2003電能質(zhì)量量供供電電

3、壓壓允許偏偏差、GB12326-2000電能質(zhì)量量電電壓波動(dòng)動(dòng)和閃變變、GB/T 14549-1993電能質(zhì)量量公公用電網(wǎng)網(wǎng)諧波、GB/T 15543-1995電能質(zhì)量量三三相電壓壓允許不不平衡度度、GB/T 15945-1995電能質(zhì)量量電電力系統(tǒng)統(tǒng)頻率允允許偏差差、GB/T 18481-2001電能質(zhì)量量暫暫時(shí)過電電壓和瞬瞬態(tài)過電電壓。四、影響響電能質(zhì)質(zhì)量的因因素電壓質(zhì)量量是電能能質(zhì)量的的核心。影響電壓壓質(zhì)量的的主要因因素有：負(fù)荷荷無功功功率或無無功功率率變化量量；電電網(wǎng)短路路容量或或電網(wǎng)等等效電抗抗。負(fù)荷荷無功功功率或無無功變化化量越大大，對(duì)電電壓質(zhì)量量的影響響越大；電網(wǎng)短短路容量量越大

4、，則負(fù)荷荷變化對(duì)對(duì)電網(wǎng)電電壓質(zhì)量量的影響響越小。無功功率率補(bǔ)償既既是電網(wǎng)網(wǎng)節(jié)能降降耗的措措施，也也是改善善電網(wǎng)電電能質(zhì)量量的措施施之一。五、改善善電網(wǎng)電電能質(zhì)量量的措施施第二節(jié)電電壓偏偏差及其其調(diào)節(jié)一、電壓壓偏差的的含義由于變壓壓器分接接頭選擇擇而引入入的電壓壓偏差量量可按下下式進(jìn)行行計(jì)算：電壓偏差差是指電電網(wǎng)實(shí)際際電壓與與額定電電壓之差差對(duì)額定定電壓的的百分?jǐn)?shù)數(shù)，即產(chǎn)生電壓壓偏差的的主要原原因是正正常的負(fù)負(fù)荷電流流或故障障電流在在系統(tǒng)各各元件上上流過時(shí)時(shí)所產(chǎn)生生的電壓壓損失所所引起的的。實(shí)際電壓壓偏高或或偏低，對(duì)運(yùn)行行中的電電氣設(shè)備備會(huì)造成成不良影影響。二、變壓壓器對(duì)電電壓偏差差的影響響變壓

5、器中中的電壓壓損失按按式計(jì)算算：當(dāng)變壓器器一次側(cè)側(cè)分接頭頭所加電電壓為額額定電壓壓時(shí),由變壓器器本身所所產(chǎn)生的的總電壓壓偏差量量為變壓器負(fù)負(fù)載時(shí)二二次側(cè)電電壓為：三、電壓壓偏差的的計(jì)算指定地點(diǎn)點(diǎn)E的電壓偏偏差可由由下式計(jì)計(jì)算:四、電壓壓偏差的的調(diào)節(jié)GB12325-1990電能質(zhì)量量 供電電電壓允允許偏差差中規(guī)定，供電部部門與用用戶的產(chǎn)產(chǎn)權(quán)分界界處或供供用電協(xié)協(xié)議規(guī)定定的電能能計(jì)量的的最大允允許電壓壓偏差應(yīng)應(yīng)不超過過：35kV及以上供供電電壓壓：電壓壓正、負(fù)負(fù)偏差絕絕對(duì)值之之和為10%；10kV及以下三三相供電電電壓：7%；220V單相供電電電壓：+7%，-10%。（一）電電壓調(diào)節(jié)節(jié)的方式式對(duì)中

6、樞點(diǎn)點(diǎn)的電壓壓進(jìn)行監(jiān)監(jiān)視和調(diào)調(diào)節(jié)。中樞點(diǎn)調(diào)調(diào)壓方式式：常調(diào)壓：不管中中樞點(diǎn)的的負(fù)荷怎怎樣變動(dòng)動(dòng)，都要要保持中中樞點(diǎn)的的電壓偏偏差為恒恒定值；逆調(diào)壓：在最大大負(fù)荷時(shí)時(shí)，升高高母線電電壓，在在最小負(fù)負(fù)荷時(shí)，降低母母線電壓壓。（二）電電壓調(diào)節(jié)節(jié)的方法法對(duì)于電力力用戶的的供配電電系統(tǒng)，電壓偏偏差調(diào)節(jié)節(jié)主要以以下兩方方面入手手。1.減小線路路電壓損損失2.合理選擇擇變壓器器的分接接頭合理地減減少系統(tǒng)統(tǒng)的阻抗抗，減少系統(tǒng)統(tǒng)的變壓壓級(jí)數(shù)；盡量保持持系統(tǒng)三三相平衡衡；使高壓線線路深入入負(fù)荷中中心；采用多回回路并聯(lián)聯(lián)供電；設(shè)置無功功補(bǔ)償裝裝置等。第三節(jié)電電壓壓波動(dòng)和和閃變及及其抑制制電壓波動(dòng)動(dòng)是指電電壓在系系統(tǒng)

7、電網(wǎng)網(wǎng)中作快快速短時(shí)時(shí)的變化化。電壓壓波動(dòng)值值，以用用戶公共共供電點(diǎn)點(diǎn)的相鄰鄰最大與與最小電電壓值之之差對(duì)電電網(wǎng)額定定電壓UN的百分值值表示，即電壓波動(dòng)動(dòng)是由于于負(fù)荷急急劇變動(dòng)動(dòng)的沖擊擊負(fù)荷所所引起。影響電電氣設(shè)備備的正常常工作。一、電壓壓波動(dòng)和和閃變的的基本概概念閃變是指指人眼對(duì)對(duì)燈閃的的主觀感感覺。引引起燈光光（照度度）閃變變的波動(dòng)動(dòng)電壓，稱為閃閃變電壓壓。二、電壓壓波動(dòng)值值的估算算1）當(dāng)已知知三相負(fù)負(fù)荷的有有功和無無功功率率變化量量P和Q時(shí)，則可可按下式式計(jì)算：式中，R、X分別為電電網(wǎng)的等等值電阻阻和電抗抗。2）在高壓壓電網(wǎng)中中，由于于XR，因此可可按下式式計(jì)算：三、電壓壓波動(dòng)和和閃變的

8、的抑制抑制電壓壓波動(dòng)和和閃變的的主要措措施有：1、采用合合理的接接線方式式，對(duì)負(fù)負(fù)荷變化化劇烈的的大型設(shè)設(shè)備，采采用專用用線或?qū)Ｓ米儔簤浩鞴╇婋?；提高高供電電電壓；減減少電壓壓損失；2、增大供供電容量量；減少少系統(tǒng)阻阻抗；增增加系統(tǒng)統(tǒng)的短路路容量等等方法，對(duì)抑制制電網(wǎng)的的電壓波波動(dòng)和閃閃變能起起到良好好的作用用。3、在系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行時(shí)時(shí)，也可可以在電電壓波動(dòng)動(dòng)嚴(yán)重時(shí)時(shí)減少、甚至切切除引起起電壓波波動(dòng)的負(fù)負(fù)荷。另外為了了減少無無功功率率沖擊引引起的電電壓閃變變，國內(nèi)內(nèi)外普遍遍采用一一種靜止止無功功功率補(bǔ)償償裝置（SVC）進(jìn)行無功功功率補(bǔ)補(bǔ)償。這這種裝置置在調(diào)節(jié)節(jié)的快速速性、功功能的多多樣性、工作的

9、的可靠性性、投資資和運(yùn)行行費(fèi)用的的經(jīng)濟(jì)性性等方面面具有顯顯著的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。靜止無功功補(bǔ)償器器由特殊殊電抗器器和電容容器組成成，有的的是兩者者之一為為可控的的，有的的是兩者者都是可可控的，是一種種并聯(lián)聯(lián)聯(lián)接的無無功功率率發(fā)生器器和吸收收器。近近年來，電力系系統(tǒng)中主主要應(yīng)用用的靜止止補(bǔ)償器器有自飽飽和電抗抗器型（簡記為為SR）和可控控硅控制制電抗器器型(簡記為TCR)兩種。第四節(jié)高高次諧波波及其抑抑制一、高次次諧波的的產(chǎn)生與與危害諧波對(duì)幾幾乎所有有連接于于電網(wǎng)的的電氣設(shè)設(shè)備都有有損害，主要表表現(xiàn)為產(chǎn)產(chǎn)生諧波波損耗，使設(shè)備備過熱以以及諧波波過電壓壓、加速速設(shè)備絕絕緣老化化等。諧諧波對(duì)繼繼電保護(hù)護(hù)、電能能

10、計(jì)量精精度等也也有影響響 、諧諧波還對(duì)對(duì)通信質(zhì)質(zhì)量有影影響。諧波是一一個(gè)周期期電氣量量的正弦弦波分量量，其頻頻率為基基波頻率率的整倍倍數(shù)，也也稱為高高次諧波波。系統(tǒng)中的的主要諧諧波源可可分為兩兩大類：含半半導(dǎo)體非非線性元元件的諧諧波源；含電電弧和鐵鐵磁非線線性設(shè)備備的諧波波源。如在系統(tǒng)統(tǒng)和用戶戶中存在在諧波干干擾，將將會(huì)使系系統(tǒng)中的的電壓和和電流發(fā)發(fā)生畸變變。供電電系統(tǒng)中中的諧波波源主要要是諧波波電流源源，諧波波電流通通過電網(wǎng)網(wǎng)將在電電網(wǎng)阻抗抗上產(chǎn)生生諧波電電壓降，從而導(dǎo)導(dǎo)致諧波波電壓的的產(chǎn)生。二、諧諧波的評(píng)評(píng)價(jià)估算算第h次諧波電電壓含有有量和第第h次諧波電電流含有有率按下下式計(jì)算算：諧波電壓

11、壓總含量量UH和諧波電電流總含含量IH按下式計(jì)計(jì)算：式中，Uh為第h次諧波電電壓（方方均根值值）；U1為基波電電壓（方方均根值值）；Ih第h次諧波電電流（方方均根值值）；I1為基波電電流（方方均根值值）。電壓總諧諧波畸變變率THDu和電流總總諧波畸畸變率THDi按下式計(jì)計(jì)算：諧波電壓壓限值及及諧波電電流允許許值的規(guī)規(guī)定值可可參考GB/T14549-1993電能質(zhì)量量公公用電網(wǎng)網(wǎng)諧波。三、并聯(lián)聯(lián)電容器器對(duì)諧波波的放大大作用在供電系系統(tǒng)中，并聯(lián)電電容器作作為無功功補(bǔ)償設(shè)設(shè)備已得得到了廣廣泛的應(yīng)應(yīng)用。系系統(tǒng)中的的電容器器，一方方面由于于其諧波波阻抗小小，系統(tǒng)統(tǒng)高次諧諧波電壓壓會(huì)在其其中產(chǎn)生生明顯的的

12、高次諧諧波電流流，使電電容器過過熱，嚴(yán)嚴(yán)重影響響其使用用壽命；同時(shí)電電容器的的切入使使用也可可能引起起系統(tǒng)諧諧波嚴(yán)重重放大。對(duì)于整流流裝置，hmin=5，可取XLR=(56)%XC，對(duì)于含含有三次次諧波的的系統(tǒng)，可取XLR=(1213)%XC。在含有諧諧波的供供電系統(tǒng)統(tǒng)中，應(yīng)應(yīng)注意適適當(dāng)選擇擇其電容容器的參參數(shù)，防防止其出出現(xiàn)過電電流和過過電壓，同時(shí)兼兼顧無功功補(bǔ)償?shù)牡囊蠛秃拖C諧波放大大，可在在電容器器支路串串聯(lián)電抗抗器，通通過選擇擇電抗器器值使電電容器回回路在最最低次諧諧波頻率率下呈現(xiàn)現(xiàn)出感性性如圖所所示。四、高次次諧波的的抑制高次諧波波的抑制制方法：1增加整整流裝置置的相數(shù)數(shù)2裝設(shè)無

13、無源電力力諧波濾濾波器無源電力力諧波濾濾波器由由電力電電容器，電抗器器和電阻阻器按一一定方式式連接而而成。二階高通濾波器 單調(diào)諧濾波器 雙調(diào)諧濾波器 一階高通濾波器 三階高通濾波器 C形高通濾波器 3裝設(shè)有有源電力力濾波器器有源電力力濾波器器分并聯(lián)聯(lián)型和串串聯(lián)型兩兩種，實(shí)實(shí)際應(yīng)用用中多為為并聯(lián)型型。并聯(lián)型有有源電力力濾波器器是一種種向電網(wǎng)網(wǎng)注入補(bǔ)補(bǔ)償諧波波電流，以抵消消負(fù)荷所所產(chǎn)生的的諧波電電流的濾濾波裝置置，其主主要電路路由靜態(tài)態(tài)功率變變流器（逆變器器）構(gòu)成成，故具具有半導(dǎo)導(dǎo)體功率率變流器器的高可可控性和和快速響響應(yīng)性。諧波電流流的補(bǔ)償償?shù)谖骞?jié)供供電電系統(tǒng)的的三相不不平衡一、基本本概念：在三

14、相供供電系統(tǒng)統(tǒng)中，當(dāng)當(dāng)電流和和電壓的的三相相相量間幅幅值不等等或相位位差不為為1200時(shí)，則三三相電流流和電壓壓不平衡衡。三、危害：三相不平平衡對(duì)供供用電設(shè)設(shè)備將帶帶來危害害。（1）感應(yīng)電電動(dòng)機(jī)：負(fù)序電電壓在電電動(dòng)機(jī)中中產(chǎn)生反反向轉(zhuǎn)矩矩從而降降低了電電動(dòng)機(jī)的的有用輸輸出轉(zhuǎn)矩矩；負(fù)序序電壓產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)序序電流。（2）變壓器器：變壓壓器容量量不能充充分利用用。（3)變流裝置置：整流流裝置會(huì)會(huì)產(chǎn)生較較大的非非特征諧諧波，進(jìn)進(jìn)一步影影響電能能質(zhì)量。二、原因因：供電系統(tǒng)統(tǒng)的三相相不平衡衡主要是是由三相相負(fù)荷不不對(duì)稱所所引起的的。電流流和電壓壓不平衡衡現(xiàn)象有有短時(shí)的的（一相相不對(duì)稱稱短路，斷線等等），也也有持

15、續(xù)續(xù)的（一一相非對(duì)對(duì)稱運(yùn)行行方式；以及非非對(duì)稱負(fù)負(fù)荷等）。五、三相相不平衡衡的補(bǔ)償償：首先將單單相負(fù)荷荷平衡地地分布于于三相中中，同時(shí)時(shí)要考慮慮到用電電設(shè)備功功率因數(shù)數(shù)的不同同，盡量量兼顧有有功功率率與無功功功率均均能分布布。在低低壓系統(tǒng)統(tǒng)中，各各相安裝裝的單相相用電設(shè)設(shè)備其各各相之間間容量最最大值與與最小值值之差不不應(yīng)超過過15%。四、三相相不平衡衡度：三相不平平衡程度度通常用用不平衡衡系數(shù)表表示。式中，U%、I%表示電壓壓及電流流的不平平衡系數(shù)數(shù)；U1、U2和I1、I2表示正、負(fù)序電電壓和正正、負(fù)序序電流。第六節(jié)供供電電系統(tǒng)的的無功功功率補(bǔ)償償一、功率因數(shù)數(shù)定義1瞬時(shí)功功率因數(shù)數(shù)監(jiān)測負(fù)荷荷

16、用。2平均功功率因數(shù)數(shù)調(diào)整電費(fèi)費(fèi)用。3最大負(fù)負(fù)荷時(shí)的的功率因因數(shù)確定需要要無功補(bǔ)補(bǔ)償容量量用。二、無功功補(bǔ)償容容量的確確定QN.C=QcQcPc(tan-tan)QN.C穩(wěn)態(tài)無功功功率補(bǔ)補(bǔ)償設(shè)備備，主要要有同步步補(bǔ)償機(jī)機(jī)和并聯(lián)聯(lián)電容器器（自愈愈式）。三、無功功補(bǔ)償裝裝置的選選擇低壓并聯(lián)聯(lián)電容器器裝置根根據(jù)負(fù)荷荷變化相相應(yīng)自動(dòng)動(dòng)循環(huán)投投切的電電容器組組數(shù)，在在無功補(bǔ)補(bǔ)償容量量QN.C確定后可可根據(jù)選選定的單單組容量量qNC來選擇：動(dòng)態(tài)無功功功率補(bǔ)補(bǔ)償設(shè)備備（SVC）用于急劇劇變動(dòng)的的沖擊負(fù)負(fù)荷如煉煉鋼電弧弧爐、軋軋鋼機(jī)等等的無功功補(bǔ)償。四、無功功補(bǔ)償裝裝置的裝裝設(shè)位置置在用戶供供電系統(tǒng)統(tǒng)中，有有三種方方式：高高壓集中中補(bǔ)償、低壓集集中補(bǔ)償償和分散散就地補(bǔ)補(bǔ)償（個(gè)個(gè)別補(bǔ)償償）。例某用戶戶10kV變電所低低壓計(jì)算算負(fù)荷為為800kW