電能管理技術(shù)

電能管理技術(shù)第1頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電能質(zhì)量電能質(zhì)量是指公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。理想狀態(tài)電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、正弦波形和標(biāo)準(zhǔn)電壓對(duì)用戶供電。同時(shí)，在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓和電流的幅值應(yīng)大小相等、相位對(duì)稱且互差120°2第2頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電能質(zhì)量含義電能質(zhì)量含義包括：電壓質(zhì)量：實(shí)際電壓與理想電壓的偏差電流質(zhì)量：與電壓有密切關(guān)系的電流變化，交流電源有恒定頻率、正弦波形的要求外，還要求電流波形與供電電壓同相位以保證高功率因素運(yùn)行供電質(zhì)量：其技術(shù)含義是指電壓質(zhì)量和供電可靠性，非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量。3第3頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電能質(zhì)量主要研究課題解決電能質(zhì)量主要研究課題包括：諧波對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量污染的影響并采取相應(yīng)的對(duì)策。

由于鋼鐵等金屬熔煉，化工行業(yè)整流設(shè)備的增加，大功率晶閘管整流裝置及電力電子器件的應(yīng)用，使公用電網(wǎng)的諧波日趨嚴(yán)重，電源波形嚴(yán)重畸變研究諧波對(duì)電力計(jì)量裝置的影響并采取相應(yīng)的措施。加強(qiáng)電能質(zhì)量控裝置的研制。

電能質(zhì)量控制裝置的基本功能是要在極惡劣的供電條件下改善電能質(zhì)量，保證供電電壓、電流的穩(wěn)定、可靠，在諧波干擾產(chǎn)生的瞬間能立即將其抑制或消除。4第4頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電力系統(tǒng)頻率電力系統(tǒng)頻率指電力系統(tǒng)統(tǒng)一允許參數(shù)，國(guó)標(biāo)《電力系統(tǒng)頻率允許偏差》以50Hz正弦波作為電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率（工頻）規(guī)定電力正常的頻率為50Hz±0.2Hz。當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，可放寬到50Hz±0.5Hz。實(shí)際運(yùn)行中，各跨省電力系統(tǒng)頻率的允許偏差都保持在＋0.1~－0.1Hz。因此，電壓頻率在電能質(zhì)量中最有保障。5第5頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電壓允許偏差供電電壓允許偏差是指電壓偏離其額定值的百分比。35kV及以上和對(duì)電壓有特殊要求的用戶

額定電壓的＋5~－5％10kV及以下高壓供電和低壓電力用戶

額定電壓的＋7%~－7％低壓照明用戶額定電壓的＋5％~－10％6第6頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相電壓不平衡度三相不平衡度是指系統(tǒng)中三相電壓的不平衡程度，用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的均方根百分比表示。三相電壓不平衡（即存在負(fù)序分量）會(huì)引起繼電保護(hù)誤動(dòng)、電機(jī)附加振動(dòng)力矩和發(fā)熱。額定轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)，如長(zhǎng)期在負(fù)序電壓含量4％的狀態(tài)下運(yùn)行，由于發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)絕緣的壽命將會(huì)降低一半，若某相電壓高于額定電壓，其運(yùn)行壽命的下降將更加嚴(yán)重。7第7頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相電壓不平衡度三相電壓允許不平衡度規(guī)定電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2％同時(shí)規(guī)定了短時(shí)的不平衡度不得超過(guò)4％短時(shí)允許值是指任何時(shí)刻均不能超過(guò)的限制值，以保證繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置正確動(dòng)作。對(duì)接入公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶引起該點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值一般為1.3％。8第8頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電壓波動(dòng)和閃變電壓波動(dòng)和閃變指電壓幅值在一定范圍內(nèi)有規(guī)則變動(dòng)時(shí)，電壓最大值與最小值之差相對(duì)額定電壓的百分比或電壓幅值不超過(guò)0.9p.u.~1.1p.u.（標(biāo)幺值）的一系列隨即變化。這種電壓變化被稱為閃變，以表達(dá)電壓波動(dòng)對(duì)照明燈的視覺(jué)影響。因此，閃變是說(shuō)明對(duì)不同頻率電壓波動(dòng)引起燈閃的敏感度及引起閃變刺激性程度的電壓波動(dòng)值，是人眼對(duì)燈閃的一種主觀感覺(jué)。9第9頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電壓諧波電壓諧波是指電力系統(tǒng)各公共連接點(diǎn)的電壓諧波含有率允許值其目的是將電網(wǎng)的諧波電壓限制到對(duì)所有用電設(shè)備不致造成有害影響的水平（兼容水平），保證對(duì)接入電網(wǎng)的用戶都有合適的供電質(zhì)量，并提出了電網(wǎng)諧波的兼容水平、規(guī)劃水平和發(fā)射水平三個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)間諧波是指不是工頻頻率整數(shù)倍的諧波。間諧波往往由較大的電壓波動(dòng)或沖擊性非線性負(fù)荷所引起，所有非線性的波動(dòng)負(fù)荷如電弧爐、電焊機(jī)，各種變頻調(diào)速裝置，同步串級(jí)調(diào)速裝置及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等均為間諧波源，電力載波信號(hào)也認(rèn)為是一種間諧波。間諧波源的特點(diǎn)是放大電壓閃變和對(duì)音頻干擾，影響電視機(jī)畫面及增大收音機(jī)的噪聲，造成感應(yīng)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)及異常10第10頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電能質(zhì)量?jī)?yōu)化管理系統(tǒng)電能質(zhì)量?jī)?yōu)化管理系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)供電電壓、電流及功率因數(shù)三個(gè)主要電能質(zhì)量參數(shù)的優(yōu)化控制與均衡調(diào)節(jié)的管理電壓質(zhì)量管理

對(duì)輸入電壓參數(shù)取樣，并與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定電壓進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比較值的高低決定電壓調(diào)整方向與幅度由串聯(lián)在管理系統(tǒng)上主回路之極性轉(zhuǎn)換式電壓模塊，改變輸出電壓的幅值，確保經(jīng)過(guò)系統(tǒng)后的輸出電壓穩(wěn)定于標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍。11第11頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電能質(zhì)量?jī)?yōu)化管理系統(tǒng)電流質(zhì)量管理

電力負(fù)載設(shè)備常存在如可控硅設(shè)備、電弧設(shè)備、電感或電容類電子設(shè)備等非線性負(fù)載。將使線路中電流諧波增加，電流波形畸變，增加線路與設(shè)備損耗。

電能質(zhì)量管理系統(tǒng)中的電流管理模塊與諧波濾波系統(tǒng)可以對(duì)線路中電流諧波進(jìn)行有效過(guò)濾，通過(guò)均衡電抗與濾波電容的使用抑制、吸收有害的諧波電流同時(shí)達(dá)成對(duì)尖峰電流和浪涌電流抑制，凈化供電電流，使電流品質(zhì)提升，避免諧波造成的損失。無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化管理

電能質(zhì)量?jī)?yōu)化管理系統(tǒng)對(duì)高頻電容補(bǔ)償回路，具有無(wú)功補(bǔ)償作用使整個(gè)供電線路功率因數(shù)提高，確保功率因數(shù)達(dá)到高電力標(biāo)準(zhǔn)。

12第12頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.調(diào)整電壓幅值所取得的節(jié)電效應(yīng)由於採(cǎi)用電磁平衡技術(shù)調(diào)整用電設(shè)備上電壓的平衡度和穩(wěn)定性，因而有著如下的節(jié)電效應(yīng)：從系統(tǒng)圖可看出用電運(yùn)行電壓從U1調(diào)為U2時(shí)，按公式P=U/R可得在純電阻的照明、電熱負(fù)荷中的節(jié)電率η為：如果：

U2=0.94U1則η=11.6%，U2=0.92U1則η=15.4%13第13頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.三相電壓不平衡度對(duì)電動(dòng)機(jī)獲得的節(jié)電效應(yīng)在三相電壓幅值相等時(shí)，一般三相電壓是平衡的，其各相電壓向量也相差120°，但在三相電壓不平衡時(shí)，則產(chǎn)生負(fù)序電壓和零序電壓分量。14第14頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.減少了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流的節(jié)電效應(yīng)15第15頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.高次諧波（特別是三次諧波）節(jié)電效應(yīng)消減高次諧波（特別是三次諧波）的節(jié)電效應(yīng)通常一些用戶總是因?yàn)樵谙到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)多種高次諧波分量（特別是靠近有大型整流負(fù)荷或大型多極水輪發(fā)電機(jī)附近的用戶最為嚴(yán)重）不但使電動(dòng)機(jī)的損耗加大，亦影響了電度錶或其他計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度。安裝本裝置後可消減一半數(shù)量以上的高次諧波分量，也起到一定程度的節(jié)電效果。根據(jù)一些受諧波影響比較嚴(yán)重的用戶波形圖（附某工廠用電負(fù)荷的諧波曲線圖）看出，可從原來(lái)安裝前的7.5%U1高次諧波分量降為安裝後的3.5%U1數(shù)值。

16第16頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.系統(tǒng)的閃變現(xiàn)象（Flicker）176.消減了系統(tǒng)出現(xiàn)的閃變現(xiàn)象（Flicker)上的電壓穩(wěn)定，電壓擾動(dòng)有時(shí)甚至長(zhǎng)達(dá)半天以上，安裝本裝置後可基本平衡了電壓的波動(dòng)，這是由於本裝置採(cǎi)用了最理想的磁性材料和特殊的結(jié)線來(lái)平衡了電流或電壓的瞬間變動(dòng)。由於E發(fā)生=-U=L（d?/dt）使工作線路上的電壓得到緩慢的升降，這對(duì)用電設(shè)備起到了一定程度的保護(hù)作用，使用電線設(shè)備免受了系統(tǒng)中的浪湧電壓的損害，並對(duì)一些工藝水平較高的工廠產(chǎn)成品的合格率得到提高從而增加了效益。

回到最上第17頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電能質(zhì)量電能質(zhì)量是指公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。理想狀態(tài)電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、正弦波形和標(biāo)準(zhǔn)電壓對(duì)用戶供電。同時(shí)，在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓和電流的幅值應(yīng)大小相等、相位對(duì)稱且互差120°18第18頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電壓偏差供電電壓偏差是指電壓偏離其額定值的百分比。35kV及以上

額定電壓的＋5~－5％10kV及以下高壓供電和低壓電力用戶

額定電壓的＋7%~－7％低壓照明用戶額定電壓的＋5％~－10％19第19頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)電能問(wèn)題電力品質(zhì)低電能質(zhì)量差主因

1、瞬變電壓和浪涌電流的影響

企業(yè)用電設(shè)備數(shù)量多、啟動(dòng)頻繁、負(fù)荷變化大，容易引起瞬變電壓和浪涌電流對(duì)電網(wǎng)沖擊，嚴(yán)重威脅其它設(shè)備的正常運(yùn)行，導(dǎo)致電機(jī)的溫升和電表轉(zhuǎn)速加快而浪費(fèi)電能，系統(tǒng)用電效率下降。

2、諧波的影響

工業(yè)使用整流器、變頻器、可控硅等非線性設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，使系統(tǒng)電壓和電流的波形畸變，惡化電力品質(zhì)，不但危害電網(wǎng)，增加電耗，也影響用電安全和設(shè)備使用壽命。20第20頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)電能問(wèn)題3、供電電壓不穩(wěn)定

工業(yè)輸變電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷大、分布廣，用電高峰期和低谷期分布時(shí)段非常明顯。因在用電高峰和低谷時(shí)段電壓波動(dòng)很大，導(dǎo)致很大程度的電能浪費(fèi)，同時(shí)會(huì)惡化用電品質(zhì)，影響到用電設(shè)備的使用壽命和用電安全。電壓波動(dòng)幅值範(fàn)圍0.9p.u.~1.1p.u.變化。21第21頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電壓波動(dòng)由於採(cǎi)用電磁平衡技術(shù)調(diào)整用電設(shè)備上電壓的平衡度和穩(wěn)定性：從系統(tǒng)圖可看出用電運(yùn)行電壓從U1調(diào)為U2時(shí)，按公式P=U/R可得在純電阻的照明、電熱負(fù)荷中的節(jié)電率η為：如果：

U2=0.94U1則η=11.6%，U2=0.92U1則η=15.4%22第22頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三相電壓不平衡在三相電壓幅值相等時(shí)，一般三相電壓是平衡的，其各相電壓向量也相差120°，但在三相電壓不平衡時(shí)，則產(chǎn)生負(fù)序電壓和零序電壓分量。23第23頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高次諧波效應(yīng)消減高次諧波（特別是三次諧波）的節(jié)電效應(yīng)通常