電力品質(zhì)污染因素

電力品質(zhì)污染要素電力諧波電壓閃爍三相不平衡電磁場電壓突波與電流突波電壓驟降與電壓昇與電力中斷2024/1/9較常發(fā)生污染的負載可歸類電弧爐:(a)交流電弧爐(b)直流電弧爐(c)精煉爐軋鋼馬達設(shè)備:(a)閘流體轉(zhuǎn)換器(b)DC馬達(c)AC變頻馬達高週波感應(yīng)爐〔HFinductionfurnaces〕其他非線性負載(1)焊接機(2)打鐵錘和撞槌(3)整流設(shè)備(4)螢光燈設(shè)備(5)變壓器激磁電流2024/1/9(1)電力諧波(Harmonics)1th,2th&4th2024/1/9間級諧波(61~119Hz)間級諧波(121~179Hz)間級諧波(181~239Hz)整數(shù)級諧波(2,3,4,5,7,…...級)次級級諧波(1~59Hz)偶數(shù)級諧波(2,4,6,8,10,…..級)奇數(shù)級諧波(3,5,7,9,11,.....級)三倍頻諧波(3,6,9,12,15,...級)2級(120Hz)60Hz61Hz3級(180Hz)頻率(Hz)2024/1/9特性諧波與非特性諧波之別6步脈衝--特性諧波為5,7,11,13,17,19,..6k1.非特性諧波為2,3,4,---.12步脈衝--特性諧波為11,13,23,25,...12k1.非特性諧波為2,3,4,5,7,17,19,..18步脈衝--特性諧波為17,19,35,37,...18k1.非特性諧波為..5,7,11,13,23,25,..2024/1/9正、負、零序諧波之區(qū)別n：1234…...N正序諧波：-4級7級10級3n+1負序諧波：2級5級8級11級3n-1零序諧波：3級6級9級12級3n請問25級諧波為?序諧波25/3=8餘1----正序諧波請問41級諧波為?序諧波41/3=13餘2----負序諧波2024/1/9諧波與電壓閃爍之區(qū)別諧波頻率分類之目的不同種類之負載產(chǎn)生不同之諧波頻率?不同之諧波頻率呵斥不同之事故?不同之諧波頻率採用不同之改善方法?2024/1/9D接變壓器有抑制三倍頻諧波之作用IA3n=IB3n=IC3n=0Ia(h)=3,5,7,9,11,13,15,17,19,...單相整流器含有三倍頻諧波IA(h)=5,7,11,13,17,19,Ib3n6-pulseconverterabcDC24VIa3nIc3nGAI3n+++BCI3nI3n2024/1/9正序諧波(Positive-sequenceharmonics)：級數(shù)為(3n+1)之整數(shù)諧波，註:n=1,2,3,.....。負序諧(Negative-sequenceharmonics)：級數(shù)為(3n-1)之整數(shù)諧波。零序諧波(Zero-sequenceharmonics)：級數(shù)為(3n)之整數(shù)諧波。諧波相序諧波相序之推導(dǎo)(順時鐘正相序，逆時鐘負(逆)相序)Va1Vc1Vb1Va2Vb2Vc2Va3負相序(逆)Vc3Vb3零相序正相序(順)2024/1/9正、負、零序諧波之陳列n：1234…...N正序諧波：4級7級10級13級3n+1負序諧波：2級5級8級11級3n-1零序諧波：3級6級9級12級3n請問25級諧波為?序諧波25/3=8餘1----正序諧波請問41級諧波為?序諧波41/3=13餘2----負序諧波2024/1/9區(qū)分諧波相序之目的零序諧波電流能夠呵斥地電位昇零序諧波電流能夠呵斥電腦螢光幕扭曲零序諧波電流能夠呵斥保護設(shè)備誤動作單相整流器含有零序諧波(三倍頻諧波)負序諧波電流能夠呵斥三相不平衡問題相序諧波潮流分析(正、負、零序網(wǎng)路)其他2024/1/9諧波重點提示一、諧波是什麼(諧波之定義)?二、諧波之產(chǎn)生(諧波來源)?三、諧波之破壞(諧波之影響)?四、諧波之濾除(諧波之改善)?串聯(lián)共振與並聯(lián)共振?與共振理論諧波四大約論2024/1/9串聯(lián)共振諧波特性2024/1/9BusK驅(qū)動點阻抗值

吸收臨近用戶諧波電流之簡圖

HARMONICSOURCEIhINDUCTIVELOADS220VBUSxft()TrCAPACITORBANKxfc2()INDUCTIVELOADS11.4kVBUSLOADSUTILITYxfl()LINEIMPEDANCECAPACITORBANKxfc1()PLANTAPLANTB單一電容負載之簡單電力圖原系統(tǒng)

各級諧波大小頻譜HARMONICSRECORDINGInputchannels:3-phasevoltages3-phasecurrentsOutputrecorddata:Harmonics,angles,

andpowers(upto

63orders),andTHD2024/1/92024/1/9諧波改善方法

採用高脈衝整流方式(如12-pulse或24-pulse或IGBT)裝置被動式濾波器(PassiveFilters)變壓器Y-△與Y-Y連接交互運用主動式濾波器(ActiveFilters)充電器充電器充電器I1I2I3TPC單相110VBUS單相200VA單相200VA單相200VA單相整流器-電動機車充電器例2024/1/9三臺充電器之電流時域波形2024/1/9單相整流器-電動機車充電器例機車充電器三臺整流器200VA3I單相110VBUS電壓檢出電流檢出2024/1/9D-DD-YFreq.5,7,11,13,..Freq.5,7,11,13,..12步脈衝之特性諧波IL1(t)tD-DIL1(t)D-YtIL2(t)IL2(t)IL(t)11,13,..IL(t)2024/1/9脈波數(shù)6步脈波12步脈波Y-D交流側(cè)電流波形6步脈波整流器根本架構(gòu)IA12Y-YIA2IA1IA12D-DIA2IA1D-Y或Y-Y或D-DIA1IA2Y-D或D-Y諧波級數(shù)與產(chǎn)生量IA1tIdcVdc+_3Idch=6k1h=6k1h=12k1k=1,2,3,..IA2tIA12t2024/1/92024/1/9單相充電器各級諧波電壓失真分佈圖2024/1/982MVA33kV/650V20.52%15MVArCO-GENERATORS385MVAOTHERLOADS180MVA100MVA161kV/22kV10.5%M3UTILITY161kVBUS33kVBUS2thFILTER64.2mH(25%)33kVBUS3thFILTER40.56mH(16.5%)4thFILTER13.55mH(8.6%)9thFILTER4.62mH(1.68%)M4M2SHORTCIRCUITCAPACITY:5784~3280MVAPOWERFACTOR:0.98SYSTEMQUALITYFACTOR:30M110MVAr15MVAr8MVAr+-350V+-350V+-700V直流電弧爐6-Pulse6-Pulse12-Pulse2th3th4th9th2024/1/9-120012001336597msecA

57111317THD22.915.010.28.44.331.0035諧波級數(shù)%-120012001336597msec

A19.310.47.04.02.623.6035諧波級數(shù)%57111317THD-30301733mseckV-25002500AVanIa1.10.61.61.40.02.5035257111317THD諧波級數(shù)%12-pulse整流器之諧波潮流實例-30301733mseckV-25002500AVanIa0.70.34.53.10.15.603557111317THD%16.4MW16MVAr-3030諧波級數(shù)kW&kVArPa(kW)Qa(kVAr)1113-30301733mseckV-500500AVan9th-10.9kW-2.5MVAr-3030諧波級數(shù)kW&kVArPQ111333kVBUS#1REC.6-pulseM3#2REC.6-pulse9thFILTER8MVAr2th,3th,4th濾波器(合計40MVAr)與其他負載12-pulseDC-EAF85噸..爐變?nèi)萘?2MVAM4M1M2M52024/1/918步脈衝整流之特性32.8MVA22kV/230V7.82%#3RECTIFIER30.4MVAPF:0.81MOTORLOADS3MVA22kVBUS32.8MVA22kV/230V7.73%32.8MVA22kV/230V7.8%#1RECTIFIER30.4MVAPF:0.81#2RECTIFIER30.4MVAPF:0.81M42024/1/9三個6步脈衝之特性諧波2024/1/9三臺整流變壓器與總電流諧波成份比較(A)2024/1/918步脈衝之特性諧波2024/1/9TR2228100/125/150MVA161kV/33kV10.5%UTILITY33kV27.4MVAr33kV22.4MVAr5thFILTER6%5thFILTER6%SHORTCIRCUITCAPACITY:5784~3280MVAPOWERFACTOR:0.98SYSTEMQUALITYFACTOR:3033kVBUS57.39MVA33kV/387V7.73%#2RECTIFIER5805kVAPF:0.8157.39MVA33kV/387V7.73%#1RECTIFIER5805kVAPF:0.81CT:750/5CT:750/5測量點1測量點2測量點5CB40B11GIS,36kV1250A40kARE40Y11RF.NO.333kVBUS57.39MVA33kV/387V7.73%#4RECTIFIER5805kVAPF:0.8157.39MVA33kV/387V7.73%#3RECTIFIER5805kVAPF:0.81CT:750/5CT:750/5測量點3測量點4RE40Y11RF.NO.3測量點9測量點8CB40Y14GIS,36kV1250A40kACTCT&PT33kVBUS-BBUS-ABUS-C測量點7CB40Y13GIS,36kV1250A40kACT測量點6CB40B12GIS,36kV1250A40kACT&PTCT33kVBUS24-pulse石化廠實例2024/1/948-PULSECONVERTER(a)實測波形(b)模擬波形2024/1/9被動式濾波器設(shè)計步驟決定電容量大小(功率因數(shù))連接方式對諧波特性之影響(Delta&Y)決定裝設(shè)點(置於高壓側(cè)或低壓側(cè)，電感器在上,電容器在下)決定加裝濾波器數(shù)目(串聯(lián)數(shù)與並聯(lián)數(shù))選擇電感器(濾除諧波級數(shù))決定電感器與電容器之額定電壓與電流GXC/3XC/3XC/3440VBUSXcXcXcXLXLXL440VBUSGXCXCXCXLXLXL連接方式2024/1/9主動式濾波器應(yīng)用原理主動式濾波器饋線非線性負載只限基頻成份(60Hz)只限諧波成份(整數(shù)諧波)2024/1/9主動式濾波器應(yīng)用原理+=非線性負載電流主動式濾波器產(chǎn)生電流乾淨(jìng)基頻電流WaveformsHarmonics2024/1/9主動式濾波器之設(shè)計(1)改善對象(2)電壓等級(3)容量設(shè)計(4)功能比較(5)尺寸大小(6)價錢比較2024/1/9主動式濾波器改善功能諧波改善虛功補償(非主要目的)電壓波動與電壓閃爍改善負序電流之濾除三相不平衡改善2024/1/9主動式濾波器電壓等級6.6kVPQFA(低壓)1kVSeriesCapacitorPQFB200~400V70~1600Aupto1.2MVAFUJIACT(低壓)TieTransformer200~440V144~2886Aupto2MVAABB富士電機2024/1/9主動式濾波器容量設(shè)計諧波補償容量(QH):(1)6-pulse整流器0.3(2)12-pulse整流器0.15(3)變壓變頻器(VVVFinverter)0.6基頻虛功補償(QF)總補償容量:QT=QH+QF2024/1/9臺灣電力系統(tǒng)諧波背景測量2024/1/9都會區(qū)與工業(yè)區(qū)之諧波比較2024/1/9臺北變電所90與99年之諧波比較2024/1/9IEEE/519-1992諧波電壓限制值2024/1/911kV以上用戶電力諧波測量IEEE/519之標準為5%2024/1/9諧波測量結(jié)果檢討系統(tǒng)諧波電壓，不超過2.5%低於IEEE/519之5%標準值，主要成份以5級為主。十年後，諧波污染趨於緩和，能夠進年來臺灣工業(yè)有地域性平衡蓬勃發(fā)展，且不少工廠運轉(zhuǎn)於較優(yōu)惠之離峰時段電價所致。用戶主要諧波問題在諧波放大。諧波事故集中於低壓側(cè)，而非臺電端。69

kV以上用戶問卷調(diào)查

11

kV用戶問卷調(diào)查

11.4kV以上用戶諧波事故問卷調(diào)查表問卷調(diào)查結(jié)果檢討

諧波污染事故最嚴重之產(chǎn)業(yè)為鋼鐵業(yè)，其次為石化業(yè)、造紙業(yè)、水泥業(yè)、紡織業(yè)、食品業(yè)。諧波事故中最易受損之電力設(shè)備為電容器，其次為斷路器、整流設(shè)備、變壓器、比流器(CT)及電子設(shè)備。臺電「電力諧波控制暫行標準」仍需加強推廣。新竹科學(xué)園區(qū)低壓側(cè)3級諧波電流13571113ITHD%C電子B電子A電子1267A214A67A28A11.5A227A1026A126A100A39A170A1616A83A36A27A25A1000100200300安培(A)諧波級數(shù)2024/1/9Q22kV208VNFBVIOOONNRST13%2.6kVA*3相0.8315mH*3相每相Irated:90A每相Vrated:28V每相10kVAr*2支:20kVAr每相550uF*2:1100uF每相Irated:90A每相Vrated:220V某電子220V系統(tǒng)3級諧波電流改善濾波器設(shè)計2024/1/9某電子諧波測量點表示圖龍松變電所(P/S)11.4kVBUSTR2161kV/11.4kV37.5MVA12%161kVBUSTR1161kV/11.4kV37.5MVA12%HT106SC300kVAr240V3j4W11.4kV/208V/120V1000kVA6%HT104SC300kVAr240VHT113HT111SC420kVAr525VHT107SC300kVA240V3j4W11.4kV/208V/120V1000kVA6%3j4W11.4kV/480V/277V1500kVA6%3j3W11.4kV/208V/120V5000kVA0.8%3j4W11.4kV/208V/120V1000kVA6%FEEDER-3LOADUPS375kVArHT204SC300kVAr240VHT206SC300kVAr240VHT207SC300kVAr240VHT111SC420kVAr525V11.4kVBUS3j4W11.4kV/208V/120V1000kVA6%3j4W11.4kV/208V/120V1000kVA6%3j4W11.4kV/208V/120V1000kVA6%3j4W11.4kV/208V/120V1500kVA6%BE906SC420kVAr525VOE905無SCOE904SC420kVAr525VBE903SC280kVAr525V4.16kVBUS3j4W4.16kV/480V/277V1500kVA6%3j4W4.16kV/480V/277V2000kVA6%3j4W4.16kV/480V/277V1500kVA