無功補(bǔ)償及電網(wǎng)測試.ppt

1、無功補(bǔ)償及電網(wǎng)測試,攀鋼信息工程技術(shù)有限公司 自動(dòng)化分公司設(shè)計(jì)調(diào)試部,問題,什么是無功功率，它是怎樣產(chǎn)生的？ （在工廠中，無功功率主要是感性無功=電機(jī)） 無功功率為什么要進(jìn)行補(bǔ)償？怎么補(bǔ)償？ 目前無功補(bǔ)償方面有哪些主要的技術(shù)和產(chǎn)品？ 怎么進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)和選型？ 電網(wǎng)測試的目的是什么？其內(nèi)容包括哪些方面 ？我公司目前進(jìn)行電網(wǎng)測試的手段主要有哪些？,第一部分無功補(bǔ)償技術(shù),任意一兩端無源網(wǎng)絡(luò)如圖所示。設(shè)電壓和電流分別為 則瞬時(shí)功率 pr在一周期內(nèi)的平均值為 px在一周期內(nèi)的平均值為0。 Pr即為電路消耗的有功功率，用P表示； px這一部分電流不消耗有功功率，但它要占用電源的視在功率，即電源的

2、發(fā)電能力，其幅值為 ，該值定義為電路的無功功率Q。對于感性負(fù)載而言，這一部分電流是在電源與負(fù)載中的電感之間交換，用于建立磁場，儲(chǔ)存于電感中；而對于容性負(fù)載，它在電源與電容之間交換，用于建立電場，儲(chǔ)存于電容中。 ,1. 交流電路的無功功率,2. 無功功率的計(jì)算,有功功率是一個(gè)平均值，無功功率是一個(gè)交換功率的幅值。 在電路中將u（t）與I（t）的有效值之積定義為視在功率S， S=UI=P2+Q2 P=Scos Q=Ssin 功率因數(shù)PF= cos=P/S 感性無功符號(hào)為正，或者說感性負(fù)荷吸收無功功率。 容性無功符號(hào)為負(fù)，或者說容性負(fù)荷供給無功功率。 功率三角形：,3. 無功功率對電網(wǎng)的影響,無功功

3、率在電力網(wǎng)元件之間流動(dòng)，將會(huì)在電力網(wǎng)元件中引起電壓損耗和功率損耗，降低電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，增加電網(wǎng)的線損率。,3.1 無功負(fù)荷對電壓損耗的影響,3.2 無功負(fù)荷對電力網(wǎng)線損的影響,4. 無功補(bǔ)償,無功功率不能遠(yuǎn)距離輸送 有功功率損耗 電壓損耗 因此：需要就地設(shè)置除發(fā)電機(jī)外的其它無功電源以滿足系統(tǒng)電壓要求，稱：無功補(bǔ)償,5. 無功補(bǔ)償?shù)脑?補(bǔ)償前：Q，S，cos 補(bǔ)償容量：Qc 補(bǔ)償后：Q ，S，cos,6. 無功補(bǔ)償?shù)谋匾?工礦企業(yè)大量應(yīng)用三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，由于該種電機(jī)的特性，其額定功率因數(shù)不超過0.89，且隨著負(fù)載的降低，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)也隨之下降。一般工礦企業(yè)的功率因數(shù)為0.650.84。這

4、樣就有大量的無功功率（無功電流）在企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)中流動(dòng)，造成的有功損耗是非常大的，也增加了電網(wǎng)、變壓器的負(fù)荷。所以應(yīng)采取措施，改善企業(yè)中異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，節(jié)約電能。補(bǔ)償?shù)蛪簾o功負(fù)荷，不但可以減輕上一級電網(wǎng)的補(bǔ)償壓力，而且可以提高配電變壓器的利用率，改善用戶功率因數(shù)和電壓質(zhì)量，降低線損。,7. 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x,1）提高發(fā)供電設(shè)備效率 無功補(bǔ)償后，可使補(bǔ)償點(diǎn)以前的輸配電線路和變壓器中通過的無功電流減少，從而使線路和變壓器的供電能力增加。 2）降低有功損耗 3）提高供電電壓質(zhì)量 4）減少用電貼費(fèi),8. 無功補(bǔ)償技術(shù)分類,無功補(bǔ)償技術(shù)包括同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器（濾波器）、機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)投切電容器、靜止

5、無功補(bǔ)償裝置、有源濾波器等。,8.1 同步調(diào)相機(jī),同步調(diào)相機(jī)就是空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，通過改變勵(lì)磁電流的大小，可以控制它從電網(wǎng)中吸收無功功率或是輸出無功功率。它可以連續(xù)、快速地調(diào)整無功出力，對于保持與維護(hù)電力系統(tǒng)無功靜態(tài)穩(wěn)定的作用好。但是它價(jià)格較貴，有功損耗大，噪音大，運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用高，而且它沒有能力去穩(wěn)定沖擊性無功功率的變動(dòng)，更沒有能力消除高次諧波電流。,8.2 靜電電容器,8.3機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)投切電容器,電容器組投入瞬間有沖擊電流，會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)過電壓和過電流現(xiàn)象，投切時(shí)有火花，而且當(dāng)系統(tǒng)中有諧波存在時(shí)容易造成過諧振，對電容器的運(yùn)行壽命很不利，不能頻繁投切 。,8.4 靜止無功補(bǔ)償器（SVC）用

6、的最多。,是指凡是能夠以無機(jī)械傳動(dòng)部件而達(dá)到提供無功出力的裝置，它是由電容器和晶閘管等部件組合而成的,8.5 有源濾波器,向系統(tǒng)中注入與諧波源產(chǎn)生的諧波幅值相同單相位相反的諧波電流或電壓 使用可關(guān)斷的電力電子元件 造價(jià)高,電壓型有源濾波器 帶直流儲(chǔ)能電容器 采用電壓源逆變器 (VSI).,電流型有源濾波器 直流側(cè)采用電抗器 采用電流型逆變器 (CSI).,9. 靜止無功補(bǔ)償器分類,1） 可控飽和電抗器式靜補(bǔ)裝置CSR 2） 自飽和電抗器式靜補(bǔ)裝置SSR 3） 晶閘管控制電抗器式靜補(bǔ)裝置TCR，用的最多 4） 晶閘管投切電容器式靜補(bǔ)裝置TSC 5） 晶閘管控制電抗器和投切電容器的混合式靜補(bǔ)裝置

7、其中TCR和TSC響應(yīng)速度快、損耗小、控制靈活，可靠性高，在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。 有可控硅的地方，一定有諧波。 有電抗的地方，電流不會(huì)突變。,10. SVC技術(shù)所包含的類型,晶閘管控制SVC的結(jié)構(gòu)型式 (a)TCR (b)TSC (c)TSR (d)TCR/TSC (e)TCT,11. TCR裝置的典型接線和特性,TCR裝置典型應(yīng)用線路,帶電容器的TCR輸出特性,12. TSC裝置的典型接線和特性,TSC型靜補(bǔ)裝置基本電路圖,TSC輸出特性,主回路中串聯(lián)電抗器的作用： 抑制浪涌電流 濾除系統(tǒng)中的部分諧波,13. 補(bǔ)償容量計(jì)算（1）計(jì)算中隱含了電容計(jì)算，就是根據(jù)其算出的,已知： 視在功率S（

8、變壓器容量） 目前功率因數(shù)PF 補(bǔ)償后要達(dá)到的功率因數(shù)： PF 補(bǔ)償容量QC：,14. 補(bǔ)償容量計(jì)算（2）計(jì)算中隱含了電容計(jì)算，就是根據(jù)其算出的,已知： 有功功率P（負(fù)荷功率） 目前功率因數(shù)PF 補(bǔ)償后要達(dá)到的功率因數(shù)： PF 補(bǔ)償容量QC：,第二部分電網(wǎng)測試,電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)供應(yīng)到用戶受電端的電能品質(zhì)的優(yōu)劣 程度。通常用電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量來衡量。 衡量指標(biāo)： 供電頻率允許偏差 供電電壓允許偏差 供電電壓波動(dòng)和閃變 供電三相電壓允許不平衡度 供電電壓正弦波形畸變率,1. 電能質(zhì)量,非線性負(fù)荷 諧波源 閃變源 各種瞬變過程 不同的變流裝置,2. 電能質(zhì)量問題的根源,3. 電能質(zhì)量問題的分類（1

9、）,電壓質(zhì)量問題：影響用戶設(shè)備正常運(yùn)行的不理想的系統(tǒng)電壓 閃變 瞬時(shí)過電壓、跌落 諧波、畸變 各相電壓不平衡等 電流質(zhì)量問題：電力電子設(shè)備等非線性負(fù)荷給電網(wǎng)帶來的電流畸變 流入電網(wǎng)的諧波電流 無功、不平衡負(fù)荷電流 低頻負(fù)荷變化造成的閃爍等,4. 電能質(zhì)量問題的分類（2）,穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題以波形畸變?yōu)樘卣?，主要包括諧波、間諧波、波形下陷以及噪聲等； 動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題通常以頻譜和暫態(tài)持續(xù)時(shí)間為特征，分脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)兩大類。 主要體現(xiàn)為電壓質(zhì)量問題 電壓跌落占其中很大的比例,幾種動(dòng)態(tài)電壓質(zhì)量問題的示意圖波形,5. 電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問題,電力系統(tǒng)元件存在的電能質(zhì)量問題 用電負(fù)荷存在的電能質(zhì)量問

10、題,5.1. 電力系統(tǒng)元件存在的電能質(zhì)量問題,電力系統(tǒng)元件存在的電能質(zhì)量問題 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波 變壓器勵(lì)磁電流產(chǎn)生的諧波 直流輸電產(chǎn)生的諧波 輸電線路對諧波的放大作用 變電站并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置對諧波的影響 大的諧波用戶產(chǎn)生的諧波沒有得到很好的治理（特別是電氣化鐵道） 大量小用戶和民用負(fù)荷產(chǎn)生的諧波不經(jīng)治理直接注入系統(tǒng) 系統(tǒng)變電站的補(bǔ)償電容器串聯(lián)電抗器參數(shù)的選擇不合理,5.2. 用電負(fù)荷存在的電能質(zhì)量問題產(chǎn)生諧波的負(fù)荷,產(chǎn)生諧波的負(fù)荷 各類采用直流或交流變流器傳動(dòng)的軋鋼機(jī)、軋管機(jī)、壓延機(jī)負(fù)荷； 采用整流器供電的直流電弧爐負(fù)荷； 采用交流供電的交流電弧爐負(fù)荷； 整流供電的電解負(fù)荷； 電氣化鐵道機(jī)車

11、負(fù)荷； 城市的地鐵、電車； 各類交直流電源； 各類電焊機(jī)、縫焊機(jī)負(fù)荷； 計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、日光燈、充電器等,5.3. 用電負(fù)荷存在的電能質(zhì)量問題引起無功沖擊和電壓波動(dòng)的負(fù)荷,引起無功沖擊和電壓波動(dòng)的負(fù)荷 各類采用直流或交流變流器傳動(dòng)的軋鋼機(jī)、軋管機(jī)、壓延機(jī)負(fù)荷； 采用整流器供電的直流電弧爐負(fù)荷； 采用交流供電的交流電弧爐負(fù)荷； 各類電焊機(jī)、縫焊機(jī)負(fù)荷； 頻繁啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷,5.4. 用電負(fù)荷存在的電能質(zhì)量問題產(chǎn)生電壓閃變的負(fù)荷,產(chǎn)生電壓閃變的負(fù)荷 交流供電的交流電弧爐 直流供電的直流電弧爐 電焊機(jī),6. 典型非線性負(fù)荷的電能質(zhì)量特性,整流電源與直流傳動(dòng),交流電弧爐負(fù)荷 無功沖擊特性 諧波特性

12、電壓閃變特性 負(fù)序特性 運(yùn)行特性 電爐額定運(yùn)行工況下一相斷電流，只有兩相電極有電流； 一相電極處于正常運(yùn)行，另兩相電極發(fā)生短路。 實(shí)測表明，電弧爐運(yùn)行過程中產(chǎn)生的負(fù)序電流可達(dá)其額定電流的40%左右,直流電弧爐 無功沖擊特性 諧波特性 電壓閃變特性 負(fù)序特性 運(yùn)行特性 三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少； 諧波分量減少； 隨著整流器相數(shù)的增加，諧波的頻譜向高次方向移動(dòng)； 產(chǎn)生的無功功率沖擊略為同容量交流電弧爐的50% ； 直流電弧比交流電弧更加穩(wěn)定，因此，直流電弧爐引起的電壓閃變較小,循環(huán)變流器（交交變頻器）負(fù)荷 無功沖擊特性 諧波特性 運(yùn)行特性,7. 電網(wǎng)電能質(zhì)量測試手段,測試方法： 以一定的采樣頻率記錄一段時(shí)間電壓、電流數(shù)據(jù) 軟件分析 得出結(jié)論,8. 測試工具,電力錄波儀： 型號(hào)：H8861 通道數(shù)：32 最大測試電壓：DC500V 最大測試電流：AC500A 最高采樣頻率：100MHz 存儲(chǔ)容量：由存儲(chǔ)卡決定 功能：手動(dòng)