供電技術(shù)6電能質(zhì)量ppt課件

1、第6章 供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償內(nèi)容提要：本章主要引見工廠供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量問題，首先引見了電壓的偏向及其調(diào)理，然后引見電壓動搖和閃變及其抑制以及高次諧涉及其抑制的問題，最后引見了供電系統(tǒng)的三相不平衡第一節(jié) 電能質(zhì)量概述第二節(jié) 電壓偏向及其調(diào)理第三節(jié) 電壓動搖和閃變及其抑制第四節(jié) 高次諧涉及其抑制第五節(jié) 供電系統(tǒng)的三相不平衡第六節(jié) 供電系統(tǒng)的無功功率補償?shù)?章 供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量于無功補償?shù)谝还?jié) 電能質(zhì)量概述 一、電能質(zhì)量問題 電能質(zhì)量是指電氣設(shè)備正常運轉(zhuǎn)所需求的電氣特性，任何導(dǎo)致用電設(shè)備缺點或不能正常任務(wù)的電壓、電流或頻率的偏向都屬于電能質(zhì)量問題。 二、理想的電能質(zhì)量 在三相電力系統(tǒng)中，

2、理想的電能質(zhì)量是：系統(tǒng)頻率恒為額定頻率；三相電壓波形是三相對稱的、幅值恒為額定電壓的正弦波形；三相電流波形是三相對稱的正弦波形；供電不延續(xù)。 三、電能質(zhì)量規(guī)范 電能質(zhì)量規(guī)范是保證電網(wǎng)平安經(jīng)濟運轉(zhuǎn)、維護電氣環(huán)境、保證電力用戶正常運用電能的根本技術(shù)規(guī)范，是實施電能質(zhì)量監(jiān)視管理、推行電能質(zhì)量控制技術(shù)、維護供用電雙方合法權(quán)益的法律根據(jù)。我國曾經(jīng)公布的電能質(zhì)量規(guī)范有：GB 12325-2003、GB 12326-2000、GB/T 14549-1993、GB/T 15543-1995、GB/T 15945-1995、GB/T 18481-2001。四、影響電能質(zhì)量的要素 電壓質(zhì)量是電能質(zhì)量的中心。影響電

3、壓質(zhì)量的主要要素有：負荷無功功率或無功功率變化量；電網(wǎng)短路容量或電網(wǎng)等效電抗。負荷無功功率或無功變化量越大，對電壓質(zhì)量的影響越大；電網(wǎng)短路容量越大，那么負荷變化對電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響越小。 無功功率補償既是電網(wǎng)節(jié)能降耗的措施，也是改善電網(wǎng)電能質(zhì)量的措施之一。五、改善電網(wǎng)電能質(zhì)量的措施第二節(jié) 電壓偏向及其調(diào)理 一、電壓偏向的含義 由于變壓器分接頭選擇而引入的電壓偏向量可按下式進展計算： 電壓偏向是指電網(wǎng)實踐電壓與額定電壓之差對額定電壓的百分數(shù)，即 產(chǎn)生電壓偏向的主要緣由是正常的負荷電流或缺點電流在系統(tǒng)各元件上流過時所產(chǎn)生的電壓損失所引起的。 實踐電壓偏高或偏低，對運轉(zhuǎn)中的電氣設(shè)備會呵斥不良影響。

4、二、變壓器對電壓偏向的影響 變壓器中的電壓損失按式計算： 當(dāng)變壓器一次側(cè)分接頭所加電壓為額定電壓時,由變壓器本身所產(chǎn)生的總電壓偏向量為 變壓器負載時二次側(cè)電壓為： 三、電壓偏向的計算指定地點E的電壓偏向可由下式計算: 四、電壓偏向的調(diào)理 GB12325-1990中規(guī)定，供電部門與用戶的產(chǎn)權(quán)分界處或供用電協(xié)議規(guī)定的電能計量的最大允許電壓偏向應(yīng)不超越： 35kV及以上供電電壓：電壓正、負偏向絕對值之和為10%； 10kV及以下三相供電電壓：7%； 220V單相供電電壓：+7%，-10%。 一電壓調(diào)理的方式 對中樞點的電壓進展監(jiān)視和調(diào)理。 中樞點調(diào)壓方式：常調(diào)壓：不論中樞點的負荷怎樣變動，都要堅持中

5、樞點的電壓偏 差為恒定值；逆調(diào)壓：在最大負荷時，升高母線電壓，在最小負荷時，降低母 線電壓。二電壓調(diào)理的方法 對于電力用戶的供配電系統(tǒng)，電壓偏向調(diào)理主要以下兩方面入手。1. 減小線路電壓損失 2. 合理選擇變壓器的分接頭合理地減少系統(tǒng)的阻抗，減少系統(tǒng)的變壓級數(shù)；盡量堅持系統(tǒng)三相平衡；使高壓線路深化負荷中心；采用多回路并聯(lián)供電；設(shè)置無功補償安裝等。 第三節(jié) 電壓動搖和閃變及其抑制 電壓動搖是指電壓在系統(tǒng)電網(wǎng)中作快速短時的變化。電壓動搖值，以用戶公共供電點的相鄰最大與最小電壓方均根值之差對電網(wǎng)額定電壓UN的百分值表示，即 電壓動搖是由于負荷急劇變動的沖擊負荷所引起。影響電氣設(shè)備的正常任務(wù)。 一、電

6、壓動搖和閃變的根本概念 閃變是指人眼對燈閃的客觀覺得。引起燈光照度閃變的動搖電壓，稱為閃變電壓。 二、電壓動搖值的估算 1當(dāng)知三相負荷的有功和無功功率變化量P和Q時，那么可按下式計算： 式中，R、X分別為電網(wǎng)的等值電阻和電抗。 2在高壓電網(wǎng)中，由于XR ，因此可按下式計算： 三、電壓動搖和閃變的抑制 抑制電壓動搖和閃變的主要措施有：采用合理的接線方式，對負荷變化猛烈的大型設(shè)備，采用公用線或公用變壓器供電；提高供電電壓；減少電壓損失；增大供電容量；減少系統(tǒng)阻抗；添加系統(tǒng)的短路容量等方法，對抑制電網(wǎng)的電壓動搖和閃變能起到良好的作用。在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，也可以在電壓動搖嚴重時減少、甚至切除引起電壓動搖的負

7、荷。 另外為了減少無功功率沖擊引起的電壓閃變，國內(nèi)外普遍采用一種靜止無功功率補償安裝SVC進展無功功率補償。這種安裝在調(diào)理的快速性、功能的多樣性、任務(wù)的可靠性、投資和運轉(zhuǎn)費用的經(jīng)濟性等方面具有顯著的優(yōu)點。 靜止無功補償器由特殊電抗器和電容器組成，有的是兩者之一為可控的，有的是兩者都是可控的，是一種并聯(lián)聯(lián)接的無功功率發(fā)生器和吸收器。近年來，電力系統(tǒng)中主要運用的靜止補償器有自飽和電抗器型簡記為SR和可控硅控制電抗器型(簡記為TCR)兩種。第四節(jié) 高次諧涉及其抑制 一、高次諧波的產(chǎn)生與危害 諧波對幾乎一切銜接于電網(wǎng)的電氣設(shè)備都有損害，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生諧波損耗，使設(shè)備過熱以及諧波過電壓、加速設(shè)備絕緣老化

8、等。諧波對繼電維護、電能計量精度等也有影響 、諧波還對通訊質(zhì)量有影響。 諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整倍數(shù)，也稱為高次諧波。 系統(tǒng)中的主要諧波源可分為兩大類：含半導(dǎo)體非線性元件的諧波源；含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源。 如在系統(tǒng)和用戶中存在諧波干擾，將會使系統(tǒng)中的電壓和電流發(fā)生畸變。供電系統(tǒng)中的諧波源主要是諧波電流源，諧波電流經(jīng)過電網(wǎng)將在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生諧波電壓降，從而導(dǎo)致諧波電壓的產(chǎn)生。二、 諧波的評價估算 第h次諧波電壓含有量和第h次諧波電流含有率按下式計算： 諧波電壓總含量UH調(diào)和波電流總含量IH按下式計算： 式中，Uh為第h次諧波電壓方均根值； U1為基波電壓方均

9、根值； Ih第h次諧波電流方均根值；I1為基波電流方均根值。 電壓總諧波畸變率THDu和電流總諧波畸變率THDi按下式計算： 諧波電壓限值及諧波電流允許值的規(guī)定值可參考GB/T14549-1993。三、并聯(lián)電容器對諧波的放大作用 在供電系統(tǒng)中，并聯(lián)電容器作為無功補償設(shè)備已得到了廣泛的運用。系統(tǒng)中的電容器，一方面由于其諧波阻抗小，系統(tǒng)高次諧波電壓會在其中產(chǎn)生明顯的高次諧波電流，使電容器過熱，嚴重影響其運用壽命；同時電容器的切入運用也能夠引起系統(tǒng)諧波嚴重放大。 對于整流安裝，hmin=5，可取XLR=(56)% XC ，對于含有三次諧波的系統(tǒng)，可取XLR=(1213)% XC 。 在含有諧波的供電

10、系統(tǒng)中，應(yīng)留意適中選擇其電容器的參數(shù)，防止其出現(xiàn)過電流和過電壓，同時兼顧無功補償?shù)囊蠛拖C波放大，可在電容器支路串聯(lián)電抗器，經(jīng)過選擇電抗器值使電容器回路在最低次諧波頻率下呈現(xiàn)出感性如下圖。四、高次諧波的抑制高次諧波的抑制方法： 1添加整流安裝的相數(shù)2裝設(shè)無源電力諧波濾波器 無源電力諧波濾波器由電力電容器，電抗器和電阻器按一定方式銜接而成。 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)有源電力濾波器 有源電力濾波器分并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，實踐運用中多為并聯(lián)型。 并聯(lián)型有源電力濾波器是一種向電網(wǎng)注入補償諧波電流，以抵消負荷所產(chǎn)生的諧波電流的濾

11、波安裝，其主要電路由靜態(tài)功率變流器逆變器構(gòu)成，故具有半導(dǎo)體功率變流器的高可控性和快速呼應(yīng)性。 諧波電流的補償 第五節(jié) 供電系統(tǒng)的三相不平衡 一、根本概念：在三相供電系統(tǒng)中，當(dāng)電流和電壓的三相相量間幅值不等或相位差不為1200時，那么三相電流和電壓不平衡。 三、危害：三相不平衡對供用電設(shè)備將帶來危害。1感應(yīng)電動機：負序電壓在電動機中產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩從而降低了電動機的有用輸出轉(zhuǎn)矩；負序電壓產(chǎn)生負序電流。2變壓器：變壓器容量不能充分利用。3)變流安裝：整流安裝會產(chǎn)生較大的非特征諧波，進一步影響電能質(zhì)量。 二、緣由：供電系統(tǒng)的三相不平衡主要是由三相負荷不對稱所引起的。電流和電壓不平衡景象有短時的一相不對稱

12、短路，斷線等，也有繼續(xù)的一相非對稱運轉(zhuǎn)方式；以及非對稱負荷等。 五、三相不平衡的補償：首先將單相負荷平衡地分布于三相中，同時要思索到用電設(shè)備功率因數(shù)的不同，盡量兼顧有功功率與無功功率均能分布。在低壓系統(tǒng)中，各相安裝的單相用電設(shè)備其各相之間容量最大值與最小值之差不應(yīng)超越15%。 四、三相不平衡度： 三相不平衡程度通常用不平衡系數(shù)表示。 式中，U%、 I%表示電壓及電流的不平衡系數(shù)；U1、U2和I1、I2表示正、負序電壓和正、負序電流。第六節(jié) 供電系統(tǒng)的無功功率補償 一、功率因數(shù)定義 1瞬時功率因數(shù) 監(jiān)測負荷用。 2平均功率因數(shù) 調(diào)整電費用。 3最大負荷時的功率因數(shù) 確定需求無功補償容量用。 二、無功補償容量確實定 QN.C=QcQc Pc(tan-tan) QN.C 穩(wěn)態(tài)無功功率補償設(shè)備，主要有同步補償機和并聯(lián)電容器自愈式。 三、無功補償安裝的選擇 低壓并聯(lián)電容器安裝根據(jù)負荷變化相應(yīng)自動循環(huán)投切的電容器組數(shù)，在無功補償容量QN.C確定后可根據(jù)選定的單組容量qNC來選擇： 動態(tài)無功功率補償設(shè)備SVC用于急劇變動的沖擊負荷如煉鋼電弧爐、軋鋼機等的無功補償。 四、無功補償安裝的裝設(shè)位置 在用戶供電系統(tǒng)中，有三種方式：高壓集中補償、低壓集中補償和分散就地補償個別補償。 例某用戶10kV變電所低壓計算負荷為800kW580kvar。假設(shè)欲使低壓側(cè)功率因