上海某電氣公司電能質量產品技術交流

電能質量產品技術交流

上海卓能電氣有限公司

吳志光

2008.10.6上海卓能電氣公司簡介

上海卓能電氣有限公司是專業(yè)從事電能質量產品研發(fā)、生產、銷售和服務為一體的民營高科技企業(yè)，是電能質量整體解決方案一流提供商。公司依托上海交通大學在電能質量控制領域20多年的技術積累、深厚的技術底蘊和國內的領先地位，以“打造電能質量行業(yè)第一品牌”為發(fā)展目標，擁有了具有自主知識產權的先進核心技術，建立了科學、完善的現(xiàn)代管理體制，現(xiàn)已成為國內電能質量行業(yè)技術領先廠家。目前，公司產品涵蓋有源電力濾波器、無源電力濾波器、混合型濾波補償裝置、FC、SVC等諧波治理及相關電能質量產品全面解決方案,并提供設計、制造、銷售、維修、技術咨詢等一條龍服務。公司在電力節(jié)能、高低壓電力濾波補償、諧波電網(wǎng)公害的檢測、分析、治理方面具有獨特技術的優(yōu)勢。公司營銷和服務網(wǎng)絡遍及全國，產品廣泛應用于電力、鋼鐵、汽車、造船、通訊、礦山、石油、化工、軌道交通、醫(yī)院、精密機械加工等領域。公司生產基地上海卓能電氣有限公司產品系列1、ZN-APF有源電力濾波裝置2、ZN-TSF低壓動態(tài)無功補償及諧波治理成套裝置3、ZN-SVC高壓動態(tài)無功補償及諧波治理成套裝置4、ZN-FC高壓無功補償濾波成套裝置5、ZN-TBB高壓線路無功補償成套裝置6、ZN-MK低壓無功補償成套裝置什么是電能質量

1、電能質量是衡量供電方為用電客戶供應的電力是否符合要求，以及用電客戶對供電方電網(wǎng)是否造成污染的指標體系，它直接影響著供、用電雙方的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。

2、電能質量一般是指電壓、電流的副值、頻率、波形等參量和國際或國內規(guī)定值得偏差。電能質量的內容1、公用電網(wǎng)諧波污染2、電壓偏差3、頻率偏差4、三相電壓不平衡5、電壓波動與閃變什么叫無功？電源能量與感性負載線圈中磁場能量或容性負載電容中的電場能量之間進行著可逆的能量交換而占有的電網(wǎng)容量叫無功，無功功率表達式如下：式中無功量的單位為Var（乏），線電壓的單位為V（伏），視在電流I單位為A（安）。無功電流示意圖1、紅色部分為有功電流2、藍色部分為無功電流有功電流無功電流什么是無功功率所謂無功功率通俗地講就是不消耗電能的用電設備所消耗的功率。比如把一只電容器接入交流電路中，電路就會對電容器進行充放電，這樣就引成電流，充電時電容器畜存電能，放電時電容器把電能又還給電源，這樣電容器這個用電設備本身并不消耗電能，然而它卻有功率（功率等于電壓乖以電流強度），這就是無功功率，電容器雖然不消耗電能，但是因為有電流，所以電力線路上會消耗電能（電線都有電阻），對供電的電源變壓器來說更是一種負擔，因為變壓器的容量（它能提供的功率）是有限的，無功功率會占用變壓器的容量，使正常供電受到限止。同樣，把一只電感器接入交流電路，也會產生無功功率。不過電容器使電流相位超前，而電感器使電流相位滯后，它們的作用正好相反，可以相互抵消。一般的用電設備都是電感性的，如工廠里的電動機，它會產生感性無功功率，不但使電力線白白消耗電能，增加電力線路的負擔，更是白白占用電源變壓器的容量，是非常有害的。這時在電動機上并聯(lián)電容器，使感性負載與容性負載的作用相互抵消，這對電力線路和變壓器來說就沒有無功功率的影響了。無功補償裝置說白了就是配套的電容器（由許多只電容器并聯(lián)而成），它由自動控制設備自動接入電路，既不會補償不足，也不會補償過頭。

無功及分類1、感性無功：電流矢量滯后電壓矢量90度，如：電動機、變壓器線圈、晶閘管變流設備等；2、容性無功：電流矢量超前電壓矢量90度，如：電容器、電纜輸配電線路、電力電子超前控制設備等；3、基波無功：與電源頻率相等的無功；4、諧波無功：與電源頻率不相等的無功。什么是無功功補償？無功補償：：指根據(jù)電網(wǎng)網(wǎng)中的無功功類型，人人為地補償償容性無功或感感性無功來來抵消線路路中的無功功功率。無功功率有有那些危害害：—無功功率不不做功，但但占用電網(wǎng)網(wǎng)容量和導導線截面積，造成成線路壓降降增大，使使供配電設備過載載，諧波無功使使電網(wǎng)受到到污染，甚甚至會引起起電網(wǎng)振蕩蕩顛覆。解決方案無功補償示示意圖用戶終端無無功就地補補償顯著提高配配網(wǎng)出力有功無功可利用空間間什么是動態(tài)態(tài)無功補償償？動態(tài)無功補補償根據(jù)電網(wǎng)中中動態(tài)變化化的無功量量實時快速速地進行補償。為什么要進進行無功功功率補償—是為了減小小供配電線線路中往復復交換的無無功功率，，提高供配配電線路的的利用率。。進行就地動動補的意義義是什么？？就地動補的的意義—是能將用電電設備至發(fā)發(fā)電廠全程程供配電設設備、線路路、都得到到補償，降降損節(jié)能效效果顯著，，特別是低低壓線路及及變壓器的的損耗大幅幅度降低，，企業(yè)和用用戶直接受受益。就地動補的有有功節(jié)能是什什么？就地動補的有有功節(jié)能—是減小供配電電設備線路損損耗，變壓器器損耗等一切無功功電流引起的的發(fā)熱功率。。這部分損耗功率Ps可由下式表達達：Ps=i2rΣ式中i為視在電流，，rΣ為供配電設備備線路電阻和和。使用就地動補補后線路損耗耗的節(jié)能比—補償后視在電電流的平方與與補償前視在在電流的平方之比。即：I22rΣ：I12rΣ式中I1為補償前視在在電流，I2為補償后視在電流，rΣ為供配電設備備線路電阻之之和。動補與靜補的的主要區(qū)別及及優(yōu)點靜補投切速度度慢，不適合合負載變化頻頻繁的場合，，容易產生欠欠補或者過補補償，造成電電網(wǎng)電壓波動動，損壞用電電設備；并且且有觸點投切切設備壽命短短，噪聲大，，維護量大，，影響電容器器使用壽命。。動補可對任何何負載情況進進行實時快速速補償，并有有穩(wěn)定電網(wǎng)電電壓功能，提提高電網(wǎng)質量量，無觸點零零電流投切技技術增加了電電容器使用壽壽命，同時具具備治理諧波波的功能。什么是諧波？？諧波指電網(wǎng)中非基基波（50Hz中國）的其他他頻率的電流或電壓，，如高次諧波波，諧波亦屬屬于無功類別別。諧波的危害—諧波是供配電電系統(tǒng)中的公公害，可造成成供配電線路，用電設設備發(fā)熱，產產生趨膚效應應，使電氣設設備、電動機產產生機械振蕩蕩。干擾無線線電設備不能能正常運行。電電網(wǎng)中諧波量量過大，可引引起電網(wǎng)振蕩蕩，造成電網(wǎng)顛覆覆的嚴重事故故。諧波的概念周期性非正弦弦波可以利用用傅立葉級數(shù)數(shù)分解為基波波和諧波兩部部分?；╢1——指頻率為F（中國為50Hz）的正弦波諧波fn——指頻率為F正整數(shù)倍的正正弦波諧波次數(shù)n——諧波頻率與基基波頻率的比比值（n=fn/f1)基波與三次諧波基波與五次諧波諧波的產生當正弦波電壓壓施加在非線線性負載上時時，電流就畸畸變?yōu)榉钦蚁也?，非正弦弦波電流在電網(wǎng)阻抗抗上產生壓降降，會使電壓壓波形也變?yōu)闉榉钦也?。。諧波的危害諧波電流和諧諧波電壓的出出現(xiàn)對公用電電網(wǎng)是一種污污染，同時它它使用電設備備所處的環(huán)境境惡化，也對對周圍的通訊訊系統(tǒng)和公用用電網(wǎng)以外的的設備造成危危害。其中對對設備壽命和和線損的影響響是逐漸積累累其效應的慢慢過程，一般般在一定時期期后才暴露，，因此很多問問題并不能及及早被發(fā)現(xiàn)。。近年來，各種種電力電子裝裝置的迅速普普及使公用電電網(wǎng)的諧波污污染日趨嚴重重，由諧波引引起的各種故故障和事故也也不斷發(fā)生，，諧波危害的的嚴重性也逐逐漸引起人們們的注意。以以下進行詳細細說明：諧波的具體影影響諧波對電網(wǎng)的的影響對旋旋轉轉電電機機影影響響對變變壓壓器器的的影影響響對電電容容器器組組的的影影響響并聯(lián)聯(lián)電電容容器器對對諧諧波波的的放放大大其它它影影響響諧波波對對電電網(wǎng)網(wǎng)的的影影響響諧波波電電流流在在電電網(wǎng)網(wǎng)中中的的流流動動會會在在線線路路上上產產生生有有功功功功率率損損耗耗，，雖雖然然諧諧波波電電流流與與基基波波電電流流相相比比所所占占比比例例不不大大，，但但諧諧波波頻頻率率高高，，導導線線的的趨趨膚膚效效應應使使諧諧波波電電阻阻比比基基波波電電阻阻增增加加很很多多，，因因此此諧諧波波引引起起的的附附加加線線路路損損耗耗增增大大，，增增大大線線損損，，降降低低安安全全。。對于于采采用用電電纜纜的的輸輸電電系系統(tǒng)統(tǒng)，，諧諧波波除除了了引引起起附附加加損損耗耗外外，，還還可可以以使使電電壓壓波波形形出出現(xiàn)現(xiàn)尖尖峰峰，，加加速速電電纜纜絕絕緣緣老老化化，，使使溫溫升升增增高高，，縮縮短短了了電電纜纜的的使使用用壽壽命命。。對旋旋轉轉電電機機影影響響由于于趨趨膚膚效效應應使使電電機機的的轉轉子子繞繞組組過過熱熱，，危危及及絕絕緣緣諧波波引引起起機機械械振振動動、、噪噪聲聲、、諧諧波波過過電電壓壓對變變壓壓器器的的影影響響諧波波電電流流流流入入變變壓壓器器，，增增加加了了變變壓壓器器的的銅銅損損和和鐵鐵損損，，隨隨著著頻頻率率的的提提高高，，趨趨膚膚效效應應更更加加嚴嚴重重，，鐵鐵損損也也更更大大。。有有可可能能引引起起變變壓壓器器的的局局部部嚴嚴重重過過熱熱。。當發(fā)發(fā)生生諧諧振振時時，，會會使使鐵鐵心心嚴嚴重重飽飽和和，，勵勵磁磁中中的的諧諧波波電電流流會會大大大大增增加加。。引起起變變壓壓器器的的噪噪聲聲對電電容容器器組組的的影影響響諧波波電電流流疊疊加加在在電電容容器器的的基基波波電電流流上上，，使使電電容容器器電電流流有有效效值值增增大大，，溫溫升升增增高高，，甚甚至至引引起起過過熱熱而而降降低低電電容容器器的的使使用用壽壽命命或或使使電電容容器器損損壞壞。。諧波電壓壓疊加在在電容器器基波電電壓上，，不僅使使電容器器電壓有有效值增增大，并并可能使使電壓峰峰值大大大增加，，使電容容器運行行中發(fā)生生的局部部放電不不能熄滅滅。這往往往是使使電容器器損壞的的一個主主要原因因。并聯(lián)電容容器對諧諧波的放放大：在工頻頻頻率下，，電容器器的容抗抗比系統(tǒng)統(tǒng)的感抗抗大得多多，不會會產生諧諧振。但但對諧波波頻率而而言，系系統(tǒng)感抗抗大大增增加而容容抗大大大減小，，達到諧諧振條件件，就可可能產生生并聯(lián)諧諧振或串串聯(lián)諧振振。使諧諧波電流流（諧波波電壓））放大幾幾倍甚至至數(shù)十倍倍。無功功功率補補償裝置置（電容容器直接接補償））投入后后，一些些供電設設備中的的電器件件（包括括變壓器器、電抗抗器、電電容器、、自動開開關、接接觸器、、繼電器器）經(jīng)常常損壞，，這就是是諧波電電流被電電容器直直接補償償引起的的諧波放放大后而而造成的的。其它影響響1、對開關關設備的的影響：：使開關關設備的的遮斷能能力降降低，，延緩甚甚至阻礙礙熄弧2、導致繼繼電保護護和自動動裝置的的誤動作作3、使電氣氣測量儀儀表不準準確4、對鄰近近的通信信系統(tǒng)產產生干擾擾諧波治理理措施簡簡介LC濾波器在在諧波波源附近近安裝若若干單調調諧及高高通濾波波支路，，以吸收收諧波電電流，可可以有效效的減小小諧波量量。出現(xiàn)現(xiàn)較早，，具有結結構簡單單、設備備投資少少、運行行可靠性性高、運運行費用用低等優(yōu)優(yōu)點，因因此至今今仍是應應用最多多的方法法。ZN-TSF型LC濾波器。。增加換流流裝置的的脈動數(shù)數(shù)是一種種較為積積極的做做法，可可以有效效的減小小諧波量量。采用高功功率因數(shù)數(shù)整流器器。有源電力力濾波器器

降低低裝置的的價格，，增大裝裝置的容容量，提提高系統(tǒng)統(tǒng)的可靠靠性。什么是無無源電力力濾波器器1、濾波電電路由無無源元件件（電阻阻、電容容、電感感）組成成。2、無源電電路中的的器件不不需要工工作電源源支持。。3、無源電電路中的的信號如如果沒有有外部信信號補充充最后將將衰減為為零。上海卓能能電氣有有限公司司生產的的無源電電力濾波波器什么是有有源電力力濾波器器1、濾波電路路不僅由由無源元元件，還還由有源源元件（（雙極型型管、單單極型管管、集成成運放））組成。。2、有源電電路就是是元件必必須有工工作電源源支持，，這里可可理解源源就是電電源。3、有源元元件定義義為可以以給外部部電路提提供大于于零的平平均功率率的元件件，而且且該平均均功率可可以持續(xù)續(xù)無限長長的時間間，這這時候可可理解源源就是有有源元件件提供的的信號源源。上海卓能能電氣有有限公司司生產的的有源濾濾波器ZN-APF無源電力力濾波器器的優(yōu)缺缺點一般無源源濾波指指通過電電感和電電容的匹匹配對某某次諧波波并聯(lián)低低阻（調調諧濾波波）狀態(tài)態(tài)，給某某次諧波波電流構構成一個個低阻態(tài)態(tài)通路。。這樣諧諧波電流流就不會會流入系系統(tǒng)。無無源濾波波的優(yōu)點點為成本本低，運運行穩(wěn)定定，技術術相對成成熟，容容量大。。缺點為為諧波濾濾除率一一般只有有60-70％，對基波的的無功補償也也是一定的。。

目前在在容量大且要要求補償細致致的地方一般般使用有源加加無源混合型型，即無源進進行大容量的的濾波補償，，有源進行微微調。無源電力濾波波器的特點無源濾波器具具有投資少、、效率高、結結構簡單、運運行可靠及維維護方便等優(yōu)優(yōu)點。由于無無源濾波器是是通過在系統(tǒng)統(tǒng)中為諧波提提供一并聯(lián)低低阻通路，以以起到濾波作作用，其濾波波特性是由系系統(tǒng)和濾波器器的阻抗比所所決定的。無源電力濾波波器的缺點1、濾波特性受受系統(tǒng)參數(shù)的的影響較大；；2、只能消除特特定的幾次諧諧波，而對某某些次諧波會會產生放大作作用；3、濾波要求和和無功補償、、調壓要求有有時難以協(xié)調調；4、諧波電流增增大時，濾波波器負擔隨之之加重，可能能造成濾波器器過載；5、有效材料消消耗多，體積積大。6、在濾波時都都有補償，如如系統(tǒng)本身功功率因數(shù)較高高，有可能會會產生過補。。有源電力濾波波器的優(yōu)缺點點有源濾波自身身就是諧波源源。其依靠電電力電子裝置置，在檢測到到系統(tǒng)諧波的的同時產生一一組和系統(tǒng)幅幅值相等，相相位相反的諧諧波向量，這這樣可以抵消消掉系統(tǒng)諧波波，使其成為為正弦波形。。有源濾波除除了濾除諧波波外，同時還還可以動態(tài)補補償無功功率率。其優(yōu)點是是反映動作迅迅速，濾除諧諧波可達到95％以上，補償償無功細致。。缺點為價格格高，容量小小。由于目前前國際上大容容量硅閥技術術還不成熟，，所以當前常常見的有源濾濾波容量不超超過600kvar。其運行可靠靠性也不及無無源。有源電力濾波波器的特點與無源濾波器器相比，有源源電力濾波器器具有高度可可控性、快速速響應性，不不僅能補償各各次諧波，還還可抑制閃變變、補償無功功，有一機多多能的特點，，其具體特點點如下：a.濾波特性不受受系統(tǒng)阻抗的的影響，可消消除與系統(tǒng)阻阻抗發(fā)生諧振振的危險；b.具有自適應功功能，可自動動跟蹤補償變變化著的諧波波。c.盡管有源電力力濾波器有著著無源濾波器器所不具備的的巨大技術優(yōu)優(yōu)勢，但目前前要想在電力力系統(tǒng)中完全全取代無源濾濾波器還不太太現(xiàn)實。這是是因為與無源源濾波器相比比較，有源電電力濾波器的的成本較高，，這一點是限限制其推廣使使用的關鍵。。高次諧波三相六脈波整整流電路有哪哪些高次諧波波—三相整流設備備含有5、7、11、13等次（6n±1）的高次諧波，，含量為基波波的1/5，1/7，1/11，1/13…1/（6n±1），高次諧波含量量為：即六相十二脈波波整流電路有有哪些高次諧諧波—六相十二脈波波整流電路含含有：11、13、23、25…（12n±1）次高次諧波波，高次諧波波電流含量是是：即ZN-TSF系列動補的的主要特點點用于低壓電電網(wǎng)，靠近近負載，采采用TSC（晶閘管投投切電容器器）動態(tài)無無功功率補補償技術，，晶閘管以以10ms速度直接將將電容器投投入電網(wǎng)，，實現(xiàn)了低低成本、高高效益。采用計算機機數(shù)字化控控制技術，，對三相對對稱或非對對稱供配電電線路中的的無功功率率進行實時時、動態(tài)跟跟蹤補償，，使功率因因數(shù)始終保保持在0.92以上。在電電網(wǎng)電壓高高低不同時時采用不同同的補償算算法以確保保不發(fā)生欠欠補償和過過補償。過過補償會引引起電網(wǎng)電電壓升高。。本技術可以以抵銷三相相非對稱負負載引起的的零序電流流和負序電電流，補償償后，三相相非對稱負負載和本裝裝置對電網(wǎng)網(wǎng)等效于三三相對稱負負載。本裝置的微微機故障自自診斷系統(tǒng)統(tǒng)可以對多多種故障進進行處理，，如過電流流、過電壓壓、電源缺缺相和相序序錯等，容容錯運行技技術的應用用，提高了了補償裝置置在無人值值守下的運行行可靠性。。ZN-TSF系列動補的的主要特點點本裝置的投投切時間為為10ms，系統(tǒng)動態(tài)態(tài)響應一般般工業(yè)型為為40ms，快速型為為30ms。電容投入入電網(wǎng)和退退出電網(wǎng)均均在電流過過零點，入入網(wǎng)電流為為正弦，確確保8421碼投切方式式對電網(wǎng)不不產生沖擊擊電流，保保證晶閘管管安全工作作，延長補補償電容器器運行壽命命。ZN-TSF系列動補治治理諧波的的指標治理五次諧諧波量50%以上；非標準設計計，可以對對各次諧波波進行治理理，達到國家標準準。適用場合—適用于如：：冶金、化化工、造紙紙等工礦企企業(yè)，及居居民生活小小區(qū)，商業(yè)業(yè)區(qū)域。ZN-TSF系列動補補補償量計算算公式—補償前和補補償后負載載容量不變變的情況下下：變壓器器容量為S，補償前功功率因數(shù)為為，，補償償后功率因因數(shù)要求提提高到，，那么補償容容量為—補償前和補補償后滿負負載容量的的情況下：：變壓器容容量為S，補償前功功率因數(shù)為為，，補償后功率率因數(shù)要求求提高到那么補償容容量為計算方法無功功率的計算算方法式中為視視在功率，，為為功功率因數(shù)角角。線路損耗的的計算公式式PS=I2rΣ式中I為視在電流流rΣ為供配電設設備線路內內阻和。變壓器的損損耗的計算算公式PB=rBI2式中I為視在電流流，rB為變壓器內內阻。計算方法諧振頻率的的計算公式式變壓器阻抗抗的計算公公式式中n為諧波次數(shù)數(shù)，為電電網(wǎng)角頻率率，LB為變壓器漏感，U2為變壓器二二次線電壓壓，UK為變壓器阻阻抗壓降比，，S為變壓器容容量。濾波器阻抗抗的計算公公式式中n為諧波波次數(shù)數(shù)，為為感性性無功功于容容性無無功容容量之比，，為為電網(wǎng)網(wǎng)角頻頻率。。計算補補償電電容的的容量量如何計計算安安裝ZN-TSF動補裝裝置后后的增增容容容量？？如何計計算安安裝ZN-TSF動補裝裝置后后的節(jié)節(jié)電量量？示例例例如：：某配配電的的一臺臺1000KVA/400V的變壓壓器，，當前變壓壓器滿滿負荷荷運行行時的的功率率因數(shù)數(shù)cos=0.75，現(xiàn)在需需要安安裝ZN-TSF動補裝裝置，，要求求將功功率因因數(shù)提高到到0.95，那么么補償償裝置置的容容量值值多大大？在在負荷不變變的前前提下下安裝裝ZN-TSF，動補補裝置置后的的增容容量為多多少？？若電電網(wǎng)傳傳輸及及負載載壓降降按5%計算，，其每小時時的節(jié)節(jié)電量量為多多少？？解答答補償裝裝置容容量=安裝ZN-TSF動補裝裝置前前的視視在電電流=安裝ZN-TSF動補裝裝置前前的有有功電電流=安裝ZN-TSF動補裝裝置后后視在在電流流降低低=安裝ZN-TSF動補裝裝置后后的增增容量量=增容比比=每小時時的節(jié)節(jié)電量量(度)動態(tài)無無功功功率補補償裝裝置的的功能能*抵消負負載產產生的的基波波無功功功率率*抵消消負載載產生生的諧諧波無無功功功率*解決決三相相不平平衡負負載的的平衡衡化問問題抵消負負載產產生的的基波波無功功功率率●感應異異步交交流電電動機機的功功率因因數(shù)：：cos=0.9~0.6●在中、、輕載載運行行時，，cos=0.8~0.4●在起、、制動動過程程中cos=0.4~0.2例如：：北京京造紙紙廠打打漿機機的電電動機機功率率為180KW，軟起起動時時，電電動機機的電電流達達到1500A，而采采用動動態(tài)無無功功功率補補償裝裝置后后，電電動機機的起起動電電流為為400A，并且且網(wǎng)壓壓跌落落由ΔU=60V下降為為ΔU=3V●變流裝裝置（（SCR）的功功率因因數(shù)：：cosΦΦ≈cosααα為整流流角●當αmax=300時，功功率因因數(shù)：：cosΦ≈≈cosα=0.866Q=50%S●當α=600時，功功率因因數(shù)：：cosΦ≈≈cosα=0.5Q=87%S●當起動動或低低速咬咬鋼時時，α≈800，功率率因數(shù)數(shù):cosΦΦ≈≈cosα=0.17；Q=98%S例如：：衡水水京華華焊管管廠在在軋鋼鋼車間間使用用變流流裝置置，采采用動動態(tài)無無功功功率補補償裝裝置（（2.4MVAR）后，，在整整個軋軋鋼過過程中中，功功率因因數(shù)始始終保保持在在0.95以上。。抵消負負載產產生的的諧波波無功功功率率--諧波無無功功功率主主要由由非線線性負負載產產生變流裝裝置（（SCR）產生生諧波波無功功，理理論證證明：：三相相全控控橋整整流逆逆變裝裝置，，六只只晶閘閘管對對稱觸觸發(fā)時時產生生6N±±1次諧波波，幅幅值為為十二相相變流流裝置置產生生12N±1次諧波波，幅幅值為為交流電電弧爐爐非對對稱產產生偶偶次諧諧波。。解決三三相不不平衡衡負載載的平平衡化化問題題※根據(jù)不不平衡衡三相相負載載理論論：三三相負負載電電流由由三相相平衡衡的正正序電電流和和三相相不平平衡的的負序序電流流及零零序電電流組組成。。（無無零線線的系系統(tǒng)無無零序序電流流）※如果系系統(tǒng)無無零序序電流流，通通常將將解決決三相相不平平衡負負載的的平衡衡化問問題歸歸結為為消除除三相相不平平衡負負載的的負序序電流流。※理論證證明：：三相相負載載電流流Ia、Ib、Ic中如果果沒有有無功功電流流，并并且零零序電電流為為零，，負序序電流流必然然為零零，即即三相相電流流對稱稱。那那么三三相不不平衡衡負載載的平平衡化化問題題就轉轉為各各相無無功電電流的的補償償問題題?！鶡o功功功率補補償裝裝置具具由從從變壓壓器輸輸出由由功電電流小小的相相抽取取一定定的由由功電電流，，送到到有功功電流流大的的相相上去去的作作用，，使變變壓器器輸出出個各各相對對負載載只輸輸送有有功電流，，其幅幅值為為原負負載總總有功功電流流的三三分之之一。?！?；；玻璃璃行業(yè)業(yè)、晶晶體制制造、、三相相供電電單相相使用用等都都是三三相不不平衡衡負載載，都都可以選選取無無功功功率補補償裝裝置解解決平平衡化化問題題。（（舉例例，成成都二二零八八廠負負載嚴嚴重非非對稱稱）動態(tài)無無功功功率補補償?shù)牡囊饬x義降低供供配電電系統(tǒng)統(tǒng)的損損耗提高供供配電電系統(tǒng)統(tǒng)的利利用率率（增增容））穩(wěn)定供供配電電系統(tǒng)統(tǒng)的網(wǎng)網(wǎng)壓動態(tài)無無功功功率補補償可可以降降低諧諧波電電流對對供電電系統(tǒng)統(tǒng)的破破壞作作用降低供供配電電系統(tǒng)統(tǒng)的損損耗供配電電系統(tǒng)統(tǒng)的損損耗于于供配配電系系統(tǒng)通通過的的總電電流的的平方方成正正比，，系統(tǒng)統(tǒng)總電電流下下降到0.707，損耗耗將下下降50%。例如：：一臺臺315KVA的供電電變壓壓器，，高峰峰負荷荷時，，電流流達到到額定定值，，功率率因數(shù)數(shù)cos1=0.7，如果果通過過無功功功率率補償償將功功率因因數(shù)提提高到到cos2=0.93問：A、改善善功率率因數(shù)數(shù)以后后，電電能損損耗下下降的的百分分數(shù)為為多少少？B、挖掘掘除變變壓器器容量量潛力力S為多少少？C、變壓器器及線線路每年年減少損損失為多多少？解：A將功率因因數(shù)cos1提高到cos2，那么最最大電流流將由I1下降到I2，因為負荷荷有功功功率不變變；∴S1·cos1=S2·cos2即I2=I1×損耗于電電流平方方成正比比，故其其下降值值為：B因為負荷荷有功功功率不變變∴S1·cos1=S2·cos2即S2=S1△S=S1-S2=315=78（KVA）C變壓器額額定輸出出時，自自身損耗耗在3%~5%左右，那那么變壓壓器每年年減少損損耗為；；365××24××315×4%×43.35%=47848（KW.h）根據(jù)華北北電管局局統(tǒng)計資資料，線線損耗一一般為5%，那么線線路每年年減少損損耗為：：365××24××315×0.75%×43.35%=41867（KW.h）注：動態(tài)態(tài)無功功功率補償償裝置的的有功節(jié)節(jié)能只是是降低了了補償點點至發(fā)電電機之間的供供配電的的損耗。。所以高高壓網(wǎng)側側的無功功補償不不能減少少低壓閥閥側的損損耗，亦亦不能使使低壓供供電變壓壓器的利利用率提提高，根根據(jù)最佳佳補償理理論，就就地動態(tài)態(tài)無功功功率補償償節(jié)能效效果最為為顯著。。提高供配配電系統(tǒng)統(tǒng)的利用用率（增增容）由于供配配電系統(tǒng)統(tǒng)中無功功功率的的存在，，使得功功配電系系統(tǒng)利用用率下降降至cosφ，當功配配電系統(tǒng)統(tǒng)功率因因數(shù)從cos1提高到cos2時，供配電系系統(tǒng)的增增容率=例1：某供電電系統(tǒng)通通過無功功功率補補償將功功率因數(shù)數(shù)由cos1=0.7提高到cos2=0.95；那么增容容率==35.7%例2：某一獨獨立的供供配電變變流系統(tǒng)統(tǒng)動態(tài)功功率因數(shù)數(shù)最低為為cos1=0.2，通過動動態(tài)無功功功率補補償將功功率因數(shù)數(shù)提高到到cos2=0.9那么動態(tài)態(tài)增容率率==350%由此可見見動態(tài)無無功功率率補償?shù)牡男Ч欠浅ｏ@著著。穩(wěn)定供配配電系統(tǒng)統(tǒng)的網(wǎng)壓壓供配電系系統(tǒng)的電電壓下降降是由于于系統(tǒng)內內阻抗上上的壓降降造成的的。供配配電系統(tǒng)統(tǒng)內阻抗抗一般可可以認為為是變壓壓器漏抗抗和系統(tǒng)統(tǒng)阻抗組組成，變變壓器漏漏抗一般般大于系系統(tǒng)阻抗抗，低壓壓遠距離離供配電電系統(tǒng)反反之。=+△△---------系統(tǒng)開路路電壓---------系統(tǒng)運行行電壓△--------系統(tǒng)電壓壓降---------系統(tǒng)視在在電流無功補償償穩(wěn)定系系統(tǒng)電壓壓分析1：負載為為純阻抗抗時,變壓器最最大輸出出電壓：：U=其中：當當變壓器器輸出為為額定電電流時，，UK=結論：負負載為純純阻性時時，變壓壓器輸出出電網(wǎng)U比變壓器器開路電電壓E由所降落落，但是是很小。。分析2：負載為為純感性性時，變壓器最最大輸出出網(wǎng)壓：：U=E-△U結論：負負載為純純感性時時，變壓壓器輸出出網(wǎng)壓U比變壓器器開路電電壓E有所降落落，最大大電壓降降落△U=分析3：負載為為純容性性時，變變壓器最最大輸出出網(wǎng)壓：：U=E+△U結論：負負載為純純容性時時，變壓壓器輸出出網(wǎng)壓U比變壓器器開路電電壓E有所升高高△U=穩(wěn)定網(wǎng)壓壓的方法法：提高功率率因數(shù)，，減少視視在電流流。改變△U的方向使使系統(tǒng)程程容性。。綜上所述述，動態(tài)態(tài)無功功功率補償償可以通通過對功功率因數(shù)數(shù)的調整整實現(xiàn)對對供配電電系統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)壓幅值值的控制制，例如如電弧的的動態(tài)無無功功率率的補償償動態(tài)無功功功率補補償可以以降低諧諧波電流流

對供供電系統(tǒng)統(tǒng)的破壞壞作用工業(yè)電網(wǎng)網(wǎng)向非線線性負載載供電，，不僅可可以基波波無功電電流，還還可以電電網(wǎng)供電電頻率的的整倍數(shù)數(shù)的諧波波無功電電流。諧諧波電流流的危害害有以下下幾個方方面：諧波電流流在變壓壓器磁路路中產生生附加高高頻渦流流鐵損，，使變壓壓器過熱熱，降低低了變壓壓器的功功率。諧波電流流趨膚效效應是導導線等效效截面變變小，增增加線路路損耗。。諧波電流流使供電電電壓產產生畸形形，影響響電網(wǎng)上上其他各各種電器器設備的的正常工工作，導導致自動動裝置的的誤動作作，儀表表計量不不準確。。諧波電流流對臨近近通訊系系統(tǒng)產生生干擾。。諧波電流流通過一一般補償償電容器器產生諧諧波放大大，造成成點容器器使用壽壽命縮短短，甚至至損壞。。諧波電流流會引起起公用電電網(wǎng)中局局部的并并聯(lián)諧振振和串聯(lián)聯(lián)諧振，，造成嚴嚴重事故故。電容直接接補償引引起的諧諧波放大大現(xiàn)象隨著電力力電子技技術的飛飛躍發(fā)展展，我國國的工礦礦企業(yè)中中大量的的使用以以晶閘管管為主要要開關器器件的整整流及變變頻設備備，這些些設備都都是產生生大量諧諧波的發(fā)發(fā)源地。。我們在在許多工工礦企業(yè)業(yè)中，經(jīng)經(jīng)常遇到到這樣的的情況，，無功功功率補償償裝置（（電容器器直接補補償）投投入后，，供電設設備中的的電器件件（包括括變壓器器、電抗抗器、電電容器、、自動開開關、接接觸器、、繼電器器）經(jīng)常常損壞，，這就是是諧波電電流被電電容器直直接補償償引起的的諧波放放大后而而造成的的。當＞＞或或＞＞時時，均均稱為n諧波電流流大。其其中：—n次諧波流流入變壓壓器的電電流—n次諧波流流入補償償電容器器的電流流—n次諧波源源電流電容直接接補償引引起的諧諧波放大大現(xiàn)象時時如何產產生的呢呢?當負載中中存在n次諧波電電流In時，補償償電容器器所在電電網(wǎng)上級級變壓器器流入諧諧波電流流Ibn，補償電電容器所所流入諧諧波電流流Icn，下面使使它們的的表達式式：Ibn=（1）Icn=（2）n——諧波次數(shù)數(shù)UK——上級變壓壓器短路路電壓比比λC——電容器靜靜補電力力與上級級變壓器器額定電電流比公式（1）和（2）表明當當Ibn和Icn大于負載載產生的的諧波電電流In時，所造造成的諧諧波放大大現(xiàn)象是是由于分分母的絕絕對值小小于1導致的。。當公式（（1）和（2）的分母母等于0時，對應應電容器器和變壓壓器漏抗抗并聯(lián)諧諧振，即即：λC=（3）這時諧波波放大倍倍數(shù)相當當大（理理論上無無窮大）），實際際上變壓壓器和電電容器流流入的諧諧波電流流時負載載諧波電電流的10~100倍，甚至至引起電電網(wǎng)諧振振顛覆。。例如對5次諧波，，當=0.06,C=67%時，即產產生5次并聯(lián)諧諧振。再再例如對對7次諧波，，當=0.06,C=34%時，即產產生7次并聯(lián)諧諧振。諧波放大大時，大大量的諧諧波電流流在電網(wǎng)網(wǎng)與補償償電容之之間往復復交換，，使包括括變壓器器放大是是動態(tài)無無功功率率補償設設計中要要考慮的的首要問問題L-C濾波器補補償，使使濾波器器對諧波波呈感性性綜上所述述，作為為諧波源源負載的的補償裝裝置對諧諧波呈容容性時必必然引起起諧波放放大，必必須用。。這是我我公司生生產TP-TFC系列動態(tài)態(tài)無功功功率補償償裝置與與市場上上其他補補償裝置置的根本本區(qū)別。。L-C濾波器的的諧振頻頻率為，，當電網(wǎng)網(wǎng)頻率時時，濾波波器呈容容性，用用于補償償負載感感性無功功功率。。對頻率率為的諧諧波有以以下兩種種情況：：當f<fn時，濾波波器呈容容性，如如果電網(wǎng)網(wǎng)上并聯(lián)聯(lián)對諧波波呈感抗抗的濾波波器，由由于變壓壓器漏抗抗的存在在，概率率波器對對頻率為為f的諧波呈呈放大作作用。當時，濾濾波器呈呈感性，，概率波波器對頻頻率為f的諧波器器濾波作作用。濾濾波效果果取決于于f和fn的接近程程度，如如果f=fn濾波器呈呈很小的的阻抗，，幾乎所所有的諧諧波量都都被濾波波器吸收收，而不不流入電電網(wǎng)。濾波器的的設計思思想選擇濾波波諧振頻頻率fn，fn接近要濾濾除的諧諧波頻率率，雖然然濾波效效果好，，但是由由于諧波波大量進進入補償償裝置，，將大大大提高補補償裝置置的成本本。選擇擇諧振頻頻率fn一般要根根據(jù)用戶戶對諧波波濾出的的要求，，解決好好濾除濾濾與成本本的矛盾盾。當諧振頻頻率fn確定出來來后，根根據(jù)公式式，，即L和C的乘積一一定。大大量的設設計選用用C大L小的原則則其好處處是電容容器較電電感器價價格便宜宜，同時時，提供供較大的的基波容容性無功功功率。。但是，，在一些些基波無無功功率率很小，，諧波較較大的場場合，就就需要C小L大的，這這樣當濾濾波器投投入后，，在濾除除諧波的的同時不不會出現(xiàn)現(xiàn)基波無無功功率率過補的的現(xiàn)象。。工業(yè)生產產中集中中典型的的非線性性負載的的諧波抑抑制方案案可控硅整整流器帶帶感性負負載二極管整整流器帶帶容性負負載交流電弧弧爐負載載可控硅整整流器帶帶感性負負載例如：直直流調速速系統(tǒng)；；交-交變頻調調速系統(tǒng)統(tǒng)；直流流電弧爐爐等。其其特點是是5次諧波量量的20%；7次諧波量量約占14%；11次諧波量約約占9%；13次諧波量約約占8%。對諧波濾濾除率要求求不嚴格的的場合可選選用我公司司生產的標標準無功功功率補償裝裝置。標準準無功功率率補償裝置置內部由若若干路按8421比例配置的的諧波濾波波器，每路路濾波對5次及5次以上諧波波均呈感性性，因而不不會產生諧諧波放大現(xiàn)現(xiàn)象。對諧諧波的電抗抗值隨投入入的基波無無功量的增增大而減小小，使濾波波效果變好好。換句話話說，單位位電容器流流入的諧波波量大量基基本一定，，投入的電電容器越多多，濾波的的效果越好好。這種標標準無功功功率補償裝裝置可以不不用事先測測量負載諧諧波電流實實際值。對對諧波濾除除率按國標標要求的場場合，就要要設計對諧諧波接近諧諧振的各次次濾波器。。這種濾波波器投入電電網(wǎng)可以吸吸收負載95%以上的諧波波電流。因因此必須根根據(jù)用戶提提供的最大大可能的諧諧波電流值值選擇電容容器及電抗抗器的電壓壓及電流參參數(shù)，所以以屬于非標標準設計二極管整流流器帶容性性負載典型的是電電壓變頻器器。其特點點是，只包包括5次及5次以上的諧諧波。并且且隨進線電電抗大小不不同，各次次諧波比重重也不同，，各次諧波波比重也不不同，但是是，高頻諧諧波含量往往往超過可可控硅整流流器帶感性性負載的情情況。這類類負載的另另一個特點點是功率因因數(shù)在0.97以上，基本本不需要補補償。當變變壓器所接接觸這類負負載外還有有較大的基基波無功功功率負載時時，可以采采用上述的的補償方案案，在補償償基波無功功功率的同同時，綠除除諧波電流流。如果變變壓器只接接這類負載載，就要設設計專用的的濾波裝置置，它能吸吸收較大的的諧波電流流，而輸出出基波容性性無功電流流較小，不不會出現(xiàn)過過補償現(xiàn)象象。這種濾濾波器由于于C小L大，因而成成本較高。。交流電弧爐爐負載其特點是2次、3次、4次、5次及6次諧波電流流含量較大大，為避免免諧波放大大，2次、3次、4次、5次、繼6次諧波器幾幾乎工作在在諧波狀態(tài)態(tài)，并且要要按客戶提提供的實際際諧波情況況設計個次次諧波濾波波器，屬于于非標準設設計，而且且目前針對對電弧爐閃閃變的問題題解決成本本很高，一一般用戶難難以承受。。動態(tài)無功功功率補償?shù)牡幕驹砝硐到y(tǒng)中基波波感性無功功的去除系統(tǒng)中諧波波感性無功功的去除三相不平衡衡負載平衡衡化系統(tǒng)中基波波感性無功功的去除利用同等電電壓的感性性電流與容容性電流方方向相反進進行抵消。。如果實現(xiàn)全全補償，系系統(tǒng)無功電電流等于零零。即：其中：Ic——容性補償電電流Iz——負載電流cosφ———功率因數(shù)工程方案兩兩大類a.TSC方案，對感感性負載系系統(tǒng)配置可可補償電容容器，使總總電流中無無功電流等等于零。通過調節(jié)補補償電容器器,使補償容性性電流為：b.TCR方案，對感感性負載系系統(tǒng)配置固固定補償電電容器，使使系統(tǒng)呈容容性，再配配置可調補補償電抗器器，使總電電流中無功功電流等于于零。通過調節(jié)補補償電抗器器，使補償容性性電流為：：系統(tǒng)中諧波波感性無功功的去除例如：5次諧波濾波波器，LC諧振頻率低低于250Hz為236Hz,此時LC阻抗Z對250Hz呈微感性，，而對50Hz呈容性，諧諧波濾波原原理實際上上變?yōu)榉至髁髟?，按按照分流公公式得知：：當Z=Zb時諧波電流流50%流入電網(wǎng)，，其余50%流入LC濾波器支路路，當Z=25%Zb時，諧波電電流20%流入電網(wǎng)。。注意：流入入電網(wǎng)的諧諧波電流與與流入LC濾波器的諧諧波電流之之和等于負負載諧波電電流，不產產生諧波放放大現(xiàn)象。。如果諧波濾濾波器的諧諧振點為270Hz,對5次諧波呈容容性，那么么將出現(xiàn)諧諧波放大現(xiàn)現(xiàn)象。電網(wǎng)諧波電電流等于負負載諧波電電流加上濾濾波器電流流，所以工工程上諧波波濾波器的的諧振點應應設計在低低于所要濾濾除的諧波波頻率。三相不平衡衡負載平衡衡化在無零序電電流的情況況下，可采采用分相補補償計算法法，使各相相無功電流流為零。使使三相系統(tǒng)統(tǒng)平衡化。。其中：電流流I、Ibq、Icq分別為電流流Iab、Ibc、Ica中的無功電電流；Zab、Zbc、Zca為無功元件件。當電流I為正值時，，Zab為容性元件件；反之，，Zab為感性元件件。當電流Ibc為正值時，，Zbc為容性元件件；反之，，Zbc為感性元件件。當電流Ica為正值時，，Zca為容性元件件；反之，，Zca為感性元件件。有零序電流流時，可采采用加裝感感性元器件件的方法，，進行平衡衡化。（根根據(jù)實際情情況，進行行非標設計計）工程方案的的比較靜態(tài)無功功功率補償電電容柜高壓壓側側RLC濾波波器器對對基基波波呈呈容容性性過過補補，，利利用用電電抗抗器器式式高高漏漏抗抗變變壓壓器器晶晶閘閘管管調調節(jié)節(jié)就地地改改變變電電容容器器及及諧諧波波治治理理補補償償方方式式TFC靜態(tài)態(tài)無無功功功功率率補補償償電電容容柜柜優(yōu)點點：：造造價價低低。。缺點點：：a.不是是合合負負載載急急劇劇變變化化的的工工況況；；b.對諧諧波波電電流流產產生生放放大大作作用用，，增增加加電電網(wǎng)網(wǎng)負負擔擔c.電容容器器容容易易損損壞壞。。高壓壓側側RLC濾波波器器對對基基波波呈呈容容性性過過補補，，利利用用電電抗抗器器式式高高漏漏抗抗變變壓壓器器晶晶閘閘管管調調節(jié)節(jié)優(yōu)點點：：a.調節(jié)節(jié)電電感感，，電電流流變變化化平平滑滑；；b.RLC濾波波器器，，濾濾波波效效果果好好；；c.無功功補補償償調調節(jié)節(jié)速速度度快快。。缺點點：：a.造價價昂昂貴貴，，不不適適合合應應用用在在低低壓壓系系統(tǒng)統(tǒng)；；b.產生生高高次次諧諧波波，，增增加加了了諧諧波波濾濾波波器器的的負負擔擔；；c.不能能解解決決低低壓壓用用戶戶負負載載非非對對稱稱問問題題；；d.不能能解解決決低低壓壓用用戶戶的的增增容容問問題題，，將將損損節(jié)節(jié)能能不不明明顯顯；；e.自身身損損耗耗大大（（５５％％～～８８％％）），，有有功功換換無無功功得得不不償償失失；；f.系統(tǒng)統(tǒng)諧諧波波振振蕩蕩問問題題（（解解決決振振蕩蕩是是國國際際上上的的難難題題，，目目前前只只有有增增加加系系統(tǒng)統(tǒng)阻阻尼尼損損耗耗；；g.高壓壓閥閥塔塔造造成成及及維維護護困困難難。。上海海卓卓能能電電氣氣公公司司TFC動態(tài)態(tài)無無功功補補償償及及諧諧波波治治理理裝裝置置案案例例分分析析太原原鋼鋼鐵鐵集集團團公公司司大連連某某船船廠廠四川川某某礦礦熱熱爐爐新疆疆準準東東某某泵泵房房廣東東聯(lián)聯(lián)鋼鋼核工工業(yè)業(yè)公公司司404廠首都都鋼鋼鐵鐵集集團團公公司司九寨寨溝溝某某酒酒店店寧波波卓卓成成化化纖纖公公司司一汽汽汽汽車車底底盤盤零零件件廠廠的的機機加加車車間間象山山振振宇宇造造船船廠廠太原原鋼鋼鐵鐵集集團團公公司司負載載特特點點：：不銹鋼鋼冷軋軋薄板板擴建建工程程冷軋軋廠1#、2#冷線酸酸洗槽槽電解解整流柜柜，一一臺2500KW變壓器器帶8臺整流流柜，，典型型6脈動可可控硅整整流電電源，，5，7，11，13次諧波波較大大，功功率因因數(shù)低低。治理措措施：：設備側側就地地動態(tài)態(tài)補償償基波波無功功，設設置5，7次濾波波回路路，補補償基基波無無功共共2000KVAR。因負負載變變化不不大，，采用用大容容量復復合投投切開開關。。效益簡簡析：：消除諧諧波干干擾；；降損損節(jié)能能；提提高配配變出出力大連某某造船船廠負載特特點：：此船船廠共共十個個變電電所，，10/0.4KV變壓器器累計計80余臺，，其中中焊機機、機機床、、天車車等負負載比比較多多，此此類負負載特特點是是諧波波含量量滿足足國標標，功功率因因數(shù)在在0.6左右，，沖擊擊性負負載較較多。。治理措措施：：使用用ZN-TSF-1-400A/250主柜一一臺，，ZN-T