电能质量技术讲座稿.ppt

1,电能质量技术讲座稿,二零一一年九月,上海韦欧韦滤波设备有限公司,2,内容,电能质量概述,谐波的概念,谐波的产生,谐波的危害,谐波的治理,总结,3,一.电能质量概述,概述 电能质量关系到电力系统及其电气设备安全 运行和效率；关系到节能降耗；关系到生产和生活 以及国民经济的效益,4,电能质量问题 指供电和用电质量的好坏，与电能质量有关的有：,电压、电流的频率,稳态过电压、欠电压及电压波动,闪变,幅度暂低、暂高、短时中断,波形和对称度 三相不对称 谐波 暂态脉冲 暂态振荡,5,产生电能质量问题的原因：,干扰性负荷 电弧炉、整流器、单相负荷及各种电源的变换设备等,雷电、外力破坏,配电设备故障、电容器投切、线路切换等,6,电能质量有关国家标准：,供电电压允许偏差(gb12325-2008),电压允许波动和闪变(gb12326-2008),公用电网谐波(gb/t14549-1993),三相电压允许不平衡度(gb/t15543-2008),电力系统频率允许偏差(gb/t15945-2008),暂态过电压和瞬态过电压(gb/t18481-2001),公用电网间谐波(gb/t24337-2009),7,二.谐波的基本概念,谐波的定义 正弦波电压施加到非线性负载，产生非正弦波电流，非正弦波电流在电网阻抗上产生压降，使得电网电压波形也形成非正弦波形，对非正弦波进行傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量称为基波，频率大于工频的分量称为谐波。,非正弦波的组成,任何频率“f”的周期信号，无论它的波形是什么，都可以作为以下的总和被表现：,频率f的与工频相同正弦分量，被称为基波（h1）,频率大于工频的正弦分量，被称为谐波（hn）,dc(直流)分量（如果可用）,8,例：,线性负载 如果一个负载产生的电流与电源电 压有相同的波形，则它被称为是 “线性的”。这样的电流没有谐波分量 。这样的负载的例子：电热器中的 电阻器，稳态条件下的电感负载 （电动机，变压器等）,谐波由非线性负载产生,9,非线性负载 如果一个负载产生的电流与电源电 压没有相同的波形，则它被称为是 “非线性的”。这样的电流有高谐波分 量。谐波频谱取决于负载的类型。 例如：开关电源，整流电源，电弧 炉等,谐波的次数和频谱,次数： 谐波次数定义为谐波频率等于基波频 率的倍数。 例：对于50hz的基波，第3次谐波的 频率是3 x 50 = 150 hz。,10,频谱： 信号的频谱是作为不同的谐波各自频 率的功能显示它们的振幅的图。,三.谐波产生,主要谐波源设备：,变速传动装置（包括交流、直流）,晶闸管控制设备(如：整流器，照明控制系统的亮度调节）,固定式换流器（ups不间断电源）,电弧炉,电焊机,大建筑物中的照明,饱和电抗器（变压器）,11,变速传动装置（交流） 3相负载主要产生5，7，11，13次 谐波电流 电流是不稳定的,谐波电流是 s=23kva thdi=124%,谐波频谱 81%h5,74%h7,42%h11, .,12,整流器等： 3相负载主要产生5，7，11，13次 谐波电流,谐波电流是 s=122kva thdi=30%,谐波频谱 28%h5,5%h7,6%h11, .,13,电焊机： 单相负载 有较高3次谐波含量的电流,谐波电流是 is=341a thdi=58%,谐波频谱 56%h3,9%h5,9%h7, .,14,照明（荧光灯）： 单相负载 有较高3次谐波含量的电流,谐波电流是 s=22kva,谐波频谱 51%h3,11%h5,8%h9, .,15,四.谐波的危害,对输线路的影响 高分子材料的热老化方程为： lgr = a + b/t,16,对变压器的影响 负荷电流含有谐波时，将在三个方面引起压器发热 的增加:,均方根值电流增加,涡流损耗,铁芯损耗,若变压器正常的绝缘寿命为20年，由于谐波引起附加的温升与变 压器绝缘寿命的对应表为：,对变压器的影响 负荷电流含有谐波时，将在三个方面引起压器发热 的增加:,17,对电容器的影响,电力谐波和电容器之间的作用是相互的，它不仅在电容器中产生额外的电力损耗，而且可能与电容器一起产生串联或并联谐振。,在电容器的作用下，谐波电流可以被放大25倍，而在谐振时可达30倍以上。谐振引起的过电压和过电流会大大增加电容器的损耗和过热，这往往导致电容器的损坏。,18,对继电保护及自动化装置的影响,谐波对继电保护的影响主要表现为使继电器动作特性畸变 或效果降低，其后果常是保护装置的拒动或误动。,目前，计量中采用静电感应式电能表是按工频(基波50hz) 纯正弦交流额定工况设计制造的。存在电力谐波时，基波 电流和谐波电流都会在电能表转盘上产生涡流，因而谐波 存在会影响计量的准确性。,对电能表的影响,19,五.谐波的治理,谐波治理的目的： 降低电网系统中电压和电流的畸变率，避免谐波电压对电网 中用电设备造成的危害，保证用电设备的正常运行，延长用电设备的使用寿命。,谐波治理的设备： 无源滤波装置 有源滤波装置 滤波型动态无功补偿装置,无源滤波装置,基本原理： 由电容器、电抗器和电阻器配合组成的滤波器，与谐波源并联，对某次特定频率的谐波产生吸收和滤除作用；还可兼顾无功补偿的需要。,20,无源滤波的分类:,单调谐滤波器； 高通滤波器； 双调谐滤波器；,无源滤波装置的优点:,结构简单； 容易实现； 便于维护； 成本较低等；,图样,1：控制器 2：真空接触器 3：连接铜排 4：电抗器 5：电容器,21,无源滤波的缺点:,单调谐滤波器的谐振频率会因电容、电感参数的偏差或变化而改变； 电网频率会有一定波动，这将导致滤波器失谐； 电网阻抗变化对单调谐滤波器的滤波效果有较大影响； 更为严重的是，电网阻抗与滤波装置有发生并联谐振的可能；,22,图样,有源滤波装置,它是一种用于动态抑制谐波，且可以补偿无功的电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波及变化的无功进行补偿，可克服无源电力滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。是一种主动型的控制装置。,23,基本原理图,24,有源滤波器的分类:,并联型； 串联型； 混合型有源滤波装置和无源滤波装置混合；,并联型有源滤波装置：,25,安装并联型有源滤波装置的非线性负载系统:,26,串联型有源滤波装置原理简图:,通常用于补偿电压型的谐波源 可等效为一个谐波电压源 解决电压波形问题,27,混合型有源滤波装置和无源滤波装置混合,28,安装混合型滤波装置的非线性负载系统：,29,有源电力滤波器的特点：,a.实现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应；,b.可同时对谐波和无功进行补偿，且补偿无功的大小可做到连续节；,c.补偿无功时不需贮能元件；补偿谐波时所需贮能元件容量也不大；,d.即使补偿对象电流过大，电力有源滤波器也不会发生过载，并能正常发挥补偿作；,e.受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振；,f.能跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响；,g.既可对一个谐波和无功源单独补偿，也可对多个谐波和无功源集中补偿。,30,电力电容器作为无功功率补偿，至今仍是最主要的补偿方式。控制电力电容器的投切方法正在不断的变化，各种投切电力电容器的控制器件的比较如下：,低压滤波型动态无功补偿装置,31,电能质量问题涉及的方面很广，这里也仅对其中的一部分做了介绍。通过电能质量的治理就是为了保证系统可靠的运行，延长供电系统中其他电力设备的使用寿命及提高系统的可靠性。总的来说，解决电能质量问题最重要是要有正确的理念，使整个供电系统达到一个环保的、高标准的环境运行。,六.总结,电能质量问题不能理解为用某一种产品就可以解决问题，要整体考虑，我们最大的优势就是和客户共同讨论