安徽大学-电能质量分析与控制课程知识要点.doc

电能质量分析与控制课程知识要点1、产生电力系统供电频率偏差的原因是什么？试述一种计算频率方法的原理，并画出流程图。2、根据你对GB/15945 电能质量 电力系统频率偏差的理解，画出电能质量频率偏差测量方法的流程图。掌握电力系统频率合格率的统计方法。3、掌握电力用户有功功率冲击限值计算方法（统计周期内的最大值）用户冲击负荷有功功率冲击引起的电力系统频率波动可下式计算式中：用户冲击负荷引起的频率波动（Hz）。：系统频率标称值（Hz），对于我国电力系统，=50Hz。：系统发电总容量（MVA）。：备用容量系数，等于与系统总负荷之比。：发电机的功率频率静态特征系数。汽轮发电机组=16.725，水轮发电机组=2550。：电力系统负荷的频率调节效应系数，=13。：有功功率冲击。若主要是由有功功率与频率无关的负荷（如照明、电弧炉、电阻炉、暂流负荷等）引起的，则=11.5。若主要是由有功功率与频率一次方成正比的负荷（如机床、球磨机、往复式水泵、压缩机、卷扬机等）引起，则=1.52。若主要是由有功功率与频率的23次或更高次方成正比的负荷（如风机、水泵等）引起的，则=23。4、查阅文献，理解电力系统频率偏差对系统和用电设备的危害性有哪些？5、产生电力系统供电电压偏差的原因是什么？根据你对GB/12323 电能质量 供电电压偏差的理解，画出电能质量供电电压偏差测量方法的流程图。掌握电力系统供电电压合格率的统计方法。6、一段线路的单相等值线路如图1所示，送端电压为，受端电压为，线路阻抗为R+jX，电流滞后电压的角度为，滞后电压的角度为，在正常潮流分布情况下，|-|5o，试写出线路压降Ud的计算式。解：，的矢量图如图1-1所示： |-|5o，可以认为， 7、查阅文献，理解电力系统供电电压偏差对系统和用电设备的危害性有哪些？8、产生电力系统三相不平衡的原因是什么？根据你对GB/15543 电能质量 三相电压不平衡的理解，画出电能质量三相电压不平衡测量方法的流程图。9、电压不平衡度允许值一般可根据连接点的正常最小短路容量换算为相应的负序电流值，作为分析或测算依据。掌握单个用户负序电流限值的计算方法。10、查阅文献，理解电力系统三相不平衡对系统和用电设备的危害性有哪些？11、产生电力系统谐波的原因是什么？根据你的理解，电力系统谐波电压水平的高低跟哪些因素有关系？12、掌握电力系统谐波电流限值的计算方法；掌握电力系统谐波合成方法。答：计算第i个用户注入公共连接点的h次谐波电流限值设公共连接点最小短路容量为SK1，基准短路容量为SK2，向公共连接点供电的供电设备容量为St，第i个用户用电协议容量为Si，则第i个用户注入公共连接点的h次谐波电流限值： 式中Ihp：在基准短路容量时，全部用户注入电网h次谐波电流限值，为相位叠加系数。（1）当相位角已知时，按下式计算 式中：谐波源1的第h次谐波电流A 谐波源2的第h次谐波电流A 谐波源1和谐波源2的第h次谐波电流之间的相位。（2）当相位角不确定时，按下式计算 式中Kh按下表数据取值h35711139，13,偶次Kh1.621.280.720.180.08013、掌握6脉动整流和12脉动整流电路，谐波电流发生量、基波电流、交流侧功率因数和晶闸管触发控制角之间的关系。据此理解多重化技术在谐波控制方面的意义。14、半控型电力电子器件晶闸管和全控型电力电子器件产生的特征谐波不同点？15、根据你对低压三相四线制系统的了解，低压负荷大量使用节能灯，该负荷产生大量三次谐波电流，对低压三相四线制系统设计特别市中性线的设计有何要求？请查阅资料，了解谐波情况下变压器如何选型，变压器的K系数的物理意义？16、如何判断谐波电流的流向？答：设电压 (1) (2)当，谐波电流由非线性负荷（谐波源）流向系统；当或，谐波电流由系统流向负载。17、谐波源在低压侧，谐波电流、谐波电压如何由低压侧向高压侧传递？谐波电压如何从高压往低压传递。根据你对谐波产生及传递的原理，简述影响某10kV系统谐波电压的因素有哪些？答：谐波电压传递是短路容量决定的，设低压侧谐波电压为U1，最小短路容量为S1；高压侧谐波电压U2，最小短路容量为S2，则 18、电力系统中一般来说， 3次谐波电压为零序，5、11、17、23 次谐波电压为负序，7、13、19、25次谐波电压为正序。请推导出一般的通式。19、某工厂10kV系统短路容量未知，但该10kV系统非线性负荷产生的23次谐波为主导谐波，现测量该10kV 23次谐波电压为144V，总进线谐波电流为17A，且谐波电压与电流的相位差为-90。请按照国标计算该10kV系统总进线谐波电流限值，并评估23次谐波电流是否超标。20、如何绘制配电系统的阻抗特性和谐波电流系数曲线，并理解系统阻抗特性及谐波电流系数曲线极大值与极小值。21、查阅文献，理解电力谐波对系统和用电设备的危害性有哪些？22、分析谐波电压源和谐波电流源对电容器固定补偿装置安全稳定运行造成的影响？如何解决该问题。23、某钢厂交流电弧炉供电系统接线图如图一所示：图一 系统接线图70t EAF炉和70tLF炉注入35kV PCC2谐波电流如下表所示：谐波次数h0.51.52345678910谐波电流Ih（A）250605011045751835171210EAF炉和LF炉产生的最大无功冲击为70MVar，正常工况有功功率为40MW左右，PCC1的背景谐波电压含有率：3次0.3%，5次0.5%，背景电压变动：0.4%，背景电压闪变：0。（1） 计算PCC2点的最小短路容量。（2） 设田北线对PCC1的供电容量为250MVA，EAF炉和LF炉的协议用电容量为90MVA，按照国标要求计算EAF炉和LF炉注入PCC1和PCC2的谐波电流限值。（3） 对PCC1和PCC2的电能质量进行评估。答案：（1） PCC2点的最小短路容量PCC1点最小短路容量已知：S1min=3000MVA 电压：UN1=110kV则PCC1点系统阻抗： X1S=1102/3000=4.03（）折合到35kV侧：X1S=（35/110）2X1S=0.41（）变压器35kV侧阻抗：XT=（352/90）0.105=1.43（）则PCC2点的系统阻抗为：X2S= X1S + XT =0.41+1.43=1.84（）PCC2点的最小短路容量为：S1min= UN12/ X2S =352/1.84=665.76MVA（2） 注入PCC1和PCC2的谐波电流限值110kV PCC1点：l 基准短路容量：SP1=750 MVAl 最小短路容量：S1min=3000MVAl K1= S1min/ SP1=4，h 次谐波电流限值Ih1=K1 IhP1，IhP1为基准短路容量时谐波电流限值。lSi=90MVA，用户协议容量ST=250 MVA，用电容量相位叠加系数h35711139，13及偶次1.11.21.41.81.9235kV PCC2点：l 基准短路容量：SP2=250 MVAl 最小短路容量：S2min=665.76MVAl Si=90MVA，用户协议容量l ST=90 MVA，用电容量K2= S2min/ SP2=2.66，h 次谐波电流限值Ih2=K2 IhP2，IhP2为基准短路容量时谐波电流限值。h2345678910110kVPCC1IhP1（A）129.66.09.64.06.83.03.22.4Ihi1（A）28.815.1714.416.519.613.17.27.685.7635kVPCC2IhP2（A）15127.7125.18.83.84.13.1Ih2（A）39.931.9220.4831.9213.5723.4110.1110.918.25（3） 对PCC1和PCC2的电能质量进行评估l 电压变动35kV pcc2 最大电压变动du2=；国标限值3.0%。110kV pcc1 最大电压变动du1=；国标限值2.5%。l 电压闪变（95%概率大值）35kV pcc2 pst2=0.105750.9=7.09；国标限值1.0%。110kV pcc1 pst1=0.0233750.9=1.51；国标限值0.8%。l 注入PCC1和PCC2的谐波电流谐波次数h0.51.5234567891035kVppc2注入值(A)250605011045751835171210限值(A)/39.931.9220.4831.9213.5723.4110.1110.918.25110kVppc1注入值(A)79.519.115.93514.323.95.711.15.43.83.2限值(A)/28.815.1714.416.519.613.17.27.685.76l EAF炉和LF炉在公共供电点产生的谐波电压谐波次数h0.51.5234567891035kVpcc2注入pcc2谐波电流（A）250605011045751835171210谐波阻抗（）0.922.763.685.527.369.2011.012.914.716.618.4谐波电压（V）230165184607331690198450250198184谐波电压含有率（%）1.140.820.913.001.643.410.982.231.240.980.91110kVpcc1谐波电压含有率（%）0.250.180.200.670.360.760.220.500.270.220.20背景值（%）/0.3/0.5/合成值（%）0.250.180.200.730.360.910.220.500.270.220.2035kV pcc2 电压总谐波畸变率：5.95 %；国标限值3.0%。110kV pcc1 电压总谐波畸变率：1.44%；国标限值2.0%。由以上计算结果说明35 kV pcc2各项指标均超过国标规定限值，110kV pcc1电压闪变和部分次数谐波电流超标。24、硅整流设备和电弧炉、电焊机、轧钢机等冲击性负荷产生的电力谐波有何区别？在谐波测量上有何不同？答：硅整流设备工作时产生的谐波电流仅含供电电压基波频率整数倍的整数次谐波电流，在测量时傅立叶变换窗口宽度一般选1个周期即可；而电弧炉、电焊机、轧钢机等冲击性负荷产生的谐波电流不仅含供电电压基波频率整数倍的整数次谐波电流，而且包含非整数次谐波电流。在测量时傅立叶变换窗口宽度一般选832个基波周期。25、设某10kV公共供电点的短路容量为50MVA，接在10kV母线上的非线性负荷产生的谐波电流为I3=30A，I5=100A，I7=70A，如果接在10kV母线上的电容器无功补偿容量为2MVar，问是否会发生并联谐振，计算电容器投切前后注入公共供电点的谐波电流和公共供电点的谐波电压？答：系统阻抗： 电容器无功补偿容量：Q=2 MVar，电容器阻抗：谐振点不在整数次，所以不会发生并联谐振。26、在无功补偿装置设计中，如何校验电容器在谐波情况下的过载能力？答：参考电容器国家标准高电压并联电容器的规定，电容器在谐波情况下的过载能力用各次谐波电压含有率表示成下列各式。（1） 有效值过电压 式中 U1和Uh基波和h次谐波电压 HRUhh次谐波电压含有率，HRUh=Uh /U1（2） 峰值过电压（3） 谐波过电流IC1电容器额定电压时对应实际电容C的基波电流，IC1=UCN1C。（4） 输出无功式中QCN电容器的额定容量，QCN=。上述四个条件应同时满足。27、谐波和负序对电能计量会产生哪些影响？你认为对谐波源用户和三相不平衡用户如何计量比较科学与合理。28、波动负荷单独引起的长时间闪变值计算方法？电力系统正常运行的较小方式下，波动负荷处于正常、连续工作状态，以一天（24h）为测量周期，并保证波动负荷的最大工作周期包括在内，测量获得的最大长时间闪变值的波动负荷退出时的背景闪变值，通过下列计算获得波动负荷单独引起的长时间闪变值： 式中：波动负荷投入时的长时间闪变测量值；背景闪变值，是波动负荷退出时一段时间内长时间闪变测量值；波动负荷单独引起的长时间闪变值。波动负荷单独引起的长时间闪变值须小于该负荷用户的闪变限值。每个用户按其协议用电容量和总供电容量之比，考虑上一级对下一级闪变传递的影响（下一级对上一级的传递一般忽略）等因素后确定该用户的闪变限值。单个用户闪变限值的计算方法如下：首先求出接于PCC点的全部负荷产生闪变的总限值： 式中：PCC点对应电压等级的长时间闪变值限值；上一电压等级的长时间闪变值限值；上一电压等级对下一电压等级的闪变传递函数，推荐为0.8。不考虑超高压（EHV）系统对下一级电压系统的闪变传递。各电压等级的闪变限值见表2。单个用户闪变限值为： 式中：波动负荷的同时系数，其典型值（但必须满足），高压（HV）系统PCC总容量确定方法见附录B。29、电压波动的测量和估算某工厂10kV系统短路容量为268MVA，10kV系统所带冲击性负荷产生的周期性无功冲击功率高达20Mvar，周期为1小时60次，请评估该10kV系统电压波动是否超过国标要求。电压波动可以通过电压方均根值曲线来描述，电压变动和电压变动频度