工厂供电 第一章 第二节 电压波动及其抑制.ppt

1 2 5 电压波动及其抑制 的电压与电能质量 5 电压波动及其抑制电压波动 Fluctuation 是指电力系统电压的短时而快速的变动 闪变 Flick 由电压波动引起的灯光闪烁对人眼脑产生的刺激效应 电压波动会影响用电设备的正常工作 应设法抑制 第三节电力系统的电压与电能质量 电压波动的抑制措施 1 对负荷变动剧烈的大型电气设备 采用专用线路或专用变压器单独供电 2 设法增大供电容量 减小系统阻抗 3 在系统出现严重的电压波动时 减少或切除引起电压波动的负荷 4 对大容量电弧炉的炉用变压器 宜由短路容量较大的电网供电 一般是选用更高电压等级的电网供电 5 对大型冲击性负荷 可装设能 吸收 冲击无功功率的静止型无功补偿装置 SVC SVC SVC不仅仅是高压无功补偿装置 它的全称是 静止式动态无功功率补偿装置 在工业应用中 它主要以抑制闪变 提高电网的功率因数 滤除负荷的谐波 消除三相不平衡电流 改善电网运行电能质量为主要控制目标 在电力系统输电网应用中 对于解决各种负载所产生的无功冲击是很有效的 使电网电压波动明显改善 功率因数明显提高 是一种技术含量高 经济效益显著的新型节能装置 Svc电原理图 SVC如图接入系统中 电容器提供固定的容性无功Qc 补偿电抗器通过的电流决定了补偿电抗器输出的感性无功QTCR的大小 感性无功和容性无功相互抵消 只要能做到系统无功QN Qv 系统所需 Qc QTCR 常数 或者0 则能够实现电网功率因数 常数 电压几乎不波动 关键是准确控制晶闸管的触发角 得到所需要的流过补偿电抗器的电流 晶闸管变流装置和控制系统能够实现这个功能 采集母线的无功电流值和电压值 合成无功值 和所设定的恒无功值进行比较 计算得到的触发角大小 通过晶闸管触发装置 使晶闸管流过所需要的电流 谐波的定义 国际电工标准 IEC555 2 1982 定义为 谐波为一周期波或量的正弦波分量 其频率为基波频率的整数倍 供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解 除了得到与电网基波频率相同的分量 还得到一系列大于电网基波频率的分量 这部分电量称为谐波 通俗的说 谐波是 指电网中非基波 50Hz中国 的其他频率的电流或电压 谐波亦属于无功类别 畸变波形的谐波分量 谐波产生的原因 波形畸变 在非线性电阻上加理想正弦电压 但流过的电流是非正弦的 电流波形发生畸变 因此 非线性设备是电力系统谐波源 图6 2表明畸变波形可用正弦波形的和表示 产生电力谐波的设备 不间断电源计算机充电器音像设备变频空调晶闸管调光设备电子节能灯等 变频调速器直流调速系统整流设备中高频感应加热设备晶闸管温控加热设备焊接设备电弧炉电力机车 电力谐波的主要危害 降低功率因数 降低电力设备容量 增加电力损耗 导致配电系统共振 危及系统安全 导致无功补偿设备无法正常运行甚至烧毁 引起继电保护设施的误动作 导致意外断电 增加电机振动 影响产品质量和电机寿命 导致变压器 线路 电机过热 加速设备绝缘老化 延缓电弧熄灭 影响断路器的分断容量 增加电压峰值 降低绝缘介质寿命 导致中线过载 甚至引发事故 导致电力计量仪表误差 干扰邻近的电力电子设备 工业控制设备和通讯设备 9 电力谐波的主要危害 谐波对人体有影响 从人体生理学来说 人体细胞在受到刺激兴奋时 会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转 其频率如果与谐波频率相接近 电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场 三 三相电压不平衡度 三相不平衡 是指在电力系统中三相电流 或电压 幅值不一致 且幅值差超过规定范围 所谓 三相不平衡度 其实有二个 一个是三相电压不平衡度 另一个是三相电流不平衡度 二者互相影响 三相平衡 或对称 三相电压 或电流 大小相等 相位依次 A B C 相差120 例如 三相电压相量图 在三相供电系统中 如果三相的电压 电流幅值或有效值不等 或者三相的电压或电流相位差不为120o时 则称此三相电压或电流不平衡 三相不平衡度 电压或电流不平衡度分别用 U或 I表示 即用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值的百分比表示 式中U1为三相电压的正序分量方均根值 V U2为三相电压的负序分量方均根值 V 什么叫方均根 方均根 有时也叫均方根 即 将N个项的平方和除以N后开平方的结果 即均方根的结果 什么是负序分量 不平衡的三相电压或电流 按对称分量法 可分解为正序分量 负序分量和零序分量 正序分量 三相幅值相等 相位为A1相超前B1相120度 B1相超前C1相120度 负序分量 三相幅值相等 相序与正序相反 零序分量 三相幅值 相位均相等 三相电压不平衡对电机的影响 以最常用的三相感应电动机为例 其负相序阻抗远小于正相序阻抗 所以即使是轻微的电压不平衡也会引起可观的负相序电流 导致电动机定子绕组额外之铜损 使电机之温升过高 负相序电流引起的过热 会破坏绕组之绝缘 使绕组产生捷路 致使有效匝数减少 最后引起故障 如果在不平衡的供电状态下想要避免电动机过热 就必须减少其机械负荷 其效果相当于减少电动机的有效容量 我们称这样的情形为 减额运转 例如一部额定10马力的电动机在不平衡电压下 可能只能输出7 5马力 三相电压不平衡供电产生谐波 不平衡电压供电时的电流波形 其频谱中除了特性谐波之外 还含有三次谐波及其奇次倍之非特性谐波 三相不平衡对供电系统的影响 供电系统中的发电机对负相序电流的承受能力也相当有限 过度的不平衡电流会触动发电机的保护系统引起发电机跳脱 此种情形会严重影响系统的供电可靠度 配电系统三相负载的不平衡也是增加系统损失的重要原因之一 而且会降低设备及线路的供电能力 电压调整设备在不平衡电压下容易误动作 特别是线路电压补偿设备 降低不平衡度的措施 运行实际所采用的解决办法 1 将不对称负荷分散接到不同的供电点 2 使不对称负荷平衡分配到各相 3 将不对称负荷连接到更高电压级上供电 4 采用平衡装置 三相电压不平衡度的简单实际测量 用普通万用表 打到交流750V 有些表不是这个档 只要高于450V就可以 档 分别测ABBCAC看三个值是不是相等一般相差在5V以内是正常的 四 电压暂降与短时间中断 定义 电压暂降 供电电压均方根值在短时间突然下降的事件 典型持续时间为0 5 30周波Vrms 电压均方根值N 每周波的采样数Vi 电压暂降持续时间内被采样电压数 电压短时间中断 短时间中断的定义当电压方均根值降低到接近于零时 则称为中断 由于对电压暂降下降幅度定义的不同 对 接近于零 也有不同的定义IEC定义 接近于零 为 低于额定电压的1 IEEE定义为 低于10 IEEEStd 1159 1995 电压暂降与短时间中断造成的危害与损失 由于一次电压暂降而使某生产线重新启动需花费50 000美元 某玻璃制品厂工频5个周期的电压中断 造成损失约200 000美元 某计算机中心2秒的供电中断引起约600 000美元的损失英国某造纸厂由于持续仅2 3个周波0 9p u 的电压暂降造成关键负荷可调速驱动装置跳闸 生产线作业中断 一次事件的直接损失达14万英镑 对石化工业来说 生产线的连续性也是非常关键的 一次短时的电压暂降有可能造成整个生产线长时间停运 将会造成数百万美元的损失 电压暂降与中断备受关注 随着用电设备的技术更新 特别是20世纪80年代以来数字式自动控制技术在工业生产中得到大规模应用 如变频调速设备 可编程逻辑控制器 各种自动生产线以及计