电能质量 课件

1、 ）电能质量供电质量电压质量供电 可靠性 ） 配电网中非线性负荷对电网的电能质量 构成了严重的威胁； 配电网中如计算机等用电设备对系统干 扰更加敏感，它们对电能质量提出了高可靠 性和高可控性的要求 暂态电能质量的概念及特征 暂态电能质量问题主要包括脉冲型的暂态电能 质量问题和振荡型的暂态电能质量问题 1）脉冲型暂态电能质量问题 电压、电流或两者在稳态情况下发展突然、 非工频且单方向（正或负极性）性质的变化，例 如雷击电流脉冲暂态过程造成的电能质量问题。 2）振荡型暂态电能质量问题 电压、电流或两者在稳态情况下发生突然、非 工频且正级性和负极性两方面的变化 电压暂降（Voltage Sags）

2、电压暂升（Voltage Swell） 电压中断（Voltage Interruptions） 电压缺口（Voltage Notches） 电压尖峰（ Voltage Spikes) 短时谐波( Short-Duration Harmonics ) 振荡暂态( Oscillatory Transients ) 电压波动（Voltage Fluctuations） 在工频情况下电压或电流的有效值效降低 至0.9p.u0.1p.u，且持续时间在0.5 个周波到 1min 2、产生原因 系统故障、启动重负荷或大容量的电动机 3、分 类 电压骤降按持续时间可以分为瞬时、即 时和暂时，其三个特征量是幅值

3、变化、持 续时间与相位移动 电压暂升电压暂升 1、概念 在工频情况下电压或电流的有效值升高 至1.1p.u1.8p.u.，且持续时间在0.5 个周波到 1min。 2、影响因素 系统故障（例如单相对地故障情况下的 非故障相电压）、或对大容量电容器充电。 1、概念 供电电压或负荷电流降低到0.1p.u以下， 且持续时间不超过1min。 2、产生原因 系统故障、设备故障、控制误动、电压 骤降发展成中断（如变电所重合闸）。 电压缺口电压缺口 1、概念 持续时间小于0.5个周期的周期性电压扰动。 2、产生原因、产生原因 主要是电力电子装置由一相换至另一相时，参 与换相的电路瞬时短路造成的。 2、产生原

4、因 主要是电力电子装置由一相换至另一 相时，参与换相的电路瞬时短路造成的。 短时谐波短时谐波 1、概念 谐波是指含有基频整数倍频率分量的正弦电 压，短时谐波持续时间在几个周期到1 min之间，一 般频率和幅值保持不变。 2、产生原因 通常是由整流器等电力电子设备以及具 有非线性特性的用电负荷引起的 复合扰动复合扰动 4.3基于基于D- FACTS 技术的改善方法技术的改善方法 D- FACTS 技术，即配电网中的FACTS 技术， 亦称为用户电力技术（简称CP 技术），其核心是 电力电子、微处理及控制技术在配电系统中的应 用，是提高综合暂态电能质量的一种经济、有效 的方法。 该技术以IGBT、

5、IGCT 等器件为基础的三相 电压源是各种CP 控制器的主要组成部分，具有更 快的开关频率，因此具有很快的响应特性，可完 美地解决暂态电能质量问题。 动态电压恢复器 1、原理 动态电压调节器（DVR）是串联在线路 上的，DVR 通过串联变压器在馈线上以电 压叠加的方式注入配电系统，用于消除对 负荷侧的不利影响。DVR 使用低耗的IGBT 或IGCT 等固态可关断器件，其示意图如下。 当系统电压出现突然下降（或上升）时， DVR能快速反应，通过串联变压器向系统 注入3 个与系统同频的单向交流电压分量， 其幅值为正常电压与故障电压之差 4.3.2 静止无功发生器（D- STATCOM） 采用GTO

6、（或IGBT、IGCT）构成的自换相变 流器，它把逆变器电路看成是一个产生基波和谐 波电压的交流电压源，控制补偿器基波电压大小 与相位可改变基波无功电流的大小与相位。当逆 变器基波电压比交流电源电压高时，逆变器就会 产生一个超前（容性）无功电流。反之，当逆变 器基波电压比交电源电压低时，则会产生一个滞 后（感性）无功电流，故俗称其为“无功发生器” （SVG）。 调节电压和系统功率因素，用于动态非 线性负载，如电弧炉等 除了对电压波动与电压闪变有明显的抑 制效果外，其对电压暂降、骤升与电压中 断均具有良好的补偿作用。 4.3.3固态断路器（固态断路器（SSCB） 利用了晶闸管动作速度快和无触点的

7、特 点，实现组合开关的快速无电弧投切。在 稳态导通过 程中，它又充分利用了电气触 点接触电阻 小的优点，不仅提高了效率， 而且省去了 复杂的散热装置。 2、适用场合 可有效抑制电网电压的跌落和大故障电 流带来的一系列危险后果 用GTO 清除非常大的故障电流是不经济的， 所以，SSCB 在配电系统中的配置需要与常规的机 械断路配合使用，以节约投资。 SSCB示意图 4.3.4统一电能质量控制器（UPQC） UPQC 的主电路由一串联逆变器和一并 联逆变器组成，两者通过电容耦合，并联 逆变器采用PWM电流控制技术，进行非线 性负载谐波电流及无功补偿，并起调节电 容直流电压作用。串联逆变器采用PWM

8、电 压控制技术，通过控制其输出电压达到抑 制电源电压谐波，减少电源电压波动对敏 感负荷的影响。 该装置综合了串联和并联补偿器的优点， 是一种综合电能质量补偿器，能解决绝大 多数的短时与暂态电能质量问题。 超导磁能（SMES） 1、原理 将电网交流电源转换成直流后，利用超 导线圈以磁能的形式储存起来，在需要时， 再将储存的磁能转变为电能送回电网，其 返 回 效 率 极 高 ， 可 达 9 0 % 9 5 % 。 2、特点 SMES 通过大功率电力电子设备和电网 连接，响应速度极快，能适应高电能质量 的要求。 3、适用场合 SMES 可分为大型、中型和小型三类， 用于改善电能质量的主要是小型SMES，其 容量为0.510MJ，主要功能是抑制闪变、电 压骤降和瞬时断电保护。 除以上方法外，也可配备在线或离线不间断 电源（UPS）来抑制电压中断与电压暂降。 1）当