电能质量优化技术与无功补偿技术

1、第一部分第一部分 电力系统无功及相关问题 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-122 “传统的传统的”无功概念与问题（正弦波环境）无功概念与问题（正弦波环境） 无功的基波概念无功的基波概念 储能元件（线性元件）储能元件（线性元件） 能量的存储与释放能量的存储与释放 功率因数和功率因数角功率因数和功率因数角 无功补偿的意义无功补偿的意义 分层与分区补偿分层与分区补偿 . 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-123 储能元件储能元件 能量的存储与释放能量的存储与释放 功率因数和功率因数角功率因数和功率因数角 无功补偿的意义无功补偿的意义 分层与分区补

2、偿分层与分区补偿 电流的滞后与超前电流的滞后与超前 负载上的（瞬时）负功率负载上的（瞬时）负功率 “传统的传统的”无功概念与问题（正弦波环境）无功概念与问题（正弦波环境） 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-124 储能元件储能元件 能量的存储与释放能量的存储与释放 功率因数和功率因数角功率因数和功率因数角 无功补偿的意义无功补偿的意义 分层与分区补偿分层与分区补偿 减小线损（减少输电代价）减小线损（减少输电代价） 改善电压质量改善电压质量 提高输电能力提高输电能力 改善系统的稳定性改善系统的稳定性 “传统的传统的”无功概念与问题（正弦波环

3、境）无功概念与问题（正弦波环境） 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-125 储能元件储能元件 能量的存储与释放能量的存储与释放 功率因数和功率因数角功率因数和功率因数角 无功补偿的意义无功补偿的意义 分层与分区补偿分层与分区补偿 合理性合理性 可行性可行性 “传统的传统的”无功概念与问题（正弦波环境）无功概念与问题（正弦波环境） 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-126 “传统的传统的”无功概念与问题（正弦波环境）无功概念与问题（正弦波环境） sin EU P X (cos)U EU

4、 Q X 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-127 无功补偿与电压质量无功补偿与电压质量 无功与电压无功与电压 冲击型无功负荷与电压波动冲击型无功负荷与电压波动 动态无功补偿的意义与可行性动态无功补偿的意义与可行性 动态无功补偿与系统的电压稳定性动态无功补偿与系统的电压稳定性 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-128 有关无功问题的共识有关无功问题的共识 有功可远距离输送，无功应尽可能就近补偿有功可远距离输送，无功应尽可能就近补偿 大的无功功率不平衡会造成电压崩溃大的无功功率不平衡会

5、造成电压崩溃 受电侧不仅需要电厂，还需要足够的无功支撑受电侧不仅需要电厂，还需要足够的无功支撑 主要负荷点电压低至主要负荷点电压低至7080，就有可能发，就有可能发 生电压崩溃生电压崩溃 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-129 未来大负荷中心区的设想未来大负荷中心区的设想 远距远距 发端发端 负荷负荷 中心中心 动补动补 远距远距 发端发端 远距远距 发端发端 动补动补 串补串补 动补动补 远郊远郊 电厂电厂 远郊远郊 电厂电厂 环形强环形强 受电网受电网 低频低压减载低频低压减载 接在系统振荡中心附近，接在系统振荡中心附近， 提高送电

6、极限提高送电极限 接在覆盖大量电动接在覆盖大量电动 机负荷的较低的电压侧机负荷的较低的电压侧 DVRDVR APFAPF 储能储能 分布分布 电源电源 实行分时实行分时 分质电价分质电价 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1210 无功功率与电压无功功率与电压 j LLLLLLLL RR P RQ XP XQ R VV V LLLL R P RQ X V V 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1211 无功功率与电压无功功率与电压 L SC QV VS 无功的基波概念无功的基波概念

7、电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1212 电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称 . 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1213 电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过

8、电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称 常规无功补偿（常规无功补偿（FC） VQC 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1214 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称 动态无功补偿（动态无功补偿（SVC，SVG） 动态电压恢复器（动态电压恢复器（DVR） 电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问

9、题电力系统无功及相关问题 2021-7-1215 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称 动态无功补偿（动态无功补偿（SVC，SVG） 电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1216 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电

10、压 三相电压不对称三相电压不对称 避雷设备避雷设备 限流措施限流措施 消谐措施消谐措施 电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1217 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称 优化电路结构优化电路结构 动态无功补偿（分相控制）动态无功补偿（分相控制） 新型补偿装置（新型补偿装置（RPC：Railway Static Power Condi

11、tioner ） 电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1218 容量配置容量配置 安装地点安装地点 投切控制（投切控制（VQC） 与动态无功补偿装置的配合与动态无功补偿装置的配合 谐波放大问题谐波放大问题 对各种补偿方式的要求：对各种补偿方式的要求：FC 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1219 对各种补偿方式的要求：动态无功补偿对各种补偿方式的要求：动态无功补偿 补偿装置类型选择补偿装置类型选择 安装地点安装地点 响应速度，

12、控制策略响应速度，控制策略 与与FC的配合的配合 三相共补三相共补 vs. 分相补偿分相补偿 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1220 动态无功补偿的意义动态无功补偿的意义 在较弱的电力系统中维持稳定的电压在较弱的电力系统中维持稳定的电压 降低输电损耗降低输电损耗 增加输电容量增加输电容量 增加瞬态稳定极限增加瞬态稳定极限 对功率振荡起阻尼作用对功率振荡起阻尼作用 改进电压控制及稳定性改进电压控制及稳定性 无功的基波概念无功的基波概念 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1221 非正弦环境下的无功问题非正弦环境

13、下的无功问题 无功概念的扩展无功概念的扩展 非正弦环境下的功率定义非正弦环境下的功率定义 有功功率与无功功率的物理意义有功功率与无功功率的物理意义 各种功率分析方法的适用场合与缺陷各种功率分析方法的适用场合与缺陷 与与“传统的传统的”无功分析方法的异同无功分析方法的异同 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1222 更完善的无功功率定义与理论更完善的无功功率定义与理论 物理意义明确且物理意义明确且“向前兼容向前兼容” 有利于对谐波源和无功的辨识和分析有利于对谐波源和无功的辨识和分析 有利于为谐波抑制和无功补偿提供理论指导有利于为谐波抑制和无功补偿提供理论指导 便于测量和

14、计量便于测量和计量 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1223 有功功率：具有明确的物理意义有功功率：具有明确的物理意义 瞬时功率的平均值瞬时功率的平均值 电能与其他形式的能量电能与其他形式的能量速率的度量速率的度量 只有同频率的电压、电流才可能产生有功只有同频率的电压、电流才可能产生有功 功率功率 传输同量的有功功率的传输同量的有功功率的“代价代价”（线损）（线损） 可能不同可能不同 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1224 无功功率：物理意义可能难以明确无功功率：物理意义可能难

15、以明确 传统定义：储能元件与电源间能量传统定义：储能元件与电源间能量交换交换速率的度量速率的度量 非正弦情况下无功功率概念的困惑非正弦情况下无功功率概念的困惑 与传输有功功率所需与传输有功功率所需“代价代价”有关的概念有关的概念 广义的无功功率概念：相移、谐波、不平衡广义的无功功率概念：相移、谐波、不平衡 三相系统与单相系统的本质区别（相间转移无功）三相系统与单相系统的本质区别（相间转移无功） 非正弦情况下无功补偿手段的多样性非正弦情况下无功补偿手段的多样性 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1225 无功功率：物理意义（传统的）无功功率

16、：物理意义（传统的） 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1226 非正弦情况下的无功功率非正弦情况下的无功功率 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1227 非正弦情况下的无功功率非正弦情况下的无功功率 负载中无任何储能元件负载中无任何储能元件 滞后的基波电流滞后的基波电流 无功补偿可以减小传输损耗无功补偿可以减小传输损耗 谐波抑制可以进一步减小传输损耗谐波抑制可以进一步减小传输损耗 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1228 电

17、力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相） 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1229 2 2 1,3,5,. nd IIn n 1 2 2 d II 1 2 2 0.9 I I 电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相） 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1230 1 2 2 0.9 I I 11 coscos 1 11 cos0.9cos I I 电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）电力电子装置的功率因

18、数：阻感负载（单相） 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1231 电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相） 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1232 电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相） 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1233 6 1,5,7,. nd IIn n 1 6 0.78 dd III 电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）电力

19、电子装置的功率因数：阻感负载（三相） 2 0.816 3 dd III 1 3 0.955 I I 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1234 1 3 0.955 I I 11 coscos 1 11 cos0.955cos I I 电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相） 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1235 电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相） 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相

20、关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1236 1 3 0.989 I I 11 coscos 1 11 cos0.989cos I I 电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相） 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1237 电力电子装置的功率因数：考虑换相过程电力电子装置的功率因数：考虑换相过程 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1238 电力电子装置的功率因数：考虑换相过程电力电子装置的功率因数：考虑换相过程 2 arccos cos

21、2 s d LL X I V 1 coscos 2 1 coscos() cos 2 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1239 电力电子装置的无功补偿（阻感负载）电力电子装置的无功补偿（阻感负载） 相移功率因数往往是影响总功率因数的主要因素相移功率因数往往是影响总功率因数的主要因素 相移功率因数并不与储能元件直接相关相移功率因数并不与储能元件直接相关 采用传统的无功补偿方法仍然有效采用传统的无功补偿方法仍然有效 传统的无功补偿方法无法解决畸变无功问题传统的无功补偿方法无法解决畸变无功问题 在很多场合谐波问题也必须解决在很多场合谐波问题也

22、必须解决 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1240 电力电子装置的功率因数：大电容负载电力电子装置的功率因数：大电容负载 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1241 电力电子装置的功率因数：大电容负载电力电子装置的功率因数：大电容负载 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1242 电力电子装置的功率因数：大电容负载电力电子装置的功率因数：大电容负载 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 20

23、21-7-1243 电力电子装置的功率因数：大电容负载电力电子装置的功率因数：大电容负载 交流电流畸变是影响总功率因数的主要因素交流电流畸变是影响总功率因数的主要因素 大电容滤波负载的功率因数有可能是略超前的大电容滤波负载的功率因数有可能是略超前的 采用传统的无功补偿方法基本无效采用传统的无功补偿方法基本无效 需要通过抑制交流电流谐波来提高功率因数需要通过抑制交流电流谐波来提高功率因数 解决方案：功率因数校正电路解决方案：功率因数校正电路 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1244 三相系统与单相系统的无功功率三相系统与单相系统的无功功率

24、 三相不仅仅是三个单相的叠加三相不仅仅是三个单相的叠加 各相的各相的“个体个体”与三相的与三相的“整体整体” 相间转移无功与系统负荷交换无功相间转移无功与系统负荷交换无功 无储能元件无功补偿装置的理论可行性无储能元件无功补偿装置的理论可行性 无功概念的扩展无功概念的扩展 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1245 单相系统的瞬时功率与有功功率单相系统的瞬时功率与有功功率 ( )( ) ( ) 2 sin2 sin() 2sinsin() coscos(2) p tv t i t VtIt VItt VIVIt 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系

25、统无功及相关问题 2021-7-1246 单相系统的瞬时功率与有功功率单相系统的瞬时功率与有功功率 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1247 单相系统的瞬时功率与有功功率单相系统的瞬时功率与有功功率 2 ( )( ) ( ) 2sinsin() 2sin(cossinsincos) 2cossin2sinsincos cos (1 cos2)sinsin2 p tv t i t VItt VIttt VItVItt VItVIt 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1248 单相系统

26、的瞬时有功电流与瞬时无功电流单相系统的瞬时有功电流与瞬时无功电流 ( )( ) ( ) 2 sin2 cossin2 sincos ( ) ( )( ) pq p tv t i t VtItIt v t i ti t 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1249 单相系统的等值电路单相系统的等值电路 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1250 单相系统的瞬时功率与有功功率单相系统的瞬时功率与有功功率 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-

27、7-1251 三相系统的瞬时功率与有功功率三相系统的瞬时功率与有功功率 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1252 电力系统电压为正弦波情况下的无功分析电力系统电压为正弦波情况下的无功分析 与实际情况比较接近与实际情况比较接近 简化分析又不失结果的本质简化分析又不失结果的本质 广义的无功：谐波广义的无功：谐波 广义的无功：不平衡广义的无功：不平衡 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1253 畸变无功功率畸变无功功率 222 11 222 PQD SUI U III PQD 深入的无功

28、分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1254 畸变无功功率畸变无功功率 222 11 222 PQD SUI U III PQD 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1255 功率因数功率因数 111 1 cos cos UIIP PF SUII 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1256 瞬时功率理论：坐标变换瞬时功率理论：坐标变换 11 1 222 333 0 22 A B C v v v v v 11 1 222 333 0 22 LA

29、 L LB L LC i i i i i 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1257 瞬时功率理论：定义瞬时功率理论：定义 11 1 222 333 0 22 A B C v v v v v 11 1 222 333 0 22 LA L LB L LC i i i i i L L L L vvip vviq 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1258 瞬时功率理论：分解瞬时功率理论：分解 LLLL LLLL pppp qqqq 直流分量直流分量 低频分量低频分量 高频分量高频分量 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 2021-7-1259 瞬时功率理论：补偿量的计算瞬时功率理论：补偿量的计算 1 0 c c LL ivv ivvqq 10 213 322 13 22 cA c cB c cC i i i i i 深入的无功分析深入的无功分析 电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关