Ch3-传统电能质量分析与改善措施ppt课件

1、North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical EngineeringCh3 传统电能质量分析与改善措施传统电能质量分析与改善措施North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.1 概述概述 20世纪世纪70年代以前，电能质量问题主要局限在电年代以前，电能质量问题主要局限在电压、频率和延续供电方面压、频率和延续供电方面 计算机控制设备及电子安装数量不多计算机控制设备及电子安装数量不多 非线性

2、负荷和冲击性负荷比例很小非线性负荷和冲击性负荷比例很小 传统电能质量的主要内容传统电能质量的主要内容 电压偏向电压偏向 频率偏向频率偏向 电压三相不平衡电压三相不平衡 供电可靠性供电可靠性North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.1 概述概述 对电气设备的平安运转及运用寿命有重要影响对电气设备的平安运转及运用寿命有重要影响 电气设备按额定电压和额定频率设计电气设备按额定电压和额定频率设计 不良电能质量会使设备运转性能减弱，效率下降不良电能质量会使设备运转性能减弱，效率下降

3、严重时可使设备无法正常任务，设备绝缘损坏，严重时可使设备无法正常任务，设备绝缘损坏，烧毁或爆炸烧毁或爆炸 与电力系统本身的平安稳定和经济运转直接相关与电力系统本身的平安稳定和经济运转直接相关 电气设备的间接或直接影响，危害设备、人身及电气设备的间接或直接影响，危害设备、人身及系统平安系统平安 系统损耗添加系统损耗添加North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.2 电力系统电压电力系统电压North China Electric Power University电 气 工 程

4、学 院School of Electrical Engineering3.2.1 电压概述电压概述 电压损耗与电压偏向电压损耗与电压偏向 线路电压降落的概念线路电压降落的概念 电压损耗与电压偏向电压损耗与电压偏向 影响电压损耗的主要要素影响电压损耗的主要要素电网元件参数、传输电网元件参数、传输功率功率1U2UjXR22jQP 22222221URQXPjUXQRPUUUjUUdNorth China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.2.1 电压概述电压概述 电压程度与无功功率平衡电压程度

5、与无功功率平衡 负荷的电压静态特性负荷的电压静态特性 电压缓慢变化时负荷功率的变化特性，即负荷的电压缓慢变化时负荷功率的变化特性，即负荷的功率与其端电压的关系。功率与其端电压的关系。 无功功率平衡无功功率平衡 电网运转的每一时辰，一切无功电源发出的无功电网运转的每一时辰，一切无功电源发出的无功功率要等于一切负荷所耗费的无功功率和系统中功率要等于一切负荷所耗费的无功功率和系统中各环节上无功功率损耗之和。各环节上无功功率损耗之和。 电压程度电压程度North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Enginee

6、ring3.2.1 电压概述电压概述 电压偏向大的危害电压偏向大的危害 对用电设备的危害对用电设备的危害 性能和效率降低、寿命减少性能和效率降低、寿命减少 对电网稳定、经济运转的危害对电网稳定、经济运转的危害 公用术语公用术语 电压降落、电压损耗、电压偏移电压降落、电压损耗、电压偏移 调压方式逆调压、顺调压、常调压调压方式逆调压、顺调压、常调压 负荷的自然功率因数、自然功率负荷的自然功率因数、自然功率 同步稳定性、电压解体、进相运转同步稳定性、电压解体、进相运转North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrica

7、l Engineering3.2.2 电压偏向的国家规范电压偏向的国家规范 GB12325-1990 主题内容与适用范围主题内容与适用范围 援用规范援用规范 GB156额定电压额定电压 供电电压允许偏向供电电压允许偏向 35kV及以上为正负偏向绝对值之和不超越及以上为正负偏向绝对值之和不超越10% 10kV及以下三相供电为及以下三相供电为7% 220V单相供电为单相供电为+7%，-10% North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.2.2 电压偏向的国家规范电压偏向的国家规范

8、 制定规范的主要根据制定规范的主要根据 国外电压偏向的规范国外电压偏向的规范 我国电网电压偏向的情况我国电网电压偏向的情况 关于规范的一些阐明关于规范的一些阐明North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.2.3 电压偏向超标的危害电压偏向超标的危害 对用电设备的影响对用电设备的影响 对照明设备的影响对照明设备的影响 发光效率、光通量、运用寿发光效率、光通量、运用寿命命 对交流电动机的影响对交流电动机的影响 效率、温升、稳定、寿命效率、温升、稳定、寿命 对电力变压器的影响对电力

9、变压器的影响 损耗添加、绝缘老化、寿损耗添加、绝缘老化、寿命命 对电力电容器的影响对电力电容器的影响 U 无功降低、无功降低、 U 寿命寿命 对家用电器的影响对家用电器的影响 North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.2.3 电压偏向超标的危害电压偏向超标的危害 对电力系统稳定和经济运转的影响对电力系统稳定和经济运转的影响 对同步运转稳定的影响对同步运转稳定的影响 对电压稳定的影响对电压稳定的影响 对电网经济运转的影响对电网经济运转的影响North China Electr

10、ic Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.2.4 电力系统电压监测与调整电力系统电压监测与调整 电力系统电压监测电力系统电压监测 电压监测仪表的根本要求电压监测仪表的根本要求 典型的电压监测仪表引见典型的电压监测仪表引见 电力系统电压调整电力系统电压调整 中枢点电压管理中枢点电压管理 发电机调压发电机调压 变压器调压变压器调压 改动电网无功分布改动电网无功分布 改动电网参数改动电网参数North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Elect

11、rical Engineering3.2.5 电力系统电压质量与无功管理电力系统电压质量与无功管理 电力系统无功潮流优化电力系统无功潮流优化 电力系统无功电源的最优分布电力系统无功电源的最优分布 电力系统无功负荷的最优补偿电力系统无功负荷的最优补偿 优化技术的运用优化技术的运用 电压和无功电力的运转管理电压和无功电力的运转管理 管理目的和方法管理目的和方法 电压偏向的统计考核电压偏向的统计考核 无功补偿设备的运转和管理无功补偿设备的运转和管理North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineer

12、ing 3.3.3 频率偏向对电力系统的影响频率偏向对电力系统的影响 3.3.4 电力系统频率控制及其调整电力系统频率控制及其调整 3.3.2 频率偏向的国家规范频率偏向的国家规范3.3 电力系统频率电力系统频率North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.1 频率的概念频率的概念 交流电的频率交流电的频率 交流电在交流电在1s内正弦参量交变的次数内正弦参量交变的次数 f=1/T 频率的根本属性频率的根本属性 和发电机转速直接相对应的电频率和发电机转速直接相对应的电频率 是

13、一个惯性量是一个惯性量 电力系统频率，电源频率和负荷节点频率电力系统频率，电源频率和负荷节点频率 标称频率标称频率 频率偏向：在正常运转条件下，系统频率的实践频率偏向：在正常运转条件下，系统频率的实践值与标称值之差，即值与标称值之差，即 f=fre-fN60pnf North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.1 频率的概念频率的概念 频率动摇频率动摇 负荷的动摇导致电力系统频率的动摇负荷的动摇导致电力系统频率的动摇 随机分量、脉冲分量、继续分量随机分量、脉冲分量、继续分量

14、 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 电力系统的频率静态特性负荷、电源、系统电力系统的频率静态特性负荷、电源、系统 电力系统的频率动态特性电力系统的频率动态特性 频率忽然下降及解体频率忽然下降及解体 频率与电压的关系频率与电压的关系North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.2 频率偏向的国家规范频率偏向的国家规范 GB/T 15945-95 主题内容与适用范围主题内容与适用范围 本规范规定了电力系统频率允许偏向值及其丈量本规范规定了电力系统频率允许偏向值及其丈量仪器的

15、根本要求。仪器的根本要求。 本规范适用于正常运转下标称频率为本规范适用于正常运转下标称频率为50Hz的电力的电力系统。系统。 本规范不适用于电气设备的频率允许偏向。本规范不适用于电气设备的频率允许偏向。North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.2 频率偏向的国家规范频率偏向的国家规范 GB/T 15945-95 术语术语 频率偏向：系统频率的实践值与标称值之差频率偏向：系统频率的实践值与标称值之差 频率变动：频率变化过程中相邻极值频率之差频率变动：频率变化过程中相邻极值

16、频率之差 冲击负荷：消费或运转过程中周期性或非周冲击负荷：消费或运转过程中周期性或非周期性地从电网中取用快速变动功率的负荷期性地从电网中取用快速变动功率的负荷North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.2 频率偏向的国家规范频率偏向的国家规范 GB/T 15945-95 频率偏向允许值频率偏向允许值 电力系统正常频率偏向允许值为电力系统正常频率偏向允许值为0.2Hz。当系。当系统容量较小时，偏向值可以放宽到统容量较小时，偏向值可以放宽到0.5Hz。 用户冲击引起的系统频率

17、变动普通不得超越用户冲击引起的系统频率变动普通不得超越0.2Hz ，根据冲击负荷性质和大小以及系统的，根据冲击负荷性质和大小以及系统的条件也可适当变动限值，但应保证近区电力网、条件也可适当变动限值，但应保证近区电力网、发电机组和用户的平安、稳定运转以及正常供电发电机组和用户的平安、稳定运转以及正常供电。North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.2 频率偏向的国家规范频率偏向的国家规范 GB/T 15945-95 丈量仪器丈量仪器 用于频率偏向目的评定的丈量，须器具有统计

18、功用于频率偏向目的评定的丈量，须器具有统计功能的数字式自动记录仪表，其绝对误差不大于能的数字式自动记录仪表，其绝对误差不大于0.01Hz。North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.3 频率偏向超标的危害频率偏向超标的危害 影响频率的要素影响频率的要素 供需平衡、调峰调频方案选取、供需平衡、调峰调频方案选取、AGC等等 系统低频率运转对火电厂的影响系统低频率运转对火电厂的影响 辅机出力下降、设备过热、振动、发电才干下辅机出力下降、设备过热、振动、发电才干下降、效率降低、频

19、率解体或电压解体降、效率降低、频率解体或电压解体 系统低频率运转对水电厂的影响系统低频率运转对水电厂的影响 机组出力少许变动、影响不大机组出力少许变动、影响不大North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.3 频率偏向超标的危害频率偏向超标的危害 系统低频率运转对负荷的影响系统低频率运转对负荷的影响 同步电动机转速、磁通、转矩、功角同步电动机转速、磁通、转矩、功角 异步电动机异步电动机-产质量量下降、劳动消费率降低产质量量下降、劳动消费率降低 输配电系统输配电系统无功增大、

20、电压程度降低无功增大、电压程度降低 对电子设备及丈量仪表的影响对电子设备及丈量仪表的影响 电子设备不能正常任务、感应式电能表误差加电子设备不能正常任务、感应式电能表误差加大大 冲击负荷引起的电力系统频率动摇冲击负荷引起的电力系统频率动摇 电力系统高频率运转的危害电力系统高频率运转的危害North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.4 电力系统频率控制及其调整电力系统频率控制及其调整 系统正常工况下的频率调整系统正常工况下的频率调整 单一电力系统的频率调整过程单一电力系统的频

21、率调整过程 主调频厂的选择主调频厂的选择 频率调整与电压调整的关系频率调整与电压调整的关系 有功平衡及有功出力的合理分配有功平衡及有功出力的合理分配 结合自动调频结合自动调频 AGC 电力系统的优化运转电力系统的优化运转North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.4 电力系统频率控制及其调整电力系统频率控制及其调整 系统异常及缺点工况下的频率调整系统异常及缺点工况下的频率调整 按频率自动减负荷按频率自动减负荷 遏制电力系统特大功率缺额事故的对策遏制电力系统特大功率缺额事故

22、的对策North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.3.5 电力系统频率检测与评价电力系统频率检测与评价 电力系统频率的四种运转工况电力系统频率的四种运转工况 正常运转工况正常运转工况 异常运转工况异常运转工况 系统同步振荡工况系统同步振荡工况 系统失步振荡工况系统失步振荡工况 电力系统的动态频率电力系统的动态频率 电力系统频率的检测电力系统频率的检测 电力系统频率的评价电力系统频率的评价North China Electric Power University电 气 工 程

23、学 院School of Electrical Engineering 3.4.3 三相不平衡的危害三相不平衡的危害 3.4.2 三相不平衡产生的缘由三相不平衡产生的缘由3.4 电力系统的三相不平衡电力系统的三相不平衡North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.4.1 三相不平衡的概念三相不平衡的概念 对称和平衡的根本概念对称和平衡的根本概念 对称的对称的m相系统：各相电量电势、电压或电流相系统：各相电量电势、电压或电流大小相等而且顺序相邻间的相移等于大小相等而且顺序相邻间的

24、相移等于2/m 组成对称多相系统的全部电量瞬时值之和在恣意组成对称多相系统的全部电量瞬时值之和在恣意时辰均为零，组成这些电量的全部相量之和也等时辰均为零，组成这些电量的全部相量之和也等于零于零 平衡的平衡的m相系统：各相总功率瞬时值与时间无关，相系统：各相总功率瞬时值与时间无关，恒为常数恒为常数 m2的对称系一致定是平衡的的对称系一致定是平衡的 平衡与否涉及功率和电磁转矩，对称与否只涉及平衡与否涉及功率和电磁转矩，对称与否只涉及电路构造参数电路构造参数North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Eng

25、ineering3.4.1 三相不平衡的概念三相不平衡的概念 对称分量法对称分量法 三相对称分量的定义三相对称分量的定义 不对称三相相量的分解与对称分量的合成不对称三相相量的分解与对称分量的合成 电气元件的序参数电气元件的序参数 静止元件静止元件 旋转元件旋转元件 三相不平衡度的定义三相不平衡度的定义 电力系统在正常运转方式下，电量的负序分量均电力系统在正常运转方式下，电量的负序分量均方根值与正序分量均方根值之比方根值与正序分量均方根值之比 近似计算公式近似计算公式North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electri

26、cal Engineering3.4.2 三相不平衡产生的缘由三相不平衡产生的缘由 事故性不平衡事故性不平衡 系统非对称性缺点引起系统非对称性缺点引起 正常性不平衡正常性不平衡 供电环节的不平衡供电环节的不平衡供电线路参数的不平衡供电线路参数的不平衡 用电环节的不平衡用电环节的不平衡 电气化铁路电气化铁路 交流电弧炉交流电弧炉North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.4.3 三相不平衡的危害三相不平衡的危害 发电机发电机 转子的附加损耗及发热转子的附加损耗及发热 附加力矩及

27、振动附加力矩及振动 感应电动机感应电动机 负序电压产生制动转矩，效率降低、机械振动负序电压产生制动转矩，效率降低、机械振动 负序电流增大，铜损添加，发热，绝缘老化负序电流增大，铜损添加，发热，绝缘老化 变压器变压器 容量得不到充分利用容量得不到充分利用 部分过热，绝缘老化部分过热，绝缘老化North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.4.3 三相不平衡的危害三相不平衡的危害 换流器换流器 触发角不对称，非特征谐波增大触发角不对称，非特征谐波增大 换相失败的能够性增大换相失败的能

28、够性增大 继电维护和自动安装继电维护和自动安装 负序电流维护和自动安装误动负序电流维护和自动安装误动 负序启动元件的灵敏度下降负序启动元件的灵敏度下降 线损线损附加功率损耗附加功率损耗 计算机计算机 零电位漂移产生电噪声干扰零电位漂移产生电噪声干扰North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.4.4 三相不平衡的的规范三相不平衡的的规范 GB/T 15543-2019 主题内容与适用范围主题内容与适用范围 本规范规定了三相电压不平衡度的允许值及其计本规范规定了三相电压不平衡度的

29、允许值及其计算、丈量和取值方法。算、丈量和取值方法。 本规范适用于交流额定频率为本规范适用于交流额定频率为50Hz电力系统正常电力系统正常运转方式下由于负序分量而引起的公共衔接点的运转方式下由于负序分量而引起的公共衔接点的电压不平衡。电压不平衡。North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.4.4 三相不平衡的的规范三相不平衡的的规范 GB/T 15543-2019 术语、符号术语、符号 不平衡度不平衡度-负序分量与正序分量方均根值的百负序分量与正序分量方均根值的百分比分比 正

30、序分量正序分量 负序分量负序分量 公共衔接点公共衔接点电力系统中一个以上用户的衔接处电力系统中一个以上用户的衔接处Point of Common Coupling (PCC)North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.4.4 三相不平衡的的规范三相不平衡的的规范 GB/T 15543-2019 电压不平衡度允许值电压不平衡度允许值 电力系统公共衔接点正常电压不平衡度允许值为电力系统公共衔接点正常电压不平衡度允许值为2%，短时不得超越，短时不得超越4%。电气设备额定工况的电。电

31、气设备额定工况的电压不平衡度和负序电流允许值仍由各自规范规定压不平衡度和负序电流允许值仍由各自规范规定 接于公共衔接点的每个用户，引起该点正常电压接于公共衔接点的每个用户，引起该点正常电压不平衡度允许值普通为不平衡度允许值普通为1.3%North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.4.5 改善三相不平衡的措施改善三相不平衡的措施 将不对称负荷合理地分布于三相中，使各项负荷尽将不对称负荷合理地分布于三相中，使各项负荷尽能够平衡能够平衡 将不对称负荷分散接于不同的供电点，减少集中衔

32、将不对称负荷分散接于不同的供电点，减少集中衔接呵斥的不平衡度过大接呵斥的不平衡度过大 将不对称负荷接入高一级电压供电将不对称负荷接入高一级电压供电 将不对称负荷采用单独的变压器供电将不对称负荷采用单独的变压器供电 采用特殊接线的平衡变压器供电铁道牵引系统采用特殊接线的平衡变压器供电铁道牵引系统 加装三相不平衡安装加装三相不平衡安装North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering 3.5.3 供电中断产生的缘由供电中断产生的缘由 3.5.2 供电中断的危害供电中断的危害3.5 供电中断

33、与供电可靠性供电中断与供电可靠性North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.5.1 供电可靠性常用目的供电可靠性常用目的 供电可靠性主要目的供电可靠性主要目的 供电可靠率供电可靠率 RS-1= 用户平均停电时间用户平均停电时间用户在统计期间内的平均停用户在统计期间内的平均停电小时数，电小时数，AIHC-1 用户平均停电次数用户平均停电次数用户在统计期间内的平均停用户在统计期间内的平均停电次数，电次数，AITC-1 用户平均缺点停电次数用户平均缺点停电次数用户在统计期间内的平用户在统计期间内的平均缺点停电次数，均缺点停电次数，AFTC-1%)(1001统计期间时间用户平均停电时间North China Electric Power University电 气 工 程 学 院School of Electrical Engineering3.5.1 供电可靠性常用目的供电可靠性常用目的 供电可靠性参考目的供电可靠性参考目的 用户平均缺点停电时间用户平均缺点停电时间统计期间内，用户的平统计期间内，用户的平均缺点停电小时数均