电能质量及其治理技术的探讨

1电能能质质量量及及其其治治理理技术的探探讨讨张永永康康2电能能质质量量与与一一般般产产品品质质量量的的区区别别其特特点点在在于于：：⑴不完完全全取取决决于于电电力力生生产产企企业业，，甚甚至至有有的的电电能能质质量量指指标标（（例例如如电电压压畸畸变变、、电电压压波波动动和和闪闪变变、、三三相相电电压压不不平平衡衡度度等等））往往往往是是由由用用户户的的因因素素造造成成的的；；⑵对于于不不同同的的公公共共连连接接点点在在不不同同的的时时刻刻，，电电能能质质量量数数据据往往往往是是不不同同的的，，也也就就是是说说，，电电能能质质量量在在时时间间和和空空间间上上均均处处于于动动态态变变化化之之中中。。3一，，电电能能质质量量标标准准中中几几个个问问题题的的探探讨讨4GB/T14549—93公用用电电网网谐谐波波探讨讨的的问问题题：：1，，谐波电电流流限限值值在在25次次以以下下，，随随着着电电力力电电子子技技术术的的发发展展，，尤尤其其是是可可关关断断电电力力电电子子元元件件的的广广泛泛应应用用，，谐谐波波源源的的性性质质发发生生了了很很大大的的变变化化，，异异常常高高次次谐谐波波危危害害很很大大2，，谐谐波波测测量量仪仪器器的的功功能能，，目目前前绝绝大大部部分分测测量量范范围围从从基基波波到到50次次，，不不能能反反映映真真实实的的谐谐波波状状况况5电压压波波动动引引起起照照度度波波动动对对人人的的主主观观视视觉觉反反应应称称为为瞬瞬时时闪闪变变视视感感度度（（标标准准术术语语））日光光灯灯和和电电视视机机等等设设备备对对电电压压波波动动的的敏敏感感程程度度远远小小于于白白炽炽灯灯................为为此此，，选选白白炽炽灯灯的的工工况况作作为为判判断断电电压压波波动动是是否否被被接接受受的的依依据据（（电电压压电电流流频频率率和和电电能能质质量量国国家家标标准准应应用用手手册册99页页））电压等级LVMVHVPSt1.00.9(1.0)0.8PLt0.80.7(0.8)0.6电压压允允许许波波动动和和闪闪变变GB12326—20006一，110KV或者者220KV电电压等级级的闪变变对220V的的照明电电源的影影响有多多大，传传递函数数如何？？二，35KV(33KV）电电压供电电的电弧弧炉产生生的闪变变值通过过110/33KV变变压器、、110/10KV变变压器、、10KV/220V照明变变压器，，在220V母母线的闪闪变是多多少？（（？%））三，为了了一个闪闪变指标标电能质质量的治治理项目目将有巨巨大的量量变，出出现几倍倍的项目目投资差差异有关闪变变的疑问问7GB/T18481—2001电能质量量暂时时过电压压和瞬态态过电压压不仅暂时过电电压，还还要考虑虑短时电电压降，，以前唱唱主角的的直流传传动系统统允许电电压下降降的量和和持续的的时间相相对现在在广泛采采用交流流传动系系统裕量量大一般直流流传动系系统允许许电压下下降的量量为75%左右右，持续续时间60ms目前采用用可关断断电力电电子元件件作为变变流装置置的交流流传动系系统允许许电压下下降的量量为85%左右右，持续续时间15ms8二，电能能质量治治理技术术9电能质量量改善的的措施（（主动型型）••在电电源侧采采取有效效的措施施：1，优化化供电系系统结构构，合理理布置负负荷2，优化化供电系系统容量量，供电电设备参参数与电电能质量量治理方方案之间间找到最最佳的平平衡点••在负负荷侧采采取有效效的措施施：1，增加加变流装装置的等等效脉冲冲数2，采用用新型电电力电子子元件等等方案3,利利用用负荷的的同期性性，使同同时流入入系统的的谐波电电流相互互抵消10电能质量量改善的的措施（（被动型型）••FC（filtercircuit）滤波回回路••TSC（thyristorswitchedcapacitor：晶闸管管投切电容器器）••SVC（staticvarcompensator：静止止型动态态无功补偿装装置）••APF（activepowerfilter：有源补补偿装置置）••SVG（staticvargenerator：静止无无功发生生器）11采用多相相组合整整流电路路1整流变压压器采用用Y/Y－△接接线方式式三绕组组变压器器，二次次绕组Y－△分分别接同同一容量量但相位位差30。的三相桥桥式整流流装置，，组合成成12脉脉动整流流电路，，抑制5，7次次高次谐谐波分量量。另一组整整流变压压器采用用Z/Y-△接接线方式式移相15的三绕组组变压器器，与Y/Y－－△接线线方式的的变压相相位差为为15，组成24相整整流电路路，抑制制11，，13次次高次谐谐波分量量。12多相组合合整流电电路示意意图13采用多相相组合整整流电路路2直流电弧弧炉采用用三个顶顶电极和和一个底底电极三个顶电电极分别别由三个个独立的的电炉变变压器和和整流装装置供电电，三个个电炉变变压器的的接线组组别相差差20°°，每个个整流装装置都是是三相6脉动的的，于是是对于向向电炉变变压器供供电的33KV系统来来说，该该交流电电弧炉可可以等效效为一个个三相18脉动动的整流流装置，，主导谐谐波为17、19、35、37次14电源同步步PWM控制电源同步步PWM控制用用于抑制制整流器器产生的的高频谐谐波。PWM整整流器产产生的高高次谐波波与载波波相位有有关，如如果对同同一电网网内的几几个整流流器设定定不同的的载波相相位，使使它们彼彼此产生生的高次次谐波电电流相位形形成一个个合理的的相位差差，使他他们同时时运行时产产生的谐谐波电流流回合到到系统时时互相抵抵消。1516FC（filtercircuit）滤波回回路1，单调谐谐滤波器器2，一阶高高通滤波波器3，二阶高高通滤波波器4，C式滤波器器17单调谐滤滤波器18一阶高通通滤波器器19二阶高通通滤波器器20C式滤波器器21SVC应用实例例22滤波器设设计基本本要素和和难点1，FC基波补补偿容量量的确定定2，滤波波回路组组数的确确定3，各滤滤波回路路基波补补偿容量量的分配配4，各滤波回回路实际际谐振频频率的设设置5，电容容器电压压的选择择6，内熔熔丝、外外熔丝、、不平衡衡保护的的选择23三，电能能质量测测试24电能质量量的测试试1、常规规电能质质量测试试2、电能能质量治治理评估估性质的的测试3，故障障诊断性性质的电电能质量量测试4，异常常高次谐谐波的测测试25常规电能能质量测测试是一一种普查查性质的的测试，，主要测测试分析析的内容容有：1、系统频频率，分分析频率率偏差2、系统电电压，分分析电压压偏差、、波动、、闪变和和总畸变变率、各各次谐波波电压畸畸变率3、进线电电流，各各次谐波波电流含含有量4、进线有有功、无无功、视视在功率率和功率率因数提交上述述数据的的报告中中包括：：最大值值、平均均值、95%概率值、、根据系系统数据据计算的的允许值值26在常规电电能质量量测试中中需要现现场提交交的资料料1、供配电电系统的的主接线线2、供配电电系统的的电压和和短路容容量3、主变压压器的容容量、变变比、短短路阻抗抗4、安排在在该系统统出现最最大负荷荷或典型型负荷时时进行测测试27电能质量量治理评评估性质质的测试试中测试试和分析析的内容容1、测试供供配电系系统电压压，分析析电压偏偏差、波波动、闪闪变和总总畸变率率、各次次谐波电电压畸变变率2，测试进进线回路路、滤波波器、谐谐波源等等电流，，分析上上述各回回路电流流的谐波波电流含含有量和和方向3、在有TCR装置的场场合，同同时测试试TCR回路电流流，分析析TCR装置对负负荷波动动的响应应能力4、综合分分析电能能质量治治理装置置的治理理效果28在故障诊诊断性质质的电能能质量测测试中根根据故障障的内容容制定不不同的测测试方案案在方案制制定之前前现场应应该提交交下列资资料：1、故障时时的现象象（包括括损坏的的设备或或器件、、继电保保护护和各种种掉牌信信号）2、包括括故障障点在在内的的系统统主接接线图图3、损坏坏的设设备或或器件件对电电能质质量的的要求求29D1～D2：高精精度电电容分分压器器C1，C2：分压压电容容整流变变低压压侧电电缆对对地电电容，，加上上变压压器的的入口口电容容，实实测每每相对对地电电容大大约为为0.1μF左右。。电容容分压压器高高压臂臂的电电容为为70PF，故电电容分分压器器后基基本没没有改改变系系统参参数，，能反反应系系统实实际情情况异常高高次谐谐波的的测试试30异常高高次谐谐波的的测试试若不用用电容容分压压器而而使用用PT测量量整流流变压压器二二次电电压可可能存存在以以下几几个问问题：：线路对对地呈呈现电电容，，用PT进进行测测量，，相当当于对对地并并联了了一个个电感感，IGBT动动作时时的电电压波波形中中包含含很宽宽的频频谱，，电感感和线线路电电容在在某一一个频频率下下，可可能谐谐振，，产生生较大大的过过电压压。PT的的高低低压绕绕组之之间存存在耦耦合电电容，，当出出现高高频分分量时时，高高频分分量通通过耦耦合电电容叠叠加在在低压压侧，，造成成较大大的幅幅值。。PT电电感和和其分分布电电容导导致其其频率率响应应较低低，在在高频频电压压下，，造成成波形形的畸畸变。。31HB10MCC1#电压电电流波波形32在用FC的的问题题1，设设计容容量过过大，，有些些滤波波回路路无法法投入入，功功率因因数满满足，，电压压畸变变超标标2，真真空断断路器器参数数无法法抑制制“开开关操操作重重燃过过电压压”，，分闸闸过程程中爆爆炸3，在在采用用变频频器负负载的的电源源回路路中，，无法法抑制制调试试期间间的异异常高高次谐谐波4，中中性点点不平平衡保保护的的设置置的合合理性性5，设设计方方案没没有系系统的的考虑虑问题题，滤滤波回回路无无法承承受PCC点其其他用用户流流过来来的谐谐波电电流33