第十章__电能质量的提高.ppt

1、第十章 电能质量的提高,第一节 概述 第二节 电压偏差及其调节 （重点） 第三节 电压波动和闪变及其抑制 （难点） 第四节 高次谐波及其抑制 第五节 供电系统的三相不平衡,第一节 概述,一、衡量电能质量的指标及标准,自1990年以来，我国相继发布的五项电能质量国家标准： GB12325-1990电能质量 供电电压允许偏差 GB12326-2000电能质量 电压波动和闪变 GB/T14549-1993电能质量 公用电网谐波 GB/T15543- 1995电能质量 三相电压允许不平衡度 GB/T15945-1995电能质量 电力系统频率容许偏差,电能质量的问题有五个比较大的方面：频率、电压偏差、电

2、压波动、高次谐波和三相不平衡（三相系统） 除此之外还包括供电可靠性、操作容易、维护费用低和能源使用合理等。,二、电力系统的频率调整,我国电力系统的额定频率为50Hz，频率的允许偏差规定为：电网装机容量在300万kW及以上的，为0.2 Hz；电网装机容量在300万kW以下的，为0.5Hz。,如果电力系统发生短路故障，或用电负荷突然大幅度增加时，电网频率将显著降低，致使电力系统不能正常运行，这时候也可以通过设置低频减负装置来使电力系统的频率得到有效的恢复。,电力系统频率的变化主要是由有功负荷变化引起的。 系统负荷变化有三种情况。,第二节 电压偏差及其调节,一、电压偏差的含义,由于变压器分接头选择而

3、引入的电压偏差量可按下式进行计算：,电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差对额定电压的百分数，即,产生电压偏差的主要原因是正常的负荷电流或故障电流在系统各元件上流过时所产生的电压损失所引起的。,实际电压偏高或偏低，对运行中的电气设备会造成不良影响。,二、变压器对电压偏差的影响,Uf（1f）U1N,续上页,变压器中的电压损失按式计算：,当变压器一次侧分接头所加电压为额定电压时,由变压器本身所产生的总电压偏差量为,变压器负载时二次侧电压为：,三、电压偏差的计算,指定地点E的电压偏差可由下式计算:,四、电压偏差的调节,GB12325-1990电能质量 供电电压允许偏差中规定，供电部门与用户的产权分界

4、处或供用电协议规定的电能计量的最大允许电压偏差应不超过： 35kV及以上供电电压：电压正、负偏差绝对值之和为10%； 10kV及以下三相供电电压：7%； 220V单相供电电压：+7%，-10%。,（一）电压调节的方式,对中枢点的电压进行监视和调节。,中枢点调压方式： 常调压：不管中枢点的负荷怎样变动，都要保持中枢点的电压偏 差为恒定值； 逆调压：在最大负荷时，升高母线电压，在最小负荷时，降低母 线电压。,续上页,（二）电压调节的方法,对于电力用户的供配电系统，电压偏差调节主要以下两方面入手。,1. 减小线路电压损失,2. 合理选择变压器的分接头,合理地减少系统的阻抗， 减少系统的变压级数； 尽

5、量保持系统三相平衡； 使高压线路深入负荷中心； 采用多回路并联供电； 设置无功补偿装置等。,第三节 电压波动和闪变及其抑制,电压波动是指电压在系统电网中作快速短时的变化。电压波动值，以用户公共供电点的相邻最大与最小电压方均根值之差对电网额定电压UN的百分值表示，即,电压波动是由于负荷急剧变动的冲击负荷所引起。影响电气设备的正常工作。,一、电压波动和闪变的基本概念,闪变是指人眼对灯闪的主观感觉。引起灯光（照度）闪变的波动电压，称为闪变电压。,二、电压波动值的估算,1）对于平衡的三相负荷，可按下式计算：,式中，S为负荷容量的变化量；Sk为公共连接点的短路容量。,2）当已知三相负荷的有功和无功功率变

6、化量P和Q时，则可按下式计算：,式中，R、X分别为电网的等值电阻和电抗。,3）在高压电网中，由于XR ，因此可按下式计算：,三、电压波动和闪变的抑制,抑制电压波动和闪变的主要措施有：采用合理的接线方式，对负荷变化剧烈的大型设备，采用专用线或专用变压器供电；提高供电电压；减少电压损失；增大供电容量；减少系统阻抗；增加系统的短路容量等方法，对抑制电网的电压波动和闪变能起到良好的作用。在系统运行时，也可以在电压波动严重时减少、甚至切除引起电压波动的负荷。,另外为了减少无功功率冲击引起的电压闪变，国内外普遍采用一种静止无功功率补偿装置（SVC）进行无功功率补偿。这种装置在调节的快速性、功能的多样性、工

7、作的可靠性、投资和运行费用的经济性等方面具有显著的优点。,静止无功补偿器由特殊电抗器和电容器组成，有的是两者之一为可控的，有的是两者都是可控的，是一种并联联接的无功功率发生器和吸收器。近年来，电力系统中主要应用的静止补偿器有自饱和电抗器型（简记为SR）和可控硅控制电抗器型(简记为TCR)两种。,第四节 高次谐波及其抑制,一、高次谐波的产生与危害,谐波对几乎所有连接于电网的电气设备都有损害，主要表现为产生谐波损耗，使设备过热以及谐波过电压、加速设备绝缘老化等。谐波对继电保护、电能计量精度等也有影响 、谐波还对通信质量有影响。,谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整倍数，也称为高次

8、谐波。,系统中的主要谐波源可分为两大类：含半导体非线性元件的谐波源；含电弧和铁磁非线性设备的谐波源。,如在系统和用户中存在谐波干扰，将会使系统中的电压和电流发生畸变。供电系统中的谐波源主要是谐波电流源，谐波电流通过电网将在电网阻抗上产生谐波电压降，从而导致谐波电压的产生。,二 谐波的评价估算,第h次谐波电压含有量和第h次谐波电流含有率按下式计算：,谐波电压总含量UH和谐波电流总含量IH按下式计算：,式中，Uh为第h次谐波电压（方均根值）； U1为基波电压（方均根值）； Ih第h次谐波电流（方均根值）；I1为基波电流（方均根值）。,电压总谐波畸变率THDu和电流总谐波畸变率THDi按下式计算：,

9、谐波电压限值及谐波电流允许值的规定值可参考GB/T14549-1993电能质量 公用电网谐波。,三、并联电容器对谐波的放大作用,在供电系统中，并联电容器作为无功补偿设备已得到了广泛的应用。系统中的电容器，一方面由于其谐波阻抗小，系统高次谐波电压会在其中产生明显的高次谐波电流，使电容器过热，严重影响其使用寿命；同时电容器的切入使用也可能引起系统谐波严重放大。,在含有谐波的供电系统中，应注意适当选择其电容器的参数，防止其出现过电流和过电压，同时兼顾无功补偿的要求和消除谐波放大，可在电容器支路串联电抗器，通过选择电抗器值使电容器回路在最低次谐波频率下呈现出感性如图所示。,对于整流装置，hmin=5，

10、可取XLR=(56)% XC ，对于含有三次谐波的系统，可取XLR=(1213)% XC 。,四、高次谐波的抑制,高次谐波的抑制方法：,1增加整流装置的相数,2装设无源电力谐波滤波器,无源电力谐波滤波器由电力电容器，电抗器和电阻器按一定方式连接而成。,续上页,3装设有源电力滤波器,有源电力滤波器分并联型和串联型两种，实际应用中多为并联型。 并联型有源电力滤波器是一种向电网注入补偿谐波电流，以抵消负荷所产生的谐波电流的滤波装置，其主要电路由静态功率变流器（逆变器）构成，故具有半导体功率变流器的高可控性和快速响应性。,谐波电流的补偿,第五节 供电系统的三相不平衡,在三相供电系统中，当电流和电压的三

11、相相量间幅值不等或相位差不为1200时，则三相电流和电压不平衡。,三相不平衡对供用电设备将带来危害。,三相不平衡程度通常用不平衡系数表示。,供电系统的三相不平衡主要是由三相负荷不对称所引起的。电流和电压不平衡现象有短时的（一相不对称短路，断线等），也有持续的（一相非对称运行方式；以及非对称负荷等）。,式中，U%、 I%表示电压及电流的不平衡系数；U1、U2和I1、I2表示正、负序电压和正、负序电流。,本章小结,随着现代工业技术发展，电能质量问题越来越受到人们的重视。 本章首先概述电能质量的主要指标、标准及系统频率的调整 ；然后分别讨论了电压偏差、电压波动和闪变、高次谐波以及三相不平衡等电压质量问题。 本章重点：电压偏差及其调节、高次谐波及其抑制。 本章难点：电压波动和闪变及其抑制。 教学基本要求：了解电能质量的衡量标准、电力系统的频率调整方法；理解电压偏差、电压波动和闪变、高次谐波、三相不平衡产生的原因及危害；掌握电压偏差的调节方法、电压波动和闪变的抑制方法、高次谐波的抑制方法。,思考题与习题解答提示,10-1 提示：参见教材P215。 10-2 提示：参见教材P215。 10-3 提示：参见教材P216。 10-4 提示：参见教材P219。 10-5 提示：参见教材P220221 。 10-6 提示：参见教材P223225 。 10-7 提示：参见教材P227228