电能质量优化技术与无功补偿技术.ppt

1、第一部分 电力系统无功及相关问题,电能质量优化控制与节能技术高级培训班,2020/8/7,2,“传统的”无功概念与问题（正弦波环境）,无功的基波概念,储能元件（线性元件） 能量的存储与释放 功率因数和功率因数角 无功补偿的意义 分层与分区补偿,.,2020/8/7,3,储能元件 能量的存储与释放 功率因数和功率因数角 无功补偿的意义 分层与分区补偿,电流的滞后与超前 负载上的（瞬时）负功率,“传统的”无功概念与问题（正弦波环境）,无功的基波概念,2020/8/7,4,储能元件 能量的存储与释放 功率因数和功率因数角 无功补偿的意义 分层与分区补偿,减小线损（减少输电代价） 改善电压质量 提高输

2、电能力 改善系统的稳定性,“传统的”无功概念与问题（正弦波环境）,无功的基波概念,2020/8/7,5,储能元件 能量的存储与释放 功率因数和功率因数角 无功补偿的意义 分层与分区补偿,合理性 可行性,“传统的”无功概念与问题（正弦波环境）,无功的基波概念,2020/8/7,6,“传统的”无功概念与问题（正弦波环境）,输电稳定性的考虑,为了提高稳定性送端电压应较高 要限制发电机进相或高功率因数运行,无功的基波概念,2020/8/7,7,无功补偿与电压质量,无功与电压 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 动态无功补偿与系统的电压稳定性,无功的基波概念,2020/8/7,8,有关

3、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 大的无功功率不平衡会造成电压崩溃 受电侧不仅需要电厂，还需要足够的无功支撑 主要负荷点电压低至7080，就有可能发生电压崩溃,无功的基波概念,2020/8/7,9,未来大负荷中心区的设想,无功的基波概念,2020/8/7,10,无功功率与电压,无功的基波概念,2020/8/7,11,无功功率与电压,公共连接点短路容量,无功的基波概念,2020/8/7,12,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） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,.,无功的基波概念,2020/8/7,13,电压问题的

4、表现形式与补偿方式,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,常规无功补偿（FC） VQC,无功的基波概念,2020/8/7,14,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,动态无功补偿（SVC，SVG） 动态电压恢复器（DVR）,电压问题的表现形式与补偿方式,无功的基波概念,2020/8/7,15,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,动态无功补偿（SVC，SVG）,电压问题的表现形式与补偿方式,无功的基波概念,20

5、20/8/7,16,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,避雷设备 限流措施 消谐措施,电压问题的表现形式与补偿方式,无功的基波概念,2020/8/7,17,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,优化电路结构 动态无功补偿（分相控制） 新型补偿装置（RPC：Railway Static Power Conditioner ）,电压问题的表现形式与补偿方式,无功的基波概念,2020/8/7,18,容量配置 安装地点 投切控制（VQC） 与动态无功补偿装置的配合 谐波放大问题

6、,对各种补偿方式的要求：FC,无功的基波概念,2020/8/7,19,对各种补偿方式的要求：动态无功补偿,补偿装置类型选择 安装地点 响应速度，控制策略 与FC的配合 三相共补 vs. 分相补偿,无功的基波概念,2020/8/7,20,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 降低输电损耗 增加输电容量 增加瞬态稳定极限 对功率振荡起阻尼作用 改进电压控制及稳定性,无功的基波概念,2020/8/7,21,非正弦环境下的无功问题,无功概念的扩展,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 各种功率分析方法的适用场合与缺陷 与“传统的”无功分析方法的异同,2020/8/7,2

7、2,更完善的无功功率定义与理论,物理意义明确且“向前兼容” 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 便于测量和计量,无功概念的扩展,2020/8/7,23,有功功率：具有明确的物理意义,瞬时功率的平均值 电能与其他形式的能量转换速率的度量 只有同频率的电压、电流才可能产生有功功率 传输同量的有功功率的“代价”（线损）可能不同,无功概念的扩展,2020/8/7,24,无功功率：物理意义可能难以明确,传统定义：储能元件与电源间能量交换速率的度量 非正弦情况下无功功率概念的困惑 与传输有功功率所需“代价”有关的概念 广义的无功功率概念：相移、谐波、不平衡 三相系统与

8、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,无功概念的扩展,2020/8/7,25,无功功率：物理意义（传统的）,无功概念的扩展,伴随着能量的存储与交换,2020/8/7,26,非正弦情况下的无功功率,无功概念的扩展,2020/8/7,27,非正弦情况下的无功功率,负载中无任何储能元件 滞后的基波电流 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,无功概念的扩展,2020/8/7,28,电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）,无功概念的扩展,2020/8/7,29,电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）,无功概念的扩展,2020/8/7,30,电力电子

9、装置的功率因数：阻感负载（单相）,无功概念的扩展,2020/8/7,31,电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）,无功概念的扩展,2020/8/7,32,电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）,无功概念的扩展,2020/8/7,33,电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）,无功概念的扩展,2020/8/7,34,电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）,无功概念的扩展,2020/8/7,35,电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相）,双桥12脉动：,无功概念的扩展,2020/8/7,36,电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相）,双桥12脉动：,无功概念的扩展,2020/8/7,37,电

10、力电子装置的功率因数：考虑换相过程,无功概念的扩展,2020/8/7,38,电力电子装置的功率因数：考虑换相过程,无功概念的扩展,2020/8/7,39,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 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,无功概念的扩展,2020/8/7,40,电力电子装置的功率因数：大电容负载,无功概念的扩展,2020/8/7,41,电力电子装置的功率因数：大电容负载,无功概念的扩展,2020/8/7,42,电力电子装置的功率因数：大电容负载,

11、无功概念的扩展,2020/8/7,43,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 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 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,无功概念的扩展,2020/8/7,44,三相系统与单相系统的无功功率,三相不仅仅是三个单相的叠加 各相的“个体”与三相的“整体” 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,无功概念的扩展,2020/8/7,45,单相系统的瞬时功率与有功功率,有功功率,深入的无功分析,2020/8/7,46,单相系统的瞬时功率与有功

12、功率,深入的无功分析,2020/8/7,47,单相系统的瞬时功率与有功功率,Part I 电阻性功率,Part II 电抗性功率,有功功率,无功功率,深入的无功分析,2020/8/7,48,单相系统的瞬时有功电流与瞬时无功电流,瞬时有功电流,瞬时无功电流,深入的无功分析,2020/8/7,49,单相系统的等值电路,有功功率 （电阻性功率）,无功功率 （电抗性功率）,深入的无功分析,2020/8/7,50,单相系统的瞬时功率与有功功率,深入的无功分析,2020/8/7,51,三相系统的瞬时功率与有功功率,深入的无功分析,2020/8/7,52,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

13、接近 简化分析又不失结果的本质 广义的无功：谐波 广义的无功：不平衡,深入的无功分析,2020/8/7,53,畸变无功功率,有功分量,基波无功分量,畸变无功分量,深入的无功分析,2020/8/7,54,畸变无功功率,与线损成正比,与传输的有功成正比,深入的无功分析,2020/8/7,55,功率因数,畸变功率因数,相移功率因数,总功率因数,深入的无功分析,2020/8/7,56,瞬时功率理论：坐标变换,深入的无功分析,2020/8/7,57,瞬时功率理论：定义,瞬时实功率（瞬时功率）,瞬时虚功率,深入的无功分析,2020/8/7,58,瞬时功率理论：分解,深入的无功分析,2020/8/7,59,瞬时功率理论：补偿量的计算,深入的无功分析,2020/8/7,60,瞬时功率理论：其他形式,深入的无功分析,2020/8/7,61,瞬时功率理论：分解,相间转移无功,系