低压配电系统电能质量综合解决方案

1、,ABB,低压配电系统电能质量综合解决方案,电能问题分类,电压问题：跌落，偏差，供电中断，波动和闪变； 频率 问题：频率偏差； 电流问题：谐波、无功等； 目前的解决方案头痛医头、脚痛医脚。缺少综合性的解决 方案。 技术需要变革，设计思想也需要变革由交流配电到直流配电的变革。,电能质量问题你的系统属于哪一种情况？,来自电力系统的各种问题和故障让你蒙受损失： - 电源故障： 例： 断路器分闸，熔丝熔断； - 设备损坏，功能故障和寿命缩短： 例：- 设备过热 （变压器，马达， ） - 精密敏感负载遭受损坏 (计算机，UPS系统，变频控制设备) - 电容器不能正常工作，甚至损毁； - 电子通讯设备和控

2、制系统受到干扰； - 系统电能损耗增加； - 相关参数达不到电网管理部门的要求而遭受罚款； - 电能质量不好导致产品的优良率下降，废品率上升；,谐波造成的损失,汽车三厂车身三号配电站火灾现场和设备图,连接在电网中的非线性负载当电网供给其正弦电网电压时，其的工作电流波形是非正弦的畸变电流波形,谐波从何而来?,所有的非线性负载工作时都产生谐波,谐波 = 畸变的电流 正弦50Hz的基波电流,非线性负载在电力系统中无处不在 而且呈快速增长势头! 工业负载 (主要三相三线系统) AC and DC drives, UPS系统, = 产生相间谐波，相不平衡，经常无功补偿不足 商业负载 (主要三相三线系统)

3、 所有的办公大楼都使用电脑设备，节能灯具， 复印设备，传真机 =产生相间谐波和中性线谐波， 三相不平衡，功率因数较差,什么地方使用了非线性负载?,日益增长的电网谐波的影响,Peak100%133%168%204% RMS100%105%108%110% = 改变了电流波形的峰值 = 增加了电流均方根值,0%33%39%44%,谐波带来的电流波形畸变,谐波问题解决方案,改变电网的供电结构 E.g.- 把对谐波敏感的设备和产生谐波的设备进行隔离供电； - 尽量使用高脉冲整流的变频设备； - 采用特殊绕组的变压器以减小其阻抗； - 尽量通过大的电网系统供电； = 在供配电设计阶段就应该加以考虑和设计

4、； = 不可能解决所有的非线性负载带来的问题； = 造价不菲，浪费很多安装空间；,谐波问题解决方案,静态滤波器: 串联电抗器和电容器组合 给谐波提供低阻抗的通路 = 滤波效率受电网参数的影响； = 容易因过载而损毁；= 难于扩展使用能量；= 容易造成谐振，带来严重后果；= 需要为每一种谐波单独配置一套静态滤波器；= 需要很多安装空间；= 总是伴随产生无供补偿：- AC drives 不需要无功补偿，容易过补偿- 发电机 不能在容性功率因数下正常工作,谐波主流解决方案,动态有源滤波器 滤波原理: 动态有源滤波器产生和系统谐波大小相等，相位相反的谐波注入到电网中，从而有效消除谐波,LOAD CUR

5、RENT,ACTIVE FILTER CURRENT,CLEAN FEEDER CURRENT,Waveforms,+,=,Harmonics,动态有源滤波器的应用场合,Roller tables,Cranes,Offshore,Winders,Paper machine,Debarking drums,Ski lifts,Propulsion,Centrifuges,Decanters,Kilns,Compressors,所有需要关注电网质量的场合!,Hotels, banks, computing centres,APF 工作原理图,有源滤波 电气接线示意图,治理谐波和无功功率的重点 整流

6、器是大多数电力电子装置的前端电路，注入电网的谐波和无功功率的大小主要取决于整流器。 1992年日本发表了一项关于谐波源的调查报告，发现在被调查的谐波源中，整流器的比例占89%。,整流器的谐波抑制和功率因数提高问题 是治理电网污染的重点！,背景,单向、单相APFC,单相、三相VIENNA整流器,单相、三相VIENNA整流器实验波形,低电流谐波含量和单位功率因数的三相PWM整流器； 功率开关元件少； 在通信电源、不间断电源、AC 驱动系统的输入级等领域得到应用。,特点：,优势,二极管整流电路 电容滤波,可控硅整流电路 电阻负载，相角30度,PWM整流器 整流状态,拓扑结构,电流型,电压型,结构简单

7、、效率高、 体积小、重量轻,目前主要趋势：三相电压型PWM整流器,应用分类,PWM整流器应用,有源电力滤波器,统一潮流控制器,绿色能源,有源电力滤波器 拓扑结构图,统一潮流控制器 拓扑结构图,风力发电系统 拓扑结构图,在电源、家电、工业驱动、微网、医疗、家居等领域具有广阔应用空间.,双向、三相PWM整流器,工作模式能量反馈模式,E,U,I,E,-,U,I,E,能量反馈,PWM整流器,电网电压,工作模式能量吸收模式,E,U,I,I,E,能量吸收,E-U,PWM整流器,电网电压,应用研究,交流配电到直流配电的变革,直流配电与交流配电相比较所具有的优势： 材料成本较低直流配电的2根线+1根地线配电比

8、交流配电的4根线+1根地线配电具有明显成本优势; 运行效率高：在直流输配电系统中,没有传递无功功率引起的网络损耗,也没有因集肤效应产生的损耗,具有远低于交流输配电的线路损耗； 没有各类电能质量问题：直流系统则只需要控制电压幅值,不用涉及频率稳定和无功功率等问题。 具有直流微电网的一切特征：能够快速接入新能源系统。,低压直流配电系统,新型低压多端 直流配电系统,基于MMC高压直流配电接线示意图,科技的变革,配电系统将由单一的交流配电模式走向交直流混合配电模式，并且在低压配电系统直流配电必将取代传统交流配电模式。 这是一场变革，也是一个机遇。,基于超级电容器储能的UPQC设备,UPQC,超级电容器

9、 组,运行现场照片,通道2（紫色）： 市区供电电源电压波形。 通道1（黄色）： 敏感负荷侧电压波形。 结论：当系统电源发生故障时，UPQC经过10ms暂态过程能够快速为负载提供稳定的电源。,实验和结论失电过程,通道2（紫色）： 市区供电电源电压波形。 通道1（黄色）： 敏感负荷侧电压波形。 结论：具备超级电容器的UPQC能够维持敏感负荷一定时间（应根据负荷容量定时间长短）。,实验和结论失电过程(长时),通道2（紫色）： 市区供电电源电压波形。 通道1（黄色）： 敏感负荷侧电压波形。 结论：当市区电源恢复正常时，UPQC经过15ms暂态过程能够快速把负载切换到市区电源。,实验和结论恢复过程,电能

10、质量和电气参数测量实验平台,公司简介,经营产品,胜业的产品线,1、低压补偿/滤波电容器,2、补偿/滤波组件,3、无功补偿控制器,4、可控硅投切开关,5、补偿/滤波模组,6、无源滤波补偿柜,8、SVG（无功发生器）,7、有源滤波柜,9、直流配电柜,三相结构,单相结构,分相结构,型号： SYICD-APF0.4/-3P4L SYICD-APF0.4/-3P4L 特点： 采用先进有源补偿设备（APF或SVG）+可控硅投切动态无功补偿+接触器投切电容器组来补偿供电系统的大量谐波电流和动态无功功率。 制造成本较低，根据容量配比可大幅度降低投资成本。甚至可以接近无源补偿设备的制造成本。,有源+无源混合补偿

11、装置,有源 + 无源滤波装置,SYICD型APF的优势,胜业电气,民用低压配电站补偿方案,问题：民用低压配电站电能质量现状： 三相电流存在严重不对称，往往是单相负荷； 谐波频谱范围宽，包括3、5、7、9、11等； 功率因数低，需要大量的分相无功补偿设备； 难点： 传统补偿方法(3P3L型、 3P4L型)无法完全满足补偿要求； 无功和谐波需要全分相补偿； 解决方案：采用具有全分相补偿能力的 SYICD_C综合补偿设备,胜业电气,电动汽车充电站和电信配电站补偿方案,电动汽车换电站电能转换过程是： 电网AC储能单元DC 充电器DC锂电池DC。 问题：电网AC转换为储能DC时，产生大量谐波； 特点：无

12、功为零，电流畸变率较大（30左右）； 难点：无源滤波器不适用，会带来无功“倒送”问题； 解决方案： 采用绿色PWM整流装置SYICD_PWM(AC DC)，高效、无污染的提供直流电； 采用有源滤波装置(SYICD_L系列)，动态消除网侧电流谐波；,胜业电气,问题：工业现场环境恶劣、电流大、负荷冲击大 冶金类负荷，主要是中频炉等可控硅负荷，存在电压塌陷、冲击大，现场环境恶劣等问题； 焊接类负荷，主要是不对称负荷、电流畸变率高、电流冲击大、持续时间短； 整流类负荷，主要以6k1次谐波，负荷电流大，基波功率因数为1； 要求的提出：要具有大电流补偿能力、具有分相补偿功能、动态响应时间短(20ms)、具备无源补偿混合运行能力等等SYICD-APF 工业现场用综合补偿设备。,胜业电气,工业用户的解决方案,电动汽车充电站示范站应用图片,世博园配电站,应用现场,10