無功補償及電網(wǎng)測試.ppt

1、無功補償及電網(wǎng)測試,攀鋼信息工程技術(shù)有限公司 自動化分公司設(shè)計調(diào)試部,問題,什么是無功功率，它是怎樣產(chǎn)生的？ （在工廠中，無功功率主要是感性無功=電機） 無功功率為什么要進行補償？怎么補償？ 目前無功補償方面有哪些主要的技術(shù)和產(chǎn)品？ 怎么進行無功補償裝置的設(shè)計和選型？ 電網(wǎng)測試的目的是什么？其內(nèi)容包括哪些方面 ？我公司目前進行電網(wǎng)測試的手段主要有哪些？,第一部分無功補償技術(shù),任意一兩端無源網(wǎng)絡(luò)如圖所示。設(shè)電壓和電流分別為 則瞬時功率 pr在一周期內(nèi)的平均值為 px在一周期內(nèi)的平均值為0。 Pr即為電路消耗的有功功率，用P表示； px這一部分電流不消耗有功功率，但它要占用電源的視在功率，即電源的

2、發(fā)電能力，其幅值為 ，該值定義為電路的無功功率Q。對于感性負載而言，這一部分電流是在電源與負載中的電感之間交換，用于建立磁場，儲存于電感中；而對于容性負載，它在電源與電容之間交換，用于建立電場，儲存于電容中。 ,1. 交流電路的無功功率,2. 無功功率的計算,有功功率是一個平均值，無功功率是一個交換功率的幅值。 在電路中將u（t）與I（t）的有效值之積定義為視在功率S， S=UI=P2+Q2 P=Scos Q=Ssin 功率因數(shù)PF= cos=P/S 感性無功符號為正，或者說感性負荷吸收無功功率。 容性無功符號為負，或者說容性負荷供給無功功率。 功率三角形：,3. 無功功率對電網(wǎng)的影響,無功功

3、率在電力網(wǎng)元件之間流動，將會在電力網(wǎng)元件中引起電壓損耗和功率損耗，降低電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，增加電網(wǎng)的線損率。,3.1 無功負荷對電壓損耗的影響,3.2 無功負荷對電力網(wǎng)線損的影響,4. 無功補償,無功功率不能遠距離輸送 有功功率損耗 電壓損耗 因此：需要就地設(shè)置除發(fā)電機外的其它無功電源以滿足系統(tǒng)電壓要求，稱：無功補償,5. 無功補償?shù)脑?補償前：Q，S，cos 補償容量：Qc 補償后：Q ，S，cos,6. 無功補償?shù)谋匾?工礦企業(yè)大量應(yīng)用三項異步電動機，由于該種電機的特性，其額定功率因數(shù)不超過0.89，且隨著負載的降低，電動機的功率因數(shù)也隨之下降。一般工礦企業(yè)的功率因數(shù)為0.650.84。這

4、樣就有大量的無功功率（無功電流）在企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)中流動，造成的有功損耗是非常大的，也增加了電網(wǎng)、變壓器的負荷。所以應(yīng)采取措施，改善企業(yè)中異步電動機的功率因數(shù)，節(jié)約電能。補償?shù)蛪簾o功負荷，不但可以減輕上一級電網(wǎng)的補償壓力，而且可以提高配電變壓器的利用率，改善用戶功率因數(shù)和電壓質(zhì)量，降低線損。,7. 無功補償?shù)囊饬x,1）提高發(fā)供電設(shè)備效率 無功補償后，可使補償點以前的輸配電線路和變壓器中通過的無功電流減少，從而使線路和變壓器的供電能力增加。 2）降低有功損耗 3）提高供電電壓質(zhì)量 4）減少用電貼費,8. 無功補償技術(shù)分類,無功補償技術(shù)包括同步調(diào)相機、靜電電容器（濾波器）、機械觸點開關(guān)投切電容器、靜止

5、無功補償裝置、有源濾波器等。,8.1 同步調(diào)相機,同步調(diào)相機就是空載運行的同步電動機，通過改變勵磁電流的大小，可以控制它從電網(wǎng)中吸收無功功率或是輸出無功功率。它可以連續(xù)、快速地調(diào)整無功出力，對于保持與維護電力系統(tǒng)無功靜態(tài)穩(wěn)定的作用好。但是它價格較貴，有功損耗大，噪音大，運行與維護費用高，而且它沒有能力去穩(wěn)定沖擊性無功功率的變動，更沒有能力消除高次諧波電流。,8.2 靜電電容器,8.3機械觸點開關(guān)投切電容器,電容器組投入瞬間有沖擊電流，會產(chǎn)生暫態(tài)過電壓和過電流現(xiàn)象，投切時有火花，而且當系統(tǒng)中有諧波存在時容易造成過諧振，對電容器的運行壽命很不利，不能頻繁投切 。,8.4 靜止無功補償器（SVC）用

6、的最多。,是指凡是能夠以無機械傳動部件而達到提供無功出力的裝置，它是由電容器和晶閘管等部件組合而成的,8.5 有源濾波器,向系統(tǒng)中注入與諧波源產(chǎn)生的諧波幅值相同單相位相反的諧波電流或電壓 使用可關(guān)斷的電力電子元件 造價高,電壓型有源濾波器 帶直流儲能電容器 采用電壓源逆變器 (VSI).,電流型有源濾波器 直流側(cè)采用電抗器 采用電流型逆變器 (CSI).,9. 靜止無功補償器分類,1） 可控飽和電抗器式靜補裝置CSR 2） 自飽和電抗器式靜補裝置SSR 3） 晶閘管控制電抗器式靜補裝置TCR，用的最多 4） 晶閘管投切電容器式靜補裝置TSC 5） 晶閘管控制電抗器和投切電容器的混合式靜補裝置

7、其中TCR和TSC響應(yīng)速度快、損耗小、控制靈活，可靠性高，在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。 有可控硅的地方，一定有諧波。 有電抗的地方，電流不會突變。,10. SVC技術(shù)所包含的類型,晶閘管控制SVC的結(jié)構(gòu)型式 (a)TCR (b)TSC (c)TSR (d)TCR/TSC (e)TCT,11. TCR裝置的典型接線和特性,TCR裝置典型應(yīng)用線路,帶電容器的TCR輸出特性,12. TSC裝置的典型接線和特性,TSC型靜補裝置基本電路圖,TSC輸出特性,主回路中串聯(lián)電抗器的作用： 抑制浪涌電流 濾除系統(tǒng)中的部分諧波,13. 補償容量計算（1）計算中隱含了電容計算，就是根據(jù)其算出的,已知： 視在功率S（

8、變壓器容量） 目前功率因數(shù)PF 補償后要達到的功率因數(shù)： PF 補償容量QC：,14. 補償容量計算（2）計算中隱含了電容計算，就是根據(jù)其算出的,已知： 有功功率P（負荷功率） 目前功率因數(shù)PF 補償后要達到的功率因數(shù)： PF 補償容量QC：,第二部分電網(wǎng)測試,電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)供應(yīng)到用戶受電端的電能品質(zhì)的優(yōu)劣 程度。通常用電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量來衡量。 衡量指標： 供電頻率允許偏差 供電電壓允許偏差 供電電壓波動和閃變 供電三相電壓允許不平衡度 供電電壓正弦波形畸變率,1. 電能質(zhì)量,非線性負荷 諧波源 閃變源 各種瞬變過程 不同的變流裝置,2. 電能質(zhì)量問題的根源,3. 電能質(zhì)量問題的分類（1

9、）,電壓質(zhì)量問題：影響用戶設(shè)備正常運行的不理想的系統(tǒng)電壓 閃變 瞬時過電壓、跌落 諧波、畸變 各相電壓不平衡等 電流質(zhì)量問題：電力電子設(shè)備等非線性負荷給電網(wǎng)帶來的電流畸變 流入電網(wǎng)的諧波電流 無功、不平衡負荷電流 低頻負荷變化造成的閃爍等,4. 電能質(zhì)量問題的分類（2）,穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題以波形畸變?yōu)樘卣?，主要包括諧波、間諧波、波形下陷以及噪聲等； 動態(tài)電能質(zhì)量問題通常以頻譜和暫態(tài)持續(xù)時間為特征，分脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)兩大類。 主要體現(xiàn)為電壓質(zhì)量問題 電壓跌落占其中很大的比例,幾種動態(tài)電壓質(zhì)量問題的示意圖波形,5. 電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問題,電力系統(tǒng)元件存在的電能質(zhì)量問題 用電負荷存在的電能質(zhì)量問

10、題,5.1. 電力系統(tǒng)元件存在的電能質(zhì)量問題,電力系統(tǒng)元件存在的電能質(zhì)量問題 發(fā)電機產(chǎn)生的諧波 變壓器勵磁電流產(chǎn)生的諧波 直流輸電產(chǎn)生的諧波 輸電線路對諧波的放大作用 變電站并聯(lián)電容器補償裝置對諧波的影響 大的諧波用戶產(chǎn)生的諧波沒有得到很好的治理（特別是電氣化鐵道） 大量小用戶和民用負荷產(chǎn)生的諧波不經(jīng)治理直接注入系統(tǒng) 系統(tǒng)變電站的補償電容器串聯(lián)電抗器參數(shù)的選擇不合理,5.2. 用電負荷存在的電能質(zhì)量問題產(chǎn)生諧波的負荷,產(chǎn)生諧波的負荷 各類采用直流或交流變流器傳動的軋鋼機、軋管機、壓延機負荷； 采用整流器供電的直流電弧爐負荷； 采用交流供電的交流電弧爐負荷； 整流供電的電解負荷； 電氣化鐵道機車

11、負荷； 城市的地鐵、電車； 各類交直流電源； 各類電焊機、縫焊機負荷； 計算機、電視機、日光燈、充電器等,5.3. 用電負荷存在的電能質(zhì)量問題引起無功沖擊和電壓波動的負荷,引起無功沖擊和電壓波動的負荷 各類采用直流或交流變流器傳動的軋鋼機、軋管機、壓延機負荷； 采用整流器供電的直流電弧爐負荷； 采用交流供電的交流電弧爐負荷； 各類電焊機、縫焊機負荷； 頻繁啟動的電動機負荷,5.4. 用電負荷存在的電能質(zhì)量問題產(chǎn)生電壓閃變的負荷,產(chǎn)生電壓閃變的負荷 交流供電的交流電弧爐 直流供電的直流電弧爐 電焊機,6. 典型非線性負荷的電能質(zhì)量特性,整流電源與直流傳動,交流電弧爐負荷 無功沖擊特性 諧波特性

12、電壓閃變特性 負序特性 運行特性 電爐額定運行工況下一相斷電流，只有兩相電極有電流； 一相電極處于正常運行，另兩相電極發(fā)生短路。 實測表明，電弧爐運行過程中產(chǎn)生的負序電流可達其額定電流的40%左右,直流電弧爐 無功沖擊特性 諧波特性 電壓閃變特性 負序特性 運行特性 三相負荷基本平衡，負序電流減少； 諧波分量減少； 隨著整流器相數(shù)的增加，諧波的頻譜向高次方向移動； 產(chǎn)生的無功功率沖擊略為同容量交流電弧爐的50% ； 直流電弧比交流電弧更加穩(wěn)定，因此，直流電弧爐引起的電壓閃變較小,循環(huán)變流器（交交變頻器）負荷 無功沖擊特性 諧波特性 運行特性,7. 電網(wǎng)電能質(zhì)量測試手段,測試方法： 以一定的采樣頻率記錄一段時間電壓、電流數(shù)據(jù) 軟件分析 得出結(jié)論,8. 測試工具,電力錄波儀： 型號：H8861 通道數(shù)：32 最大測試電壓：DC500V 最大測試電流：AC500A 最高采樣頻率：100MHz 存儲容量：由存儲卡決定 功能：手動