電力及諧波知識

認識電能電力及諧波基礎知識電壓U

?單位：V（伏特）、kV

?應用：標示系統(tǒng)或負荷的電壓值

電流I?單位：A（安培）、kA

?應用：標示系統(tǒng)或負荷的電流值

交流電時域圖UI超前于UI滯后于Ut交流電相位圖I超前于U相位角小于0I滯后于U相位角大于0U為零相位三相交流電時域圖UAUCUBt交流電相位圖UC為-120°UB為120°UCAUBCUBCUA為零相位UA

、UB

、UC稱為相電壓(U相)即為線與地之間的電壓UAB

、UBC

、UCA稱為線電壓(U線)即為線與線之間的電壓一般來說，系統(tǒng)電壓為U線阻抗

?單位：Ω（歐姆）mΩ、kΩ、MΩ

?應用：各類負載

阻抗(Z)

電阻(R)

電抗(X)

感抗(XL)

容抗(XC)

阻抗RXZφ1φ為阻抗角j電阻R

?單位：Ω（歐姆）mΩ、kΩ、MΩ

?應用：白熾燈、電熱絲等發(fā)光發(fā)熱的負載越串越大，越并越小

相關知識：ρ：導體電阻率l：導體長度S：導體截面積電感L?單位：H（亨）、mH、μH?應用：電電動機、、發(fā)電機機、變壓壓器、電磁鐵、、電抗器器等感性性負載?感抗公式式：與電阻類類似，越越串越大大，越并并越小電容C?單位：F（法）、、mF、μF?應用：無無功補償償為主的的容性負負載?容抗公式式：電容C與電阻相相反，越越串越小小，越并并越大CCC/2C2CC相關知識識：ε：介質(zhì)介介電常數(shù)數(shù)S：極板面面積D：極板間間距電阻、感感抗、容容抗RXL1jXC有功功率率P?單位：W（瓦特））、kW、MW??作用：電電能-熱能、機機械能、、化學能能，發(fā)光、發(fā)發(fā)熱、拖拖動機械械。?應用：標標示或計計算負荷荷的有功功功率?公式：無功功率率Q?單位：var（乏）、、kvar、Mvar??作用：電電能-電場能、、電能-磁場能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，建立電磁磁場等?應用：標標示或計計算負荷荷的無功功功率?公式：視在功率率S?單位：VA（伏安））、KVA、MVA??應用：標標示或計計算負荷荷的視在在功率?公式：功率因數(shù)數(shù)COSφ或PF?單位：0……..1（滯后或或超前））?用途：標標示或計計算有功功與視在在功率的的比值?公式：φ：功率因因數(shù)角COSφ=P/S功率PQSφ功率因數(shù)數(shù)角就是是負載阻阻抗角歐姆定理理直直流基本公式式推導公式式{歐姆定理理交交流基本公式式推導公式式{阻抗的串串聯(lián)串聯(lián):R1R21010串聯(lián)的元元件電流流相等，，分壓串聯(lián):R220100VI=??串聯(lián):R1R22030I=5AU1串聯(lián):XL(1)XL(2)1010串聯(lián):XC(1)XC(2)1010串聯(lián):XLXC1010.2100V串聯(lián):XCXTR串聯(lián):500V500Kvar2000KVA10/0.4KVZ=5%0.0040.500串聯(lián):500V500Kvar2000KVA10/0.4KVZ=5%U11=10VI11=??串聯(lián)聯(lián):XC(11)=0.0455XTR(11)=0.044U11=10VI11=??阻抗抗的的并并聯(lián)聯(lián)并聯(lián)聯(lián):R120R23010A并聯(lián)聯(lián)的的元元件件電電壓壓相相等等，，分分流流并聯(lián)聯(lián):RT1210AV=并聯(lián)聯(lián):R120R23010AI1I2U=120V并聯(lián)聯(lián):R1R2I1I2413211372A并聯(lián)聯(lián):10AXLXC1010.1并聯(lián)聯(lián):10AI11=30AXTXCITIC480V300Kvar1250KVA10/0.4KVZ=5%并聯(lián)聯(lián):I11=10AXLXCILICXC(11)=0.0455XTR(11)=0.044500V500Kvar2000KVA10/0.4KVZ=5%認識識電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)GMR電感感性性負負荷荷電阻阻性性負負荷荷電容容性性負負荷荷C認識識電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)GMR電感感性性負負荷荷電阻性性負荷荷電容性性負荷荷PQCOSφ>0(滯后)CCOSφ=？認識電電力系系統(tǒng)GMRPCOSφ=1.0(同相位位)C電感性性負荷荷電阻性性負荷荷電容性性負荷荷認識電電力系系統(tǒng)GMRCOSφ<0(超前)C電感性性負荷荷電阻性性負荷荷電容性性負荷荷Q認識電電力系系統(tǒng)GMC電感性性負荷荷電容器器PQCOSφ=？Q2.提提高電網(wǎng)功率因因數(shù)1.降低電電網(wǎng)運行電電流3.降低導導線及及變壓壓器損耗P損=I2×R線路4.增增加變壓器器使用裕裕度可以讓讓更多多的電電流通通過變變壓器器5.提提高電網(wǎng)電壓U末端=U始端-ΔUΔU=I××Z線路裝設電電容器器優(yōu)點點增加設設備壽壽命、、提高高效率率、合合格率率、改改善電電網(wǎng)質(zhì)質(zhì)量……諧波是是什么么?--諧諧波波的定義?--什什么么負荷荷會產(chǎn)產(chǎn)生諧諧波?-諧諧波的的階次次?-諧諧波的的量?-諧諧波的的方向向?什么是是諧波(HARMONIC)?電力系系統(tǒng)中中除基基本波波(50/60Hz)外，任任一周期性性的訊號，，皆稱為諧波。整數(shù)諧諧波:2nd,3rd,4th奇次諧諧波:3rd,5th,7th偶次諧諧波:2nd,4th,6th非整數(shù)數(shù)諧波波:2.3th,5.6th（冶金金行業(yè)業(yè)）次級諧諧波:<1次諧波諧波種種類?諧波的的定義義電力系統(tǒng)中諧波的分類

正序諧波:(3n+1)

4th,7th,10th……

負序諧波:(3n-1)2nd,5th,8th……

零序諧波:(3n)3rd,6th,9th……諧波的的分類類：正序諧諧波：：(3n+1)4th,7th,10th……造成正序諧波轉(zhuǎn)矩不均勻！！ABC諧波的分類類：負序諧波：：(3n-1)2nd,5th,8th……造成負序諧波轉(zhuǎn)矩不均勻?。BC諧波的分類類：零序諧波：(3n)3rd,6th,9th…..沒有相角差差諧波電流將會累積到N相ABC總諧波電壓壓畸變率總諧波電流流畸變率畸變率諧波產(chǎn)生源源線性負荷：非線性負荷荷：VIVI電阻性元件頻率比例性元件鐵磁性設備電弧性設備電力電子轉(zhuǎn)換阻抗基本不不變，不產(chǎn)產(chǎn)生諧波阻抗變化，，諧波產(chǎn)生生源鐵磁性設備備發(fā)電機、電電動機、變變壓器等諧波產(chǎn)生源源電弧性設備備電弧爐、點點焊機等電力電子轉(zhuǎn)換等整流器、變變頻器、UPS等DC+-6-PULSE整流器POWERACABC其它整流設設備：直流電機，UPS電源，電鍍，電解，電信，，電池充電機…….產(chǎn)生諧波的負荷+POWERABC-PWMMOTORACDC6-PULSEINVERTER變頻器AC產(chǎn)生諧波的的負荷變頻器應用用:造紙機機械，紡織機械，空調(diào)設備，動力泵，，智能電梯梯，印刷設備…ABCN單相設備計算機電視機UPS照明裝置電焊機單相負荷n:諧波次數(shù)k:常數(shù)1,2,3,…p:pulse數(shù)例:n=1*6±1n=2*6±1::571113諧波的階次次p=2、p=6、p=12……例:n=1*2±1n=2*2±1n=3*2±1:133557In:諧波電流值I1:基本波電流n

:諧波次數(shù)諧波的量例:p=6例:p=12諧波電流LOAD諧波電壓UPSPC電腦M電機電容TV顯示屏etc.電氣設備阻抗諧波的方向→變壓器銅損損、漏磁損諧波→鐵損電力諧波→機械噪音、溫升諧波影響…變壓器諧波影響…電力電纜→過載導致過過熱諧波→絕緣破壞→集膚效應加加重諧波影響…轉(zhuǎn)動電機正序諧波:(3n+1)4th,7th,10th………負序諧波:(3n-1)2nd,5th,8th………→銅損→鐵損電力諧波→→機械效率、轉(zhuǎn)矩諧波諧波影響…控制系統(tǒng)電壓過零點點→漂移導致控制器器→判斷錯誤改變線電壓壓的→位置點最終控制系系統(tǒng)→失控因電力線中中的諧波電電流或諧波波電壓會產(chǎn)生感應電磁場場,將影響鄰近電話線的通訊品質(zhì)。如何減少諧波對通訊網(wǎng)路的干擾率,在IEEE/Std519-1992有下列幾項項建議:(1)適當?shù)臄[設與與遮蔽(2)避開地線回路路與不平衡三相相電路(3)減減少閘流體換換相時間(4)加裝串聯(lián)或或并聯(lián)濾波波器,以達隔離或或濾除諧波波的功效諧波影響…通訊-造成電容器器過電流-與系統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)聯(lián)諧振-與系統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)生串聯(lián)聯(lián)諧振后果：-造成電電容器故障障-增大諧諧波對電網(wǎng)網(wǎng)的影響諧波影響…電容器調(diào)查發(fā)現(xiàn)：：無功補償系系統(tǒng)長期困困擾工業(yè)用用戶電容器——易耗品？危險險品？LOADI5(250Hz)I7(350Hz)………電容器變壓器變大變小造成電容器過過電流I5(250Hz)I7(350Hz)………電容器變壓器與系統(tǒng)產(chǎn)生并并聯(lián)諧振LOAD諧波I5I7…CAPACITORXC

XTRTRLoadZLC(n)當XTR(n)=XC(n)時ZLC(n)的阻抗為無限大與系統(tǒng)產(chǎn)生并并聯(lián)諧振諧波In與系統(tǒng)產(chǎn)生并并聯(lián)諧振ZLC(n)的阻抗為無限大諧波電流流經(jīng)阻抗無限大的回路時無限大的諧波電壓將產(chǎn)生無限大的諧波電壓與系統(tǒng)產(chǎn)生無限大的諧波波電壓將于電網(wǎng)與電電容器間,產(chǎn)產(chǎn)生大電流將迅速造成電電容器故障無限大的諧波電壓XC(n)諧波電流XTR(n)與系統(tǒng)產(chǎn)生并并聯(lián)諧振-造成電容容器故障-增大諧波波對電網(wǎng)的影影響諧波電流I5,I7,I11…電容器LOAD設備不產(chǎn)生諧諧波就沒有諧諧振危險嗎？？錯LOADU5,U7,U11……電容器變壓器與系統(tǒng)產(chǎn)生串串聯(lián)諧振ZLC(n)諧波U5,U7,U11….CAPACITORTRXTRXC當XTR(n)=XC(n)時ZLC(n)的阻抗為0諧波UnZLC(n)的阻抗為0諧波電壓流經(jīng)阻抗為0的回路時無限大的諧波電流將產(chǎn)生無限大大的諧波電流流-造成電容容器故障-增大諧波波對電網(wǎng)的影影響LOADU5,U7,U11…..電容器變壓器-如何避免電電容器過電流流-如何避免與與系統(tǒng)產(chǎn)生并并聯(lián)諧振-如何避免與與系統(tǒng)產(chǎn)生串串聯(lián)諧振如何避免諧波波對電容器的影響?電容器變壓器諧波電流I5,I7,I11…調(diào)諧濾波電抗器LOAD電容器調(diào)諧濾波電抗器XLf(Hz)Z(Ω)-XC電容器調(diào)諧濾波電抗器f(Hz)Z(Ω)f0：XL(n)=XC(n)f0左側(cè)：XC>XLXC起主導作用f0右側(cè)：XC<XLXL起主導作用XL-XCf(Hz)Z(Ω)f0頻率低于f0呈電容性頻率大于f0呈電感性電容性電感性xLC電容器變壓器調(diào)