電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件

電能質(zhì)量和節(jié)能技術(shù)電能質(zhì)量和節(jié)能技術(shù)1我們的目標(biāo)：創(chuàng)造安全、綠色、高效的供電系統(tǒng)。高質(zhì)量的供電系統(tǒng)也是節(jié)能的。我們的目標(biāo)：創(chuàng)造安全、2

現(xiàn)代供電系統(tǒng)電能形式多樣化----火電、水電、核電、風(fēng)電、光電、潮汐電更凸現(xiàn)提高電能質(zhì)量和節(jié)電的重要地位----智能電網(wǎng)現(xiàn)代供電系統(tǒng)電能形式3供電電能質(zhì)量:頻率電壓波動(dòng)波形畸變電壓閃變功率因數(shù)三相系統(tǒng)不平衡

均已制訂有響應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

供電電能質(zhì)量:頻率4供電現(xiàn)狀

提高供電質(zhì)量和節(jié)能的方向措施

電力部門努力提高供電質(zhì)量現(xiàn)實(shí)電力市場(chǎng)有多因素干擾實(shí)際提高電能質(zhì)量需求旺盛供電現(xiàn)狀

提高供電質(zhì)量和節(jié)能的方向措施電力部門努力提高供電5一、頻率frequency國(guó)標(biāo)規(guī)定電網(wǎng)供電頻率為500.5Hz。對(duì)頻率敏感的儀器或設(shè)備影響大。如同步機(jī)、電鐘、調(diào)諧設(shè)備等。一般頻率由供電系統(tǒng)確定.一、頻率frequency6二、電壓波動(dòng)

magnitudeofa

voltagefluctuation電壓波動(dòng)為電壓最大和最小有效值之差與額定電壓的百分?jǐn)?shù)，即

電壓波動(dòng)常會(huì)引起許多電工設(shè)備不能正常工作。如軋鋼機(jī)軋制的鋼板出現(xiàn)花紋，影響鋼板質(zhì)量。二、電壓波動(dòng)7國(guó)標(biāo)規(guī)定了各個(gè)電壓等級(jí)的電壓波動(dòng)允許范圍，額定電壓kV電壓波動(dòng)允許值Vt，%10及以下2.535-1102220及以上1.6國(guó)標(biāo)規(guī)定了各個(gè)電壓等級(jí)的電壓波動(dòng)允許范圍，8引起電壓波動(dòng)的原因是系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)功功率或無(wú)功電流變化。電壓波動(dòng)計(jì)算:ΔU=ΔQ/Smin

式中：Smin為系統(tǒng)最小短路容量。電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件9三、三相不平衡度unbalancefactor由于長(zhǎng)距離送電或大功率不對(duì)稱的負(fù)荷（如電氣化鐵路）的存在，會(huì)引起供電系統(tǒng)三相不平衡現(xiàn)象。三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的方均根值百分比表示。電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2％，短時(shí)不得超過(guò)4％。三、三相不平衡度unbalancefactor10

以上指標(biāo)與節(jié)能的關(guān)系不太大，但以下幾項(xiàng)就有直接的關(guān)系。以上指標(biāo)與節(jié)能的關(guān)系不太大，但以下幾項(xiàng)就有直接的關(guān)系。11四、閃變flicker

閃變是人對(duì)照度波動(dòng)的主觀視感。引起閃變的設(shè)備主要有電弧爐、點(diǎn)焊機(jī)等。供電系統(tǒng)里伴隨閃變會(huì)有大量的無(wú)功流，雖然是瞬間發(fā)生，但這種無(wú)功電流的量很大，所以造成的損耗就大。四、閃變flicker12

容量小于10MVA的電弧爐變壓器常在高壓側(cè)裝設(shè)電抗器，以降低短路電流和穩(wěn)定電弧電流；而較大容量電弧爐的變壓器，由于其本身漏抗已大不需再串電抗器。

電弧爐閃變可預(yù)測(cè)：

短路壓降法（scvd）最大無(wú)功功率變動(dòng)量法

互降常數(shù)法容量小于10MVA的電弧爐變壓器常在13

節(jié)能計(jì)劃:1,供電系統(tǒng)的容量足夠大時(shí)，也能減少閃變的發(fā)生，因而減少損耗。

2,直流電弧爐電流平穩(wěn)，且三相對(duì)稱，與同容量交流電弧爐比，電壓波動(dòng)和閃變可降50%，因而節(jié)能，但投資較大，大約比交流電弧爐增加30%以上。

3,另解決方法是在發(fā)生閃變現(xiàn)象的供電系統(tǒng)裝設(shè)SVC（靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置），可以瞬間補(bǔ)償大量的無(wú)功，從而達(dá)到節(jié)能的目的。有關(guān)SVC,后面有介紹.節(jié)能計(jì)劃:14五、功率因數(shù)powerfactor供電系統(tǒng)的功率因數(shù)與節(jié)能增容有關(guān)。P——有功功率kWQ——無(wú)功功率kVarS——視在功率kVA功率因數(shù)——COS=P/SSQP五、功率因數(shù)powerfactorSQP15供電管理部門對(duì)功率因數(shù)有要求,一般為

COS

0.9功率因數(shù)低時(shí)，較大的無(wú)功電流造成很大的供電系統(tǒng)有功損耗，并會(huì)引起較大的線路壓降，使負(fù)荷端電壓較低，影響用電質(zhì)量——設(shè)備欠壓運(yùn)行。動(dòng)力設(shè)備長(zhǎng)期欠壓運(yùn)行的后果則是動(dòng)力設(shè)備燒毀。供電管理部門對(duì)功率因數(shù)有要求,一般為16COS

較低時(shí)需進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償——電容供電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償量(即補(bǔ)償電容容量)可以計(jì)算Q=P（tg-tg）PPSQQSCOS較低時(shí)需進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償——電容PPSQQS17損耗與供電電流的平方成正比。供電系統(tǒng)供電電流如能降低20%,則在供電系統(tǒng)輸電線上的有功損耗降低36%.所以補(bǔ)償功率因數(shù)減少供電系統(tǒng)的線損有很大節(jié)能意義.損耗與供電電流的平方成正比。18

對(duì)一配電變壓器，其所需配置的無(wú)功功率補(bǔ)償量可以估算為配電變壓器容量的1/3。如配電變壓器容量為1250kVA，則可估算電容器的補(bǔ)償量約為450kVar。對(duì)一配電變壓器，其所需配置的無(wú)功功率補(bǔ)償量可以估算為配19就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償

12500kVA8%10kV負(fù)荷集中補(bǔ)償就地補(bǔ)償就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償12500kVA10kV負(fù)荷集中補(bǔ)償就地20原則是采用就地補(bǔ)償方式所以在條件滿足時(shí)，應(yīng)采用就地補(bǔ)償——降低供電系統(tǒng)線損、增加變壓器出力原則是采用就地補(bǔ)償方式21

六、諧波harmornic

國(guó)際上公認(rèn)的諧波定義為“諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍“，由于諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍,常稱之為“高次諧波”。六、諧波harmornic22

權(quán)威諧波定義:

“諧波分量為周期量的傅立葉級(jí)數(shù)中大于1的h次分量”.(IEV101-04-39)

對(duì)諧波h次的定義為“以諧波頻率和基波頻率之比表達(dá)的整數(shù)”.(IEV101-04-40)

“諧波為一周期波或量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”.(IEEE標(biāo)準(zhǔn)519-1981)

權(quán)威諧波定義:23諧波

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)到的諧波電壓和電流波形諧波現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)到的諧波電壓和電流波形24供電系統(tǒng)諧波產(chǎn)生主要有兩類負(fù)荷：1.

半導(dǎo)體非線性元件;2.含電弧和鐵磁非線性設(shè)備.半導(dǎo)體電力電子設(shè)備是由于電路中強(qiáng)迫換流而產(chǎn)生諧波，比如三相全波整流。這是應(yīng)用最多產(chǎn)生諧波的電路。變壓器設(shè)計(jì)不當(dāng)和電弧爐也產(chǎn)生諧波。供電系統(tǒng)諧波產(chǎn)生主要有兩類負(fù)荷：25冶金、鋼鐵、石油、半導(dǎo)體、電氣化鐵道、半導(dǎo)體等行業(yè)是諧波的產(chǎn)生大戶。常用工業(yè)設(shè)備——整流(直流)電源，變頻電源。如電解鋁廠的電解槽設(shè)備，鋼廠軋鋼機(jī)、電弧爐，直流鍍膜設(shè)備，半導(dǎo)體材料生產(chǎn)設(shè)備，中頻熔煉爐等都是產(chǎn)生諧波的設(shè)備，其產(chǎn)生的諧波對(duì)供電系統(tǒng)有不可忽視的破壞作用。冶金、鋼鐵、石油、半導(dǎo)體、電氣化鐵道、半導(dǎo)體等行業(yè)是諧波26

近年來(lái),電力電子技術(shù)的發(fā)展及其工業(yè)和交通部門的供電系統(tǒng)中,廣泛的應(yīng)用(電氣化鐵道,電弧爐煉鋼等),諧波的有害影響已十分嚴(yán)重.世界許多國(guó)家,包括我國(guó)，先后制訂相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)加以限制.

27

當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性負(fù)荷時(shí),負(fù)荷吸收的電流與施加的電壓波形不同,畸變的電流會(huì)影響電流回路中的配電設(shè)施,如變壓器,開(kāi)關(guān)設(shè)備等,產(chǎn)生畸變電壓,然后影響所有負(fù)荷.

此諧波電流值實(shí)際上與50Hz的基波電壓和供電網(wǎng)的阻抗無(wú)關(guān).因此大多數(shù)的諧波源可視為”恒流源”.

當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性負(fù)28電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件29研究諧波問(wèn)題的意義供電諧波屬于電力系統(tǒng)污染,其影響比自然環(huán)境污染范圍大,距離遠(yuǎn)。

諧波污染主要影響:1．對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生附加功率損耗和發(fā)熱，產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩,降低出力；

研究諧波問(wèn)題的意義302．對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器組引起諧振或諧波電流放大，導(dǎo)致電容器因過(guò)負(fù)荷過(guò)電壓而損壞；對(duì)電力電纜也會(huì)造成過(guò)負(fù)荷或過(guò)電壓擊穿；電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件31電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件323．對(duì)供電網(wǎng)和導(dǎo)線增加損耗,嚴(yán)重的甚至燒毀；3．對(duì)供電網(wǎng)和導(dǎo)線增加損耗,嚴(yán)重的甚至燒毀；334．電流波形的畸變明顯影響斷路器的斷路容量；熔斷器是由于發(fā)熱,熔片熔斷的.

熔斷器由幾個(gè)帶狀熔片組成，它們對(duì)諧波過(guò)流集膚效應(yīng)引起的發(fā)熱很敏感；4．電流波形的畸變明顯影響345．變壓器會(huì)增加附加發(fā)熱,

降低帶負(fù)荷能力;6．調(diào)速驅(qū)動(dòng)器(ASD)在諧波干擾下,

影響其工作狀態(tài);7.電子設(shè)備的信號(hào)系統(tǒng)受干擾工作不正常;5．變壓器會(huì)增加附加發(fā)熱,358.照明設(shè)備壽命降低;9.對(duì)繼電保護(hù)和自控裝置產(chǎn)生誤動(dòng)作或拒動(dòng);10.影響儀表電量計(jì)量準(zhǔn)確或損壞;11.造成通訊干擾.

從以上內(nèi)容可見(jiàn)，諧波導(dǎo)致系統(tǒng)損耗增加是明顯而突出的后果，應(yīng)有效消除供電系統(tǒng)的諧波。8.照明設(shè)備壽命降低;36對(duì)諧波的管理和監(jiān)測(cè)必須區(qū)別諧波和暫態(tài)現(xiàn)象，根據(jù)傅立葉級(jí)數(shù)的基本理論，被變換的波形必須是周期性的和不變的。中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549—93對(duì)諧波的管理和監(jiān)測(cè)37一般變流裝置的原理結(jié)構(gòu)為三相交—直整流、交—直—交變頻和交—交變頻（較少應(yīng)用）。大量應(yīng)用的為交—直整流和交—直—交變頻設(shè)備。直流+inverter中頻一般變流裝置的原理結(jié)構(gòu)為直流+inverter中頻38這類設(shè)備在三相電源交流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波電流次數(shù)由整流脈波數(shù)決定：六脈波整流：h=6P±1P=1,2,3,……則可以確定，供電系統(tǒng)產(chǎn)生的特征諧波主要為5、7、11和13次諧波。諧波次數(shù)越高，諧波含量越小。所以更高次的諧波可忽略。這類設(shè)備在三相電源交流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波電流次數(shù)由整流脈波數(shù)決39Y十二脈波整流:h=12P±1P=1,2,3,……根據(jù)這個(gè)原理，可以設(shè)計(jì)制造高脈波整流設(shè)備，以減少某些諧波含量，達(dá)到節(jié)能的目的。Y十二脈波整流:h=12P±1根據(jù)這個(gè)原理，可40變流設(shè)備在產(chǎn)生諧波的同時(shí)，使設(shè)備運(yùn)行功率因數(shù)也比較低，影響供電質(zhì)量。一般此類設(shè)備的功率因數(shù)在0.7-0.8左右。（現(xiàn)有些整流變頻設(shè)備應(yīng)用新技術(shù)后，其功率因數(shù)能達(dá)到0.9以上）。變流設(shè)備在產(chǎn)生諧波的同時(shí)，使設(shè)備運(yùn)行功率因數(shù)也比較低，影響供41供電系統(tǒng)存在諧波就應(yīng)該進(jìn)行治理。一般采用裝設(shè)無(wú)源濾波器（FC）的技術(shù)來(lái)達(dá)到濾波的目的。裝設(shè)濾波器的同時(shí)可以對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行功率因數(shù)的補(bǔ)償，一舉兩得。供電系統(tǒng)存在諧波就應(yīng)該進(jìn)行治理。42高壓（10kV）濾波補(bǔ)償裝置高壓（10kV）濾波補(bǔ)償裝置43低壓（400V）濾波補(bǔ)償裝置低壓（400V）濾波44常用濾波器（FC）有多種結(jié)構(gòu)，如下圖所示。常用濾波補(bǔ)償支路及其接線方式

(1)單調(diào)諧濾波支路(2)二階減幅型濾波支路

(3)C型濾波支路LCLRCLC1C2R（2）（3）（1）常用濾波器（FC）有多種結(jié)構(gòu)，如下圖所示。常用濾波補(bǔ)償支路及45單調(diào)諧濾波器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便及價(jià)格較低而被廣泛采用。由于大多生產(chǎn)負(fù)荷是在不斷變化的，所以濾波支路補(bǔ)償量也要跟隨發(fā)生變化，否則會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象（過(guò)補(bǔ)償也會(huì)耗能）。靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置——SVC靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置有多種結(jié)構(gòu)——TCT、TCR、TSC、SR。單調(diào)諧濾波器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便及價(jià)格較低而被廣泛采用。46TCRTSCSRTCT靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)的多種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖TCRTSCSRTCT靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)的多種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)47實(shí)例單晶爐可投切單調(diào)諧濾波支路400V單晶爐裝設(shè)可投切單調(diào)諧濾波支路后,功率因數(shù)從0.7提高到0.98,實(shí)際工作電流從190A降到150A,實(shí)例單晶爐可投切單調(diào)諧濾波支路400V單晶爐裝設(shè)可投切單調(diào)48現(xiàn)代技術(shù)——有源濾波器ActivePassionFilter有源濾波簡(jiǎn)單理解就是波形補(bǔ)償，因?yàn)橹C波是非線性負(fù)荷使供電波形發(fā)生畸變，只要對(duì)畸變的波形進(jìn)行波形補(bǔ)償，即缺少的或多余的波形部分用另外的波形完全補(bǔ)充或抵消，就可以得到理想的正弦波形。下面的三個(gè)波形分別是有源濾波器補(bǔ)償前、補(bǔ)償后和補(bǔ)償波形（理論計(jì)算結(jié)果）?，F(xiàn)代技術(shù)——有源濾波器49電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件50目前有源濾波器的價(jià)格與無(wú)源濾波比還是比較高，所以多用在某些特殊工況場(chǎng)合.為降低成本，現(xiàn)在多采用有源濾波和無(wú)源濾波混合的方案。目前有源濾波器的價(jià)格與無(wú)源濾波比還是比較高，所以多用在某些特51隨著1994年3月1日國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》——GB/T14549-93國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，以法律的形式規(guī)定了供電系統(tǒng)的諧波限制及治理標(biāo)準(zhǔn)。電力部門對(duì)諧波的危害和治理的認(rèn)識(shí)也得到進(jìn)一步提高，積極創(chuàng)造條件對(duì)供電系統(tǒng)的諧波進(jìn)行綜合治理。隨著1994年3月1日國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)52謝謝！謝謝！53生活中的辛苦阻撓不了我對(duì)生活的熱愛(ài)。12月-2212月-22Thursday,December29,2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。10:21:5310:21:5310:2112/29/202210:21:53AM做一枚螺絲釘，那里需要那里上。12月-2210:21:5310:21Dec-2229-Dec-22日復(fù)一日的努力只為成就美好的明天。10:21:5310:21:5310:21Thursday,December29,2022安全放在第一位，防微杜漸。12月-2212月-2210:21:5310:21:53December29,2022加強(qiáng)自身建設(shè)，增強(qiáng)個(gè)人的休養(yǎng)。2022年12月29日10:21上午12月-2212月-22精益求精，追求卓越，因?yàn)橄嘈哦鴤ゴ蟆?9十二月202210:21:53上午10:21:5312月-22讓自己更加強(qiáng)大，更加專業(yè)，這才能讓自己更好。十二月2210:21上午12月-2210:21December29,2022這些年的努力就為了得到相應(yīng)的回報(bào)。2022/12/2910:21:5310:21:5329December2022科學(xué)，你是國(guó)力的靈魂；同時(shí)又是社會(huì)發(fā)展的標(biāo)志。10:21:53上午10:21上午10:21:5312月-22每天都是美好的一天，新的一天開(kāi)啟。12月-2212月-2210:2110:21:5310:21:53Dec-22相信命運(yùn)，讓自己成長(zhǎng)，慢慢的長(zhǎng)大。2022/12/2910:21:53Thursday,December29,2022愛(ài)情，親情，友情，讓人無(wú)法割舍。12月-222022/12/2910:21:5312月-22謝謝大家！生活中的辛苦阻撓不了我對(duì)生活的熱愛(ài)。12月-2212月-2254電能質(zhì)量和節(jié)能技術(shù)電能質(zhì)量和節(jié)能技術(shù)55我們的目標(biāo)：創(chuàng)造安全、綠色、高效的供電系統(tǒng)。高質(zhì)量的供電系統(tǒng)也是節(jié)能的。我們的目標(biāo)：創(chuàng)造安全、56

現(xiàn)代供電系統(tǒng)電能形式多樣化----火電、水電、核電、風(fēng)電、光電、潮汐電更凸現(xiàn)提高電能質(zhì)量和節(jié)電的重要地位----智能電網(wǎng)現(xiàn)代供電系統(tǒng)電能形式57供電電能質(zhì)量:頻率電壓波動(dòng)波形畸變電壓閃變功率因數(shù)三相系統(tǒng)不平衡

均已制訂有響應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

供電電能質(zhì)量:頻率58供電現(xiàn)狀

提高供電質(zhì)量和節(jié)能的方向措施

電力部門努力提高供電質(zhì)量現(xiàn)實(shí)電力市場(chǎng)有多因素干擾實(shí)際提高電能質(zhì)量需求旺盛供電現(xiàn)狀

提高供電質(zhì)量和節(jié)能的方向措施電力部門努力提高供電59一、頻率frequency國(guó)標(biāo)規(guī)定電網(wǎng)供電頻率為500.5Hz。對(duì)頻率敏感的儀器或設(shè)備影響大。如同步機(jī)、電鐘、調(diào)諧設(shè)備等。一般頻率由供電系統(tǒng)確定.一、頻率frequency60二、電壓波動(dòng)

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voltagefluctuation電壓波動(dòng)為電壓最大和最小有效值之差與額定電壓的百分?jǐn)?shù)，即

電壓波動(dòng)常會(huì)引起許多電工設(shè)備不能正常工作。如軋鋼機(jī)軋制的鋼板出現(xiàn)花紋，影響鋼板質(zhì)量。二、電壓波動(dòng)61國(guó)標(biāo)規(guī)定了各個(gè)電壓等級(jí)的電壓波動(dòng)允許范圍，額定電壓kV電壓波動(dòng)允許值Vt，%10及以下2.535-1102220及以上1.6國(guó)標(biāo)規(guī)定了各個(gè)電壓等級(jí)的電壓波動(dòng)允許范圍，62引起電壓波動(dòng)的原因是系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)功功率或無(wú)功電流變化。電壓波動(dòng)計(jì)算:ΔU=ΔQ/Smin

式中：Smin為系統(tǒng)最小短路容量。電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件63三、三相不平衡度unbalancefactor由于長(zhǎng)距離送電或大功率不對(duì)稱的負(fù)荷（如電氣化鐵路）的存在，會(huì)引起供電系統(tǒng)三相不平衡現(xiàn)象。三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的方均根值百分比表示。電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2％，短時(shí)不得超過(guò)4％。三、三相不平衡度unbalancefactor64

以上指標(biāo)與節(jié)能的關(guān)系不太大，但以下幾項(xiàng)就有直接的關(guān)系。以上指標(biāo)與節(jié)能的關(guān)系不太大，但以下幾項(xiàng)就有直接的關(guān)系。65四、閃變flicker

閃變是人對(duì)照度波動(dòng)的主觀視感。引起閃變的設(shè)備主要有電弧爐、點(diǎn)焊機(jī)等。供電系統(tǒng)里伴隨閃變會(huì)有大量的無(wú)功流，雖然是瞬間發(fā)生，但這種無(wú)功電流的量很大，所以造成的損耗就大。四、閃變flicker66

容量小于10MVA的電弧爐變壓器常在高壓側(cè)裝設(shè)電抗器，以降低短路電流和穩(wěn)定電弧電流；而較大容量電弧爐的變壓器，由于其本身漏抗已大不需再串電抗器。

電弧爐閃變可預(yù)測(cè)：

短路壓降法（scvd）最大無(wú)功功率變動(dòng)量法

互降常數(shù)法容量小于10MVA的電弧爐變壓器常在67

節(jié)能計(jì)劃:1,供電系統(tǒng)的容量足夠大時(shí)，也能減少閃變的發(fā)生，因而減少損耗。

2,直流電弧爐電流平穩(wěn)，且三相對(duì)稱，與同容量交流電弧爐比，電壓波動(dòng)和閃變可降50%，因而節(jié)能，但投資較大，大約比交流電弧爐增加30%以上。

3,另解決方法是在發(fā)生閃變現(xiàn)象的供電系統(tǒng)裝設(shè)SVC（靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置），可以瞬間補(bǔ)償大量的無(wú)功，從而達(dá)到節(jié)能的目的。有關(guān)SVC,后面有介紹.節(jié)能計(jì)劃:68五、功率因數(shù)powerfactor供電系統(tǒng)的功率因數(shù)與節(jié)能增容有關(guān)。P——有功功率kWQ——無(wú)功功率kVarS——視在功率kVA功率因數(shù)——COS=P/SSQP五、功率因數(shù)powerfactorSQP69供電管理部門對(duì)功率因數(shù)有要求,一般為

COS

0.9功率因數(shù)低時(shí)，較大的無(wú)功電流造成很大的供電系統(tǒng)有功損耗，并會(huì)引起較大的線路壓降，使負(fù)荷端電壓較低，影響用電質(zhì)量——設(shè)備欠壓運(yùn)行。動(dòng)力設(shè)備長(zhǎng)期欠壓運(yùn)行的后果則是動(dòng)力設(shè)備燒毀。供電管理部門對(duì)功率因數(shù)有要求,一般為70COS

較低時(shí)需進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償——電容供電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償量(即補(bǔ)償電容容量)可以計(jì)算Q=P（tg-tg）PPSQQSCOS較低時(shí)需進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償——電容PPSQQS71損耗與供電電流的平方成正比。供電系統(tǒng)供電電流如能降低20%,則在供電系統(tǒng)輸電線上的有功損耗降低36%.所以補(bǔ)償功率因數(shù)減少供電系統(tǒng)的線損有很大節(jié)能意義.損耗與供電電流的平方成正比。72

對(duì)一配電變壓器，其所需配置的無(wú)功功率補(bǔ)償量可以估算為配電變壓器容量的1/3。如配電變壓器容量為1250kVA，則可估算電容器的補(bǔ)償量約為450kVar。對(duì)一配電變壓器，其所需配置的無(wú)功功率補(bǔ)償量可以估算為配73就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償

12500kVA8%10kV負(fù)荷集中補(bǔ)償就地補(bǔ)償就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償12500kVA10kV負(fù)荷集中補(bǔ)償就地74原則是采用就地補(bǔ)償方式所以在條件滿足時(shí)，應(yīng)采用就地補(bǔ)償——降低供電系統(tǒng)線損、增加變壓器出力原則是采用就地補(bǔ)償方式75

六、諧波harmornic

國(guó)際上公認(rèn)的諧波定義為“諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍“，由于諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍,常稱之為“高次諧波”。六、諧波harmornic76

權(quán)威諧波定義:

“諧波分量為周期量的傅立葉級(jí)數(shù)中大于1的h次分量”.(IEV101-04-39)

對(duì)諧波h次的定義為“以諧波頻率和基波頻率之比表達(dá)的整數(shù)”.(IEV101-04-40)

“諧波為一周期波或量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”.(IEEE標(biāo)準(zhǔn)519-1981)

權(quán)威諧波定義:77諧波

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)到的諧波電壓和電流波形諧波現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)到的諧波電壓和電流波形78供電系統(tǒng)諧波產(chǎn)生主要有兩類負(fù)荷：1.

半導(dǎo)體非線性元件;2.含電弧和鐵磁非線性設(shè)備.半導(dǎo)體電力電子設(shè)備是由于電路中強(qiáng)迫換流而產(chǎn)生諧波，比如三相全波整流。這是應(yīng)用最多產(chǎn)生諧波的電路。變壓器設(shè)計(jì)不當(dāng)和電弧爐也產(chǎn)生諧波。供電系統(tǒng)諧波產(chǎn)生主要有兩類負(fù)荷：79冶金、鋼鐵、石油、半導(dǎo)體、電氣化鐵道、半導(dǎo)體等行業(yè)是諧波的產(chǎn)生大戶。常用工業(yè)設(shè)備——整流(直流)電源，變頻電源。如電解鋁廠的電解槽設(shè)備，鋼廠軋鋼機(jī)、電弧爐，直流鍍膜設(shè)備，半導(dǎo)體材料生產(chǎn)設(shè)備，中頻熔煉爐等都是產(chǎn)生諧波的設(shè)備，其產(chǎn)生的諧波對(duì)供電系統(tǒng)有不可忽視的破壞作用。冶金、鋼鐵、石油、半導(dǎo)體、電氣化鐵道、半導(dǎo)體等行業(yè)是諧波80

近年來(lái),電力電子技術(shù)的發(fā)展及其工業(yè)和交通部門的供電系統(tǒng)中,廣泛的應(yīng)用(電氣化鐵道,電弧爐煉鋼等),諧波的有害影響已十分嚴(yán)重.世界許多國(guó)家,包括我國(guó)，先后制訂相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)加以限制.

81

當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性負(fù)荷時(shí),負(fù)荷吸收的電流與施加的電壓波形不同,畸變的電流會(huì)影響電流回路中的配電設(shè)施,如變壓器,開(kāi)關(guān)設(shè)備等,產(chǎn)生畸變電壓,然后影響所有負(fù)荷.

此諧波電流值實(shí)際上與50Hz的基波電壓和供電網(wǎng)的阻抗無(wú)關(guān).因此大多數(shù)的諧波源可視為”恒流源”.

當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性負(fù)82電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件83研究諧波問(wèn)題的意義供電諧波屬于電力系統(tǒng)污染,其影響比自然環(huán)境污染范圍大,距離遠(yuǎn)。

諧波污染主要影響:1．對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生附加功率損耗和發(fā)熱，產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩,降低出力；

研究諧波問(wèn)題的意義842．對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器組引起諧振或諧波電流放大，導(dǎo)致電容器因過(guò)負(fù)荷過(guò)電壓而損壞；對(duì)電力電纜也會(huì)造成過(guò)負(fù)荷或過(guò)電壓擊穿；電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件85電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件863．對(duì)供電網(wǎng)和導(dǎo)線增加損耗,嚴(yán)重的甚至燒毀；3．對(duì)供電網(wǎng)和導(dǎo)線增加損耗,嚴(yán)重的甚至燒毀；874．電流波形的畸變明顯影響斷路器的斷路容量；熔斷器是由于發(fā)熱,熔片熔斷的.

熔斷器由幾個(gè)帶狀熔片組成，它們對(duì)諧波過(guò)流集膚效應(yīng)引起的發(fā)熱很敏感；4．電流波形的畸變明顯影響885．變壓器會(huì)增加附加發(fā)熱,

降低帶負(fù)荷能力;6．調(diào)速驅(qū)動(dòng)器(ASD)在諧波干擾下,

影響其工作狀態(tài);7.電子設(shè)備的信號(hào)系統(tǒng)受干擾工作不正常;5．變壓器會(huì)增加附加發(fā)熱,898.照明設(shè)備壽命降低;9.對(duì)繼電保護(hù)和自控裝置產(chǎn)生誤動(dòng)作或拒動(dòng);10.影響儀表電量計(jì)量準(zhǔn)確或損壞;11.造成通訊干擾.

從以上內(nèi)容可見(jiàn)，諧波導(dǎo)致系統(tǒng)損耗增加是明顯而突出的后果，應(yīng)有效消除供電系統(tǒng)的諧波。8.照明設(shè)備壽命降低;90對(duì)諧波的管理和監(jiān)測(cè)必須區(qū)別諧波和暫態(tài)現(xiàn)象，根據(jù)傅立葉級(jí)數(shù)的基本理論，被變換的波形必須是周期性的和不變的。中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549—93對(duì)諧波的管理和監(jiān)測(cè)91一般變流裝置的原理結(jié)構(gòu)為三相交—直整流、交—直—交變頻和交—交變頻（較少應(yīng)用）。大量應(yīng)用的為交—直整流和交—直—交變頻設(shè)備。直流+inverter中頻一般變流裝置的原理結(jié)構(gòu)為直流+inverter中頻92這類設(shè)備在三相電源交流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波電流次數(shù)由整流脈波數(shù)決定：六脈波整流：h=6P±1P=1,2,3,……則可以確定，供電系統(tǒng)產(chǎn)生的特征諧波主要為5、7、11和13次諧波。諧波次數(shù)越高，諧波含量越小。所以更高次的諧波可忽略。這類設(shè)備在三相電源交流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波電流次數(shù)由整流脈波數(shù)決93Y十二脈波整流:h=12P±1P=1,2,3,……根據(jù)這個(gè)原理，可以設(shè)計(jì)制造高脈波整流設(shè)備，以減少某些諧波含量，達(dá)到節(jié)能的目的。Y十二脈波整流:h=12P±1根據(jù)這個(gè)原理，可94變流設(shè)備在產(chǎn)生諧波的同時(shí)，使設(shè)備運(yùn)行功率因數(shù)也比較低，影響供電質(zhì)量。一般此類設(shè)備的功率因數(shù)在0.7-0.8左右。（現(xiàn)有些整流變頻設(shè)備應(yīng)用新技術(shù)后，其功率因數(shù)能達(dá)到0.9以上）。變流設(shè)備在產(chǎn)生諧波的同時(shí)，使設(shè)備運(yùn)行功率因數(shù)也比較低，影響供95供電系統(tǒng)存在諧波就應(yīng)該進(jìn)行治理。一般采用裝設(shè)無(wú)源濾波器（FC）的技術(shù)來(lái)達(dá)到濾波的目的。裝設(shè)濾波器的同時(shí)可以對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行功率因數(shù)的補(bǔ)償，一舉兩得。供電系統(tǒng)存在諧波就應(yīng)該進(jìn)行治理。96高壓（10kV）濾波補(bǔ)償裝置高壓（10kV）濾波補(bǔ)償裝置97低壓（400V）濾波補(bǔ)償裝置低壓（400V）濾波98常用濾波器（FC）有多種結(jié)構(gòu)，如下圖所示。常用濾波補(bǔ)償支路及其接線方式

(1)單調(diào)諧濾波支路(2)二階減幅型濾波支路

(3)C型濾波支路LCLRCLC1C2R（2）（3）（1）常用濾波器（FC）有多種結(jié)構(gòu)，如下圖所示。常用濾波補(bǔ)償支路及99單調(diào)諧濾波器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便及價(jià)格較低而被廣泛采用。由于大多生產(chǎn)負(fù)荷是在不斷變化的，所以濾波支路補(bǔ)償量也要跟隨發(fā)生變化，否則會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象（過(guò)補(bǔ)償也會(huì)耗能）。靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置——SVC靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置有多種結(jié)構(gòu)——TCT、TCR、TSC、SR。單調(diào)諧濾波器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便及價(jià)格較低而被廣泛采用。100TCRTSCSRTCT靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)的多種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖TCRTSCSRTCT靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)的多種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)101實(shí)例單晶爐可投切單調(diào)諧濾波支路400V單晶爐裝設(shè)