電能質(zhì)量問(wèn)題分析與治理課件

電能質(zhì)量問(wèn)題分析與治理電能質(zhì)量問(wèn)題分析與治理亞洲最大、世界領(lǐng)先的電力系統(tǒng)電力電子實(shí)驗(yàn)室國(guó)際一流的特高壓試驗(yàn)基地世界領(lǐng)先的電力系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)中心亞洲最大、世界領(lǐng)先的國(guó)際一流的特高壓試驗(yàn)基地世界領(lǐng)先的電力系世界首套750kV可控并聯(lián)電抗器（敦煌750kV可控并聯(lián)電抗器）世界首套1000kV固定串補(bǔ)裝置（南陽(yáng)、長(zhǎng)治1000kV固定串補(bǔ)裝置）世界首套500kV故障電流限制器（瓶窯500kV故障電流限制器）我國(guó)首套國(guó)產(chǎn)化電網(wǎng)大容量SVC（鞍山紅一變SVC裝置）我國(guó)首套500kV固定串補(bǔ)裝置兼世界上補(bǔ)償容量最大的可控串補(bǔ)工程（伊馮500kV可控串補(bǔ)裝置）我國(guó)首套國(guó)產(chǎn)化500kV直流融冰兼SVC裝置（益陽(yáng)500kV融冰兼SVC裝置）世界首套750kV可控并聯(lián)電抗器世界首套1000kV固定串補(bǔ)聯(lián)眾(廣州)不銹鋼有限公司160噸交流電弧爐SVC工程TCR容量達(dá)200Mvar居國(guó)產(chǎn)工業(yè)配電網(wǎng)SVC容量之首動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）數(shù)十套有源濾波器（APF）10余套靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）100余套天津鋼管有限責(zé)任公司一期90噸交流電弧爐125MvarSVC工程固態(tài)切換開關(guān)（SSTS）聯(lián)眾(廣州)不銹鋼有限公司160噸交流電弧爐SVC工程動(dòng)態(tài)電目錄1.電能質(zhì)量基本概念2.電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介一、電能質(zhì)量基本概念三、電能質(zhì)量治理典型案例二、電能質(zhì)量治理領(lǐng)域四、太陽(yáng)能行業(yè)解決方案目錄1.電能質(zhì)量基本概念2.電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介一、電能電能質(zhì)量問(wèn)題的由來(lái)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電負(fù)荷日趨復(fù)雜化和多樣化，大量具有非線性、沖擊性和不平衡特性的負(fù)荷接入電網(wǎng)，電能質(zhì)量日趨惡化；同時(shí)，現(xiàn)代工商業(yè)大量使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、快速發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對(duì)電能質(zhì)量的要求卻越來(lái)越高，尤其是一些電能質(zhì)量敏感企業(yè)一旦發(fā)生問(wèn)題，會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)損失。電能質(zhì)量涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)和人民生活用電，優(yōu)質(zhì)的電力可以提高用電設(shè)備效率，增加使用壽命，減少電能損耗和生產(chǎn)損失，電能質(zhì)量關(guān)系到電力可持續(xù)發(fā)展，也關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體效益，是實(shí)現(xiàn)節(jié)約型社會(huì)的必要條件之一。電能質(zhì)量基本概念電能質(zhì)量問(wèn)題的由來(lái)電能質(zhì)量基本概念電能質(zhì)量基本概念電力系統(tǒng)常見(jiàn)電磁現(xiàn)象

一個(gè)良好的電能應(yīng)該是連續(xù)的，電源的電壓和頻率總是保持在允許范圍內(nèi)，且電壓和電流具有純正的正弦波曲線。以下是電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的電磁現(xiàn)象。

電能質(zhì)量基本概念電力系統(tǒng)常見(jiàn)電磁現(xiàn)象電能質(zhì)量基本概念電能質(zhì)量指標(biāo)

電壓偏差、頻率偏差、諧波、電壓波動(dòng)和閃變、三相電壓不平衡度、暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓、電壓暫降……電能質(zhì)量指標(biāo)特點(diǎn)空間上、時(shí)間上不斷變化需要供、用電雙方共同合作維護(hù)電能質(zhì)量基本概念電能質(zhì)量指標(biāo)空間上、時(shí)間上不斷變化1.電能質(zhì)量基本概念2.電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介4.電能質(zhì)量工程治理典型案例一、電能質(zhì)量基本概念三、電能質(zhì)量治理典型案例二、電能質(zhì)量治理領(lǐng)域四、太陽(yáng)能行業(yè)解決方案1.電能質(zhì)量基本概念2.電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介4.電能質(zhì)輸配電領(lǐng)域10輸配電領(lǐng)域1011冷軋鋼板直流電機(jī)和變頻調(diào)速電機(jī)中厚板直流電機(jī)和變頻調(diào)速電機(jī)制造棒材的整流傳動(dòng)系統(tǒng)制造線材的整流傳動(dòng)系統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域11冷軋鋼板直流電機(jī)和變頻調(diào)速電機(jī)中厚板直流電機(jī)和變頻調(diào)速電12制造型鋼的整流傳動(dòng)系統(tǒng)金屬加工制造無(wú)縫鋼管的整流系統(tǒng)煉鋼爐（交流電弧爐、直流電弧爐、精練爐、中頻爐）工業(yè)領(lǐng)域12制造型鋼的整流傳動(dòng)系統(tǒng)金屬加工制造無(wú)縫鋼管的整流系統(tǒng)煉鋼13港口門機(jī)卸船機(jī)石油磕頭機(jī)石油海上平臺(tái)工業(yè)領(lǐng)域13港口門機(jī)卸船機(jī)石油石油工業(yè)領(lǐng)域14其它領(lǐng)域14其它領(lǐng)域

交流電弧爐

交流電弧爐是利用電弧能來(lái)冶煉金屬的一種電爐，電弧爐的冶煉過(guò)程分兩個(gè)階段，即熔化期和精煉期。在熔化期，相當(dāng)多的爐內(nèi)填料尚未熔化而呈塊狀固體，電弧阻抗不穩(wěn)定。諧波含量大.電弧爐的基波負(fù)序電流也較大，最大負(fù)序電流都發(fā)生在兩極短路時(shí)。交流電弧爐從系統(tǒng)吸收的有功功率、無(wú)功功率大幅度變化，并引起電壓水平降低、電壓波動(dòng)和閃變，降低了輸入電爐的有功功率，延長(zhǎng)了冶煉時(shí)間，降低了鋼產(chǎn)量。電弧爐在整個(gè)冶煉過(guò)程中功率因數(shù)在0.1-0.9之間變化，平均功率因數(shù)較低。不同負(fù)荷電能質(zhì)量特點(diǎn)交流電弧爐交流電弧爐是利用電弧能來(lái)冶煉金屬的一種

直流電弧爐

三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；諧波分量較少；隨著整流器相數(shù)的增加，諧波的頻譜向高次方向動(dòng)；產(chǎn)生的無(wú)功功率沖擊略為同容量交流電弧爐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很小。不同負(fù)荷電能質(zhì)量特點(diǎn)直流電弧爐三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；諧波分量較少；

礦熱爐

三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；諧波分量較少；負(fù)荷波動(dòng)不大，電壓波動(dòng)不大。功率因數(shù)較低。不同負(fù)荷電能質(zhì)量特點(diǎn)三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；諧波分量較電弧爐少；負(fù)荷波動(dòng)不大，電壓波動(dòng)不大。功率因數(shù)較低。

精煉爐

礦熱爐三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；不同負(fù)荷電能質(zhì)量特

電解鋁

三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；諧波分量較少；負(fù)荷波動(dòng)不大，電壓波動(dòng)不大。功率因數(shù)較低。不同負(fù)荷電能質(zhì)量特點(diǎn)

中頻爐

三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；諧波分量較大；負(fù)荷波動(dòng)不大，電壓波動(dòng)不大。功率因數(shù)較低。電解鋁三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；不同負(fù)荷電能質(zhì)量特軋機(jī)

三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；諧波分量較大；大型軋機(jī)負(fù)荷波動(dòng)較大，電壓波動(dòng)較大。小型軋機(jī)負(fù)荷不大，電壓波動(dòng)不大。功率因數(shù)較低。不同負(fù)荷電能質(zhì)量特點(diǎn)軋機(jī)三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；不同負(fù)荷電能質(zhì)量特點(diǎn)1.電能質(zhì)量基本概念2.電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介一、電能質(zhì)量基本概念三、電能質(zhì)量治理典型方案二、電能質(zhì)量治理領(lǐng)域四、太陽(yáng)能行業(yè)解決方案1.電能質(zhì)量基本概念2.電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介一、電能質(zhì)量電能質(zhì)量治理的流程電能質(zhì)量測(cè)試/評(píng)估分析計(jì)算方案設(shè)計(jì)治理設(shè)備設(shè)備安裝、調(diào)試運(yùn)行電能質(zhì)量測(cè)試電能質(zhì)量治理的流程電能質(zhì)量測(cè)試/評(píng)估電能質(zhì)量測(cè)試設(shè)備

電能質(zhì)量測(cè)試/評(píng)估電能質(zhì)量測(cè)試設(shè)備電能質(zhì)量測(cè)試/評(píng)估電力系統(tǒng)仿真軟件（PSCAD）

電能質(zhì)量測(cè)試/評(píng)估電力系統(tǒng)仿真軟件（PSCAD）電能質(zhì)量測(cè)試/評(píng)估

分析計(jì)算方案設(shè)計(jì)諧波潮流分析軟件（PSAF）分析計(jì)算方案設(shè)計(jì)諧波潮流分析軟件（PSAF）治理設(shè)備-SVC靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC）

TCR型SVC主接線圖SVC是由靜止元件構(gòu)成的并聯(lián)可控?zé)o功功率補(bǔ)償裝置，其靜止的含義是相對(duì)于發(fā)電機(jī)、調(diào)相器等旋轉(zhuǎn)設(shè)備而言。

SVC是通過(guò)改變其容性或感性等效阻抗來(lái)調(diào)節(jié)輸出，以維持或控制系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率。SVC主要類型有：晶閘管控制電抗器（TCR）型；晶閘管投切電容器（TSC）型；晶閘管投切電抗器（TSR）型；晶閘管控制高阻抗變壓器（TCT）型；磁控電抗器（MCR）型；自飽和電抗器（SR）型；

TCR型和TCR/TSC組合型SVC是靜止無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹髁鳌Ｖ卫碓O(shè)備-SVC靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC）TCR型SVC主廣泛應(yīng)用于電氣化鐵路、冶金和輸電網(wǎng)治理設(shè)備-SVC廣泛應(yīng)用于電氣化鐵路治理設(shè)備-SVC治理設(shè)備-SVCTCR由晶閘管控制的并聯(lián)電抗器組成，通過(guò)控制晶閘管閥的導(dǎo)通角來(lái)使其有效電抗值實(shí)現(xiàn)連續(xù)快速變化，起調(diào)節(jié)感性無(wú)功功率的作用。濾波器支路中串聯(lián)電抗器與電容器串聯(lián)諧振于特定諧波頻率，對(duì)特定諧波呈現(xiàn)低阻，實(shí)現(xiàn)諧波濾除功能。同時(shí)，對(duì)50Hz工頻呈現(xiàn)容性，在SVC系統(tǒng)中提供容性無(wú)功。TCR單相電路原理及波形圖

工作原理：治理設(shè)備-SVCTCR由晶閘管控制的并聯(lián)電抗器組成，通過(guò)控裝置組成濾波電容器組相控電抗器晶閘管閥組控制保護(hù)系統(tǒng)裝置組成濾波電容器組相控電抗器晶閘管閥組控制保護(hù)系統(tǒng)治理設(shè)備-SVC技術(shù)指標(biāo)額定電壓：6~66kV額定頻率：50Hz額定容量：0~300MVA

響應(yīng)時(shí)間：<15ms冷卻方式：水冷/熱管

負(fù)荷功率因數(shù)：0.95~1治理設(shè)備-SVC技術(shù)指標(biāo)額定電壓：6~66kV額定頻率：治理設(shè)備-DVR工作原理DVR（DynamicVoltageRestorer動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器）是面向電力用戶的串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生某種電壓質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，DVR會(huì)在5毫秒之內(nèi)向系統(tǒng)注入電網(wǎng)正常狀態(tài)和故障狀態(tài)下的電壓差，使得負(fù)載上的電壓保持恒定不變。治理設(shè)備-DVR工作原理DVR（DynamicVolta技術(shù)指標(biāo)額定電壓：0.38~10kV額定頻率：50Hz額定容量：0~4MVA

電壓總諧波畸變率：<5%

響應(yīng)時(shí)間：<5ms補(bǔ)償范圍：0.1-0.5p.u.補(bǔ)償時(shí)間：10s

負(fù)荷功率因數(shù)：0.5~1治理設(shè)備-DVR技術(shù)指標(biāo)額定電壓：0.38~10kV額定頻率：50Hz額SSTS的電氣主結(jié)構(gòu)固態(tài)切換開關(guān)SSTS（SolidStaticTransferSwitch）主要用來(lái)解決電壓跌落和電力短時(shí)中斷的問(wèn)題。在主供電源出現(xiàn)故障時(shí)快速切換至備用電源。治理設(shè)備-SSTSSSTS的電氣主結(jié)構(gòu)固態(tài)切換開關(guān)SSTS（SolidSta技術(shù)指標(biāo)額定電壓：0.38~10kV額定頻率：50Hz額定電流：0~1000A

響應(yīng)時(shí)間：<10ms

治理設(shè)備-SSTS技術(shù)指標(biāo)額定電壓：0.38~10kV額定頻率：50Hz額STATCOM（STATicsynchronousCOMpensator，即靜止同步補(bǔ)償器）基于可關(guān)斷電力電子器件，是柔性交流輸電技術(shù)的主要裝置之一，它代表著現(xiàn)階段電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)新的發(fā)展方向。治理設(shè)備-STATCOM/SVGSTATCOM（STATicsynchronousCOM通過(guò)控制電壓源換流器（VSC）輸出電壓V2的幅值和相角，調(diào)節(jié)裝置無(wú)功輸出。

STATCOM基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)STATCOM的工作原理-無(wú)功輸出靜止同步補(bǔ)償器-SVG通過(guò)控制電壓源換流器（VSC）輸出電壓V2的幅值鏈?zhǔn)絊TATCOM單相換流鏈結(jié)構(gòu)單相換流鏈輸出電壓波形STATCOM的工作原理-換流鏈靜止同步補(bǔ)償器-STATCOM/SVG

PWM（PulseWidthModulation）控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。鏈?zhǔn)絊TATCOM單相換流鏈結(jié)構(gòu)單相換流鏈輸出電壓波形STA裝置組成連接電抗器集裝箱成套設(shè)備換流鏈控制保護(hù)裝置組成連接電抗器集裝箱成套設(shè)備換流鏈控制保護(hù)

技術(shù)指標(biāo)額定電壓：3~35KV額定頻率：50Hz額定容量：0~100Mvar

最大調(diào)節(jié)范圍：土100Mvar連續(xù)調(diào)節(jié)

響應(yīng)時(shí)間：<5ms裝置損耗：<1%運(yùn)行溫度：－40°～40°C

治理設(shè)備-STATCOM/SVG技術(shù)指標(biāo)額定電壓：3~35KV額定頻率：50Hz額定APF（ActivePowerFilter有源濾波器）是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置。它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。治理設(shè)備-APFAPF（ActivePowerFilter有源濾波器）技術(shù)指標(biāo)額定電壓：380~690V（可升壓）額定頻率：50Hz單臺(tái)電流：300A

運(yùn)行方式：多臺(tái)并列運(yùn)行

響應(yīng)時(shí)間：<5ms無(wú)功補(bǔ)償：模式可選濾波范圍：2~25次

開關(guān)頻率：15kHz治理設(shè)備-APF技術(shù)指標(biāo)額定電壓：380~690V（可升壓）額定頻率：50電能質(zhì)量綜合治理方案電能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采樣、分析SVG/SVC

電壓波動(dòng)、閃變、不平衡、無(wú)功無(wú)源濾波器諧波、無(wú)功APF/FC諧波、無(wú)功DVR電壓暫降、波動(dòng)、閃變SSTS雙電源切換電能質(zhì)量綜合治理方案電能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采樣、分析SVG/SVC治理后電能質(zhì)量測(cè)試SVC應(yīng)用案例：某鋼廠高速線材(直流軋機(jī))生產(chǎn)線方案：在高壓母線加裝了5、7、11三組濾波器及1個(gè)TCR支路各次諧波電流：5、7、11次諧波電流含量大幅降低，滿足國(guó)標(biāo)要求

平均功率因數(shù)：投運(yùn)前0.7024，投運(yùn)后為0.9599諧波電壓總畸變率：投運(yùn)前2.966％,投運(yùn)后為1.270％治理后電能質(zhì)量測(cè)試SVC應(yīng)用案例：某鋼廠高速線材(直流軋機(jī)SVC投運(yùn)前SVC投運(yùn)后電壓波動(dòng)：5%電壓波動(dòng)：0.5%電壓閃變：Pst=2.08電壓閃變：Pst=0.78冶煉檔位：12檔冶煉檔位：16檔每天煉鋼：24爐每天煉鋼：27爐功率因數(shù)：0.78功率因數(shù)：>0.95每爐鋼縮短冶煉時(shí)間6～8分鐘，節(jié)能4.8%！某鋼廠120噸精煉爐SVC工程110kV治理效果案例SVC投運(yùn)前治理后電能質(zhì)量測(cè)試APF應(yīng)用案例：某鋼廠變頻調(diào)速系統(tǒng)380V母線APF補(bǔ)償后母線電流波形APF補(bǔ)償前母線電流波形方案：在380V母線加裝了1組150AAPF治理后電能質(zhì)量測(cè)試APF應(yīng)用案例：某鋼廠變頻調(diào)速系統(tǒng)380治理后電能質(zhì)量測(cè)試DVR應(yīng)用案例：某衛(wèi)星制造廠10kV母線方案：在10kV進(jìn)線處加裝了1套DVR10kVDVR現(xiàn)場(chǎng)照片10kVDVR錄波波形電網(wǎng)側(cè)電壓波形負(fù)載側(cè)電壓波形治理后電能質(zhì)量測(cè)試DVR應(yīng)用案例：某衛(wèi)星制造廠10kV母線某鋼廠鋼管生產(chǎn)線STATCOM解決方法測(cè)試確定補(bǔ)償容量動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度<10ms感性/容性補(bǔ)償緊湊化設(shè)計(jì)最終方案10kV2Mvar柜式STATCOMSTATCOM工程案例實(shí)際問(wèn)題無(wú)功波動(dòng)大