文档介绍：电能质量技术及控制
我们在生活和生产中曾经遇到过诸如下面的一些问题:
? 电容补偿装置不能正常运行:电容经常坏,老是烧保险,接触器换了一批又一
批?
?
? 主开关经常跳闸:影响正常生产,损失大把钞票啊? 收到供电局的电费单一看,其中有一项是功率调整电费,又多花了不少钱,心
疼?
? 变压器容量不小,负载也不太大,怎么容量还是不够,增容费用很高,又要掏
银子?
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? 电压总是不稳定? 哪里来的干扰,计算机都不能正常工作? 日光灯不停的闪烁,镇流器也烧毁了? 自动控制装置不再听话,经常误动作? 烧
电机? 自动化设备的控制系统经常出故障? 供电公司说我们谐波超标,给我们开了一张限期整改通知单? 上了补偿滤波装置(高压侧),变压器温升怎么还这么高呀?
??
以上这些均由电力质量问题引起,电能是现代人类生产和生活中使用的最普遍也最不可或缺的能源形式。电能的质量问题直接关系到整个社会的进步与发展。
如果您的配电设备经常出现故障,请您关注电能质量(谐波)问题; 如果您的电费单中有功率调整电费,请您关注智能无功补偿技术!
关于电能质量问题
电能可以方便的通过各种不同的用电器方便、高效率、可靠的转换成机械能、热能、光能、化学能等形式以供消费。
一、理想的电能供应形式
在理想的电力系统中,电能是以单一恒定的频率(50Hz或60Hz)和正弦波形,按规定的电压水平向用户供电,即理想的电能供应形式应满足: ? 单一恒定的电网标称频率
50Hz:功率平衡,不中断
? 规定的若干电压等级
配电系统一般为110kV,35kV,10kV,380V/220V
? 理想的正弦波形
电压电流同相位,无其他频率成份
? 三相系统的平衡
幅度相同,相位互差120度。
二、实际导致供电模式非理想的因素
电能质量(Power Quality-PQ)就是指电能的优劣程度,电能质量问题就是造成设备不能正常工作的各种电力问题,即任何出现的电压、电流以及频率偏移导致的用户设备损坏或运行不正常的电能问题。通常导致供电波形不理想的因素为:
? 电力供应方的因素
? 设备因素
? 技术因素
? 管理因素
? 电力用户方的因素
? 非线性负荷:如整流器、逆变器、静止无功补偿装置、变频器、高压直流输电设备等;
? 冲击性负荷:如电弧炉、轧机等;
? 负荷不平衡:如电力机车
? 外在因素:
? 自然灾害,雷电、风雪、鸟害?
? 人为因素,恐怖活动
三、电能质量问题分类
电能质量问题一般可以分为以下几类:
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? 供电中断; 电压偏差; 频率偏差; 三相不平衡; 电力谐波(这是所有电能质量问题中最常见的一种); 电压波动与闪变; 电压暂降与暂升;
?电能质量指公用电网对电力用户的供电电压质量和电力用户对公用电网的干扰水平。
公用电网对电力用户的供电电压质量一般用电压频率、谐波电压、电压偏差、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、电压凹陷、电压凸起、电压中断、电压脉冲和振荡等参数描述。
电力用户对公用电网的干扰水平一般用谐波电流、无功波动、有功冲击、三相不平衡功率等参数描述。
四、波形畸变
实际上,系统中存在很多非线性负荷导致了电压电流波形发生畸变。下图给出了非线性电阻引起电流畸变的原理图.
i(t)
u(t) 非线性电阻引起的电流畸变
根据傅立叶分析可以知道,非正弦波可以分解为一个基波频率的正弦波和多个整数倍基波频率的正弦波之和,这些整数倍基波频率的正弦波就是我们所说的谐波。即:
50Hz(h=1)
+
+
+
+
+
+
+
.
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. 畸变波形的Fourier级数表示:直流分量、基波、谐波 150Hz(h =3) 250Hz(h =5) 350Hz(h =7) 450Hz(h =9) 550Hz(h =11) 650Hz(h =13)
五、电能质量问题带来的危害
1、谐波对各种设备的危害
(1)变压器:电流谐波将增加铜损、铁损,使变压器温度上升,影响其绝缘
能力,并造成容量裕度减小。谐波也可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振,及引起铁心磁通饱和或歪斜,而产生噪声。
(2)电动机:输出谐波对电动机的影响主要有,引起电动机发热,导致电动机的额外升温,电动机往往要降额使用,由于输出波形失真,增加电动机的重复峰值电压,影响电动机的绝缘,谐波还会引起电动机转矩脉动,以及噪声增加。
(3)电力电容器组:一般电容器的标准规范最大电流只允许35%的超载,但