1、2020/6/23,1,7電能質(zhì)量控制技術(shù),7.1 概述 “控制”控制、抑制、緩解、減緩、消除 傳統(tǒng)電能質(zhì)量： 電壓偏差的調(diào)整無功補(bǔ)償來支撐電壓的穩(wěn)定 頻率偏差的調(diào)整有功的調(diào)整（電廠） 三相不平衡的補(bǔ)償 補(bǔ)償、合理分配單相負(fù)荷 現(xiàn)代電能質(zhì)量： 諧波的抑制 電壓波動與閃變的控制 電壓暫降與短時間中斷的緩解 現(xiàn)代電能質(zhì)量的特點(diǎn)是變化快， 傳統(tǒng)的方法是很難進(jìn)行實(shí)時的補(bǔ)償或控制，因此現(xiàn)代電能質(zhì)量控制技術(shù)是基于電力電子技術(shù)、蓄能技術(shù)、信息處理技術(shù)發(fā)展起來的。,2020/6/23,2,7電能質(zhì)量控制技術(shù),電力電子器件： 正在向高耐壓、大電流、低損耗及高頻化方向發(fā)展 儲能： 鉛酸電池、NaS電池、飛輪儲能、

2、超級電容、超導(dǎo)儲能 信息處理： 檢測、控制、通訊、數(shù)據(jù)共享 本章主要內(nèi)容： 現(xiàn)代電能質(zhì)量控制技術(shù)：諧波的抑制、電壓波動與閃變的控制、電壓暫降與短時中斷的緩解,2020/6/23,3,7電能質(zhì)量控制技術(shù),7.2電力諧波抑制技術(shù) 一、電源設(shè)備與諧波控制 發(fā)電機(jī) 在三相發(fā)電機(jī)中，采用星形連接，線電動勢中不出現(xiàn)3次及倍數(shù)次諧波電動勢。 凸極同步發(fā)電機(jī)采用適當(dāng)?shù)臉O靴寬度和不均勻的氣隙長度，使氣隙磁場的波形盡可能接近正弦分布。 采用短距繞組 繞組的分布等 采用以上措施后，發(fā)電機(jī)的諧波電動勢畸變率小于1（近似理想正弦波） 變壓器 通過其繞組的巧妙連接，可有效減少某些次數(shù)的諧波。如三角形連接的變壓器可有效消除

3、3次及其倍數(shù)次諧波。 電容器的合理配置（避免諧振、放大）,2020/6/23,4,7電能質(zhì)量控制技術(shù),二、整流設(shè)備與諧波控制 1、增加整流裝置的脈動數(shù) 整流裝置產(chǎn)生的特征諧波電流次數(shù): h=kp1 （k1,2,） p脈動數(shù) 當(dāng)脈動數(shù)增多時，次數(shù)較低、幅度較大的諧波得到消除，諧波源產(chǎn)生的諧波電流將減小。,2020/6/23,5,7電能質(zhì)量控制技術(shù),2、PWM整流器 3、功率因數(shù)及波形校正技術(shù) 電流連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM） 控制電流跟蹤電壓波形，使功率因數(shù)接近1 不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM） 采用高頻開關(guān)器件控制電流,2020/6/23,6,7電能質(zhì)量控制技術(shù),三、交流濾波器 利用電容與電感形成無源濾波

4、器，能夠有效濾除某次或某些次的諧波。理論上講，當(dāng)某次諧波濾波器調(diào)諧到該頻率時，濾波器所呈現(xiàn)的阻抗為零，可全部吸收該次諧波。 1、單調(diào)諧濾波器 單調(diào)諧濾波器通常以需消除的h次諧波頻率為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)基波頻率為f1，諧振頻率為： 品質(zhì)因數(shù) 一般取3060.,2020/6/23,7,7電能質(zhì)量控制技術(shù),2.雙調(diào)諧濾波器 雙調(diào)諧濾波器是調(diào)諧到兩個串聯(lián) 諧振頻率的濾波器 串聯(lián)回路調(diào)諧頻率： 并聯(lián)回路調(diào)諧頻率： 一般取串、并調(diào)諧頻率相等,2020/6/23,8,7電能質(zhì)量控制技術(shù),雙調(diào)諧濾波器的無功補(bǔ)償 在工頻頻率點(diǎn)，串聯(lián)回路呈容性，并聯(lián)回路呈感性，無功由串聯(lián)回路電容實(shí)現(xiàn)，忽略并聯(lián)回路的感性影響，有：

5、 特點(diǎn)： 兩個串聯(lián)諧振點(diǎn)，1個并聯(lián)諧振點(diǎn) 構(gòu)成復(fù)雜、調(diào)諧困難,2020/6/23,9,7電能質(zhì)量控制技術(shù),3、二階減幅濾波器 二階減幅濾波器是在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的高通濾波器，用于吸收某次及以上的各次諧波 截止頻率 結(jié)構(gòu)參數(shù)： 品質(zhì)因數(shù)： 一般取0.71.4 濾波器工程設(shè)計(jì)原則： 濾除諧波 無功補(bǔ)償?shù)囊?由于系統(tǒng)阻抗往往呈現(xiàn)為感性，為防止對調(diào)諧點(diǎn)諧波電流的放大，單調(diào)諧濾波器的調(diào)諧次數(shù)應(yīng)偏離所要濾除的主要諧波的次數(shù)。一般情況下，可選取調(diào)諧次數(shù)為所要濾除的主要諧波的次數(shù)的0.960.98倍。,2020/6/23,10,7電能質(zhì)量控制技術(shù),四、有源電力濾波器 有源電力濾波器采用與交流濾波器完全不

6、同的原理，通過產(chǎn)生與補(bǔ)償諧波形狀一致、相位相反的電流，來抵消非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流，以使諧波不流入公共供電回路。 即：負(fù)荷需要的諧波由補(bǔ)償裝置提供，系統(tǒng)只提供基波電流，達(dá)到消除諧波的目的。 負(fù)荷電流 濾波器提供的補(bǔ)償電流 濾除諧波 無功補(bǔ)償+濾除諧波,2020/6/23,11,7電能質(zhì)量控制技術(shù),特點(diǎn)： 補(bǔ)償快、動態(tài)性能好、性能穩(wěn)定、體積小、可補(bǔ)償所有諧波。 例：,2020/6/23,12,7電能質(zhì)量控制技術(shù),7.3電壓波動與閃變的抑制技術(shù) 電壓波動與閃變通常由波動性或沖擊性負(fù)荷造成，波動與閃變的程度與供電系統(tǒng)短路容量的大小、供電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及負(fù)荷的用電特性等有關(guān) 一、用電設(shè)備特性的改善 1

7、、異步電動機(jī)啟動方式的改善 降壓啟動、自藕變壓器啟動、串接變阻器啟動、軟啟動、采用變頻調(diào)速裝置 2、電弧爐特性的改善 裝設(shè)電抗器對沖擊電流進(jìn)行限制,2020/6/23,13,7電能質(zhì)量控制技術(shù),二、供電能力的提高 為大容量波動性負(fù)載架設(shè)專用線路，一般將大容量波動性負(fù)荷用戶接到較高電壓等級的供電系統(tǒng)。 采用母線分段或多設(shè)配電站的方法將波動性負(fù)荷與一般負(fù)荷適度隔離。 對于易受擾動的靈敏負(fù)荷，在其附近安裝一臺電源設(shè)備。 三、補(bǔ)償措施的采用 無功功率的不平衡是電壓波動與閃變的主要原因。因而，具有快速無功功率補(bǔ)償控制功能的裝置能夠?qū)﹄妷翰▌雍烷W變起到很好的抑制作用。,2020/6/23,14,7電能質(zhì)量

8、控制技術(shù),1、靜態(tài)無功補(bǔ)償器（SVC） 最常用SVC的基本元件為晶閘管控制的電抗器 TCR和晶閘管投切的電容器TSC。 為了降低SVC的造價，大多數(shù)SVC 通過降壓變壓器接入系統(tǒng)。由于閥 的控制作用，SVC將產(chǎn)生諧波電流， 為降低諧波污染，SVC中還要有濾 波器。,2020/6/23,15,7電能質(zhì)量控制技術(shù),TCR支路由電抗器與兩個背靠背連接的晶閘管相串聯(lián)構(gòu)成。通過控制晶閘管的觸發(fā)延遲角，可以控制每個周波內(nèi)電感L接入系統(tǒng)的時間長短，從而改變TCR的等值電抗。 設(shè)加在TCR支路上的系統(tǒng)電壓為正弦，波形如下： TCR支路的等值基波電抗為 由此可見，TCR支路的等值 基波電抗是導(dǎo)通角或者觸發(fā)角的

9、函數(shù)。調(diào)整觸發(fā)角可以平滑地調(diào) 整并聯(lián)到系統(tǒng)中的等值電抗。,2020/6/23,16,7電能質(zhì)量控制技術(shù),電容器組與晶閘管可控電抗器并聯(lián)形成的靜止無功補(bǔ)償器 正?？刂品秶鸀榫€段AB，其斜率為正，補(bǔ)償?shù)臒o功大小由晶閘管觸發(fā)角決定 特點(diǎn)：電容器的分組投切可提供不連續(xù)的容性無功功率，晶閘管控制的電抗器可提供連續(xù)的感性無功功率。 補(bǔ)償器工作在感性模式時，會產(chǎn)生大量諧波。,2020/6/23,17,7電能質(zhì)量控制技術(shù),可控電容與可控電抗組成的靜止無功補(bǔ)償器 2、靜止無功發(fā)生器（SVG-STATCOM） SVG的逆變器通過中間變壓器與電力系統(tǒng)連接，逆變器的輸出電壓與電力系統(tǒng)電壓始終保持同頻同相。通過調(diào)節(jié)逆變

10、器輸出電壓的大小，可控制加在中間變壓器上的電壓的大小與方向，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)無功吸收與補(bǔ)償?shù)目刂啤?2020/6/23,18,7電能質(zhì)量控制技術(shù),SVG提供的電流： 空載模式： 容性模式： 電流超前系統(tǒng)電壓，向系統(tǒng)提供容性無功，大小可調(diào)節(jié)； 感性模式： 電流滯后系統(tǒng)電壓，向系統(tǒng)提供感性無功，大小可調(diào)節(jié)； 有源濾波模式：通過調(diào)節(jié) ，產(chǎn)生補(bǔ)償諧波電流所需的電流。,2020/6/23,19,7電能質(zhì)量控制技術(shù),靜止無功發(fā)生器的特點(diǎn)： SVG具有更好的出力特性。無功功率只隨電壓的降低按一次方關(guān)系下降。 采用PWM控制，具有更快的響應(yīng)特性。 無功調(diào)節(jié)不是通過控制容抗或感抗的大小實(shí)現(xiàn)的，因而無需直接與系統(tǒng)連接

11、的電容器或電抗器，不存在系統(tǒng)諧振問題，且大大減小了設(shè)備的體積。 SVG可用于三相不平衡負(fù)荷的動態(tài)補(bǔ)償。 SVG具有有源濾波器的特性 3、補(bǔ)償率和改善率,2020/6/23,20,7電能質(zhì)量控制技術(shù),7.4電壓暫降和短時間中斷的抑制技術(shù) 屬于瞬變電能質(zhì)量的范疇；電力系統(tǒng)故障是造成電壓暫降和短時間中斷的主要原因 一、電壓暫降緩解對策 1、減少故障數(shù)目 （1）架空線入地。 （2）架空線加外絕緣 （3）對剪樹作業(yè)嚴(yán)加管理。 （4）架設(shè)附加的屏蔽導(dǎo)線。 （5）增加絕緣水平。 （6）增加維護(hù)和巡視的頻度。,2020/6/23,21,7電能質(zhì)量控制技術(shù),2、縮短故障清除時間 縮短故障清除時間雖然不能減少電壓

12、暫降發(fā)生的次數(shù)，但卻能明顯地減少電壓暫降的深度及持續(xù)時間。采用固態(tài)開關(guān)。,GTO：負(fù)荷開關(guān) SCR：斷路器 原理：過流時，GTO立即關(guān)斷，電流經(jīng)電抗器限流后流經(jīng)SCR，在第一個過0點(diǎn)關(guān)斷，速度快,2020/6/23,22,7電能質(zhì)量控制技術(shù),3、改變供電方式 在靈敏負(fù)荷附近裝設(shè)1臺電源。 采用母線分段或多設(shè)配電站的方法來限制同一回供電母線上的饋線數(shù)。 在系統(tǒng)中的關(guān)鍵位置安裝限流線圈，以增加與故障點(diǎn)間的電氣距離。 對于高敏感負(fù)荷，可以考慮由兩個或更多電源供電。 4、安裝緩解設(shè)備 UPS、DVR 5、提高用電設(shè)備的抗擾能力,2020/6/23,23,7電能質(zhì)量控制技術(shù),1、多電源供電方式的采用 因?yàn)椋?母線2的電壓基本不受母線1上故障線路的影響 2、母線分段并增設(shè)電抗器 采用母線分段來限制同一回供電母線的饋線數(shù)，并在系統(tǒng)中的關(guān)鍵位置安裝限流線圈來增加與故障點(diǎn)間的電氣距離，可有效提高敏感負(fù)荷在暫降發(fā)生時的電壓幅度。 這種方法可能會使某些用戶的電壓暫降更加嚴(yán)重。,2020/6/23,24,7電能質(zhì)量控制技術(shù),三、配電系統(tǒng)與用戶設(shè)備接口處的補(bǔ)償措施 補(bǔ)償技術(shù)最常用的手段是通過有功和無功的注入