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1、第一部分 电力系统无功及相关问题,电能质量优化控制与节能技术高级培训班,2020/9/2,1,“传统的”无功概念与问题（正弦波环境）,无功的基波概念,储能元件（线性元件） 能量的存储与释放 功率因数和功率因数角 无功补偿的意义 分层与分区补偿,.,2020/9/2,2,储能元件 能量的存储与释放 功率因数和功率因数角 无功补偿的意义 分层与分区补偿,电流的滞后与超前 负载上的（瞬时）负功率,“传统的”无功概念与问题（正弦波环境）,无功的基波概念,2020/9/2,3,储能元件 能量的存储与释放 功率因数和功率因数角 无功补偿的意义 分层与分区补偿,减小线损（减少输电代价） 改善电压质量 提高输
2、电能力 改善系统的稳定性,“传统的”无功概念与问题（正弦波环境）,无功的基波概念,2020/9/2,4,储能元件 能量的存储与释放 功率因数和功率因数角 无功补偿的意义 分层与分区补偿,合理性 可行性,“传统的”无功概念与问题（正弦波环境）,无功的基波概念,2020/9/2,5,“传统的”无功概念与问题（正弦波环境）,输电稳定性的考虑,为了提高稳定性送端电压应较高 要限制发电机进相或高功率因数运行,无功的基波概念,2020/9/2,6,无功补偿与电压质量,无功与电压 冲击型无功负荷与电压波动 动态无功补偿的意义与可行性 动态无功补偿与系统的电压稳定性,无功的基波概念,2020/9/2,7,有关
3、无功问题的共识,有功可远距离输送，无功应尽可能就近补偿 大的无功功率不平衡会造成电压崩溃 受电侧不仅需要电厂，还需要足够的无功支撑 主要负荷点电压低至7080，就有可能发生电压崩溃,无功的基波概念,2020/9/2,8,未来大负荷中心区的设想,无功的基波概念,2020/9/2,9,无功功率与电压,无功的基波概念,2020/9/2,10,无功功率与电压,公共连接点短路容量,无功的基波概念,2020/9/2,11,电压问题的表现形式与补偿方式,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,.,无功的基波概念,2020/9/2,12,电压问题的表
4、现形式与补偿方式,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,常规无功补偿（FC） VQC,无功的基波概念,2020/9/2,13,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,动态无功补偿（SVC，SVG） 动态电压恢复器（DVR）,电压问题的表现形式与补偿方式,无功的基波概念,2020/9/2,14,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,动态无功补偿（SVC，SVG）,电压问题的表现形式与补偿方式,无功的基波概念,202
5、0/9/2,15,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,避雷设备 限流措施 消谐措施,电压问题的表现形式与补偿方式,无功的基波概念,2020/9/2,16,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升 电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称,优化电路结构 动态无功补偿（分相控制） 新型补偿装置（RPC：Railway Static Power Conditioner ）,电压问题的表现形式与补偿方式,无功的基波概念,2020/9/2,17,容量配置 安装地点 投切控制（VQC） 与动态无功补偿装置的配合 谐波放大问题,
6、对各种补偿方式的要求：FC,无功的基波概念,2020/9/2,18,对各种补偿方式的要求：动态无功补偿,补偿装置类型选择 安装地点 响应速度，控制策略 与FC的配合 三相共补 vs. 分相补偿,无功的基波概念,2020/9/2,19,动态无功补偿的意义,在较弱的电力系统中维持稳定的电压 降低输电损耗 增加输电容量 增加瞬态稳定极限 对功率振荡起阻尼作用 改进电压控制及稳定性,无功的基波概念,2020/9/2,20,非正弦环境下的无功问题,无功概念的扩展,非正弦环境下的功率定义 有功功率与无功功率的物理意义 各种功率分析方法的适用场合与缺陷 与“传统的”无功分析方法的异同,2020/9/2,21
7、,更完善的无功功率定义与理论,物理意义明确且“向前兼容” 有利于对谐波源和无功的辨识和分析 有利于为谐波抑制和无功补偿提供理论指导 便于测量和计量,无功概念的扩展,2020/9/2,22,有功功率：具有明确的物理意义,瞬时功率的平均值 电能与其他形式的能量转换速率的度量 只有同频率的电压、电流才可能产生有功功率 传输同量的有功功率的“代价”（线损）可能不同,无功概念的扩展,2020/9/2,23,无功功率：物理意义可能难以明确,传统定义：储能元件与电源间能量交换速率的度量 非正弦情况下无功功率概念的困惑 与传输有功功率所需“代价”有关的概念 广义的无功功率概念：相移、谐波、不平衡 三相系统与单
8、相系统的本质区别（相间转移无功） 非正弦情况下无功补偿手段的多样性,无功概念的扩展,2020/9/2,24,无功功率：物理意义（传统的）,无功概念的扩展,伴随着能量的存储与交换,2020/9/2,25,非正弦情况下的无功功率,无功概念的扩展,2020/9/2,26,非正弦情况下的无功功率,负载中无任何储能元件 滞后的基波电流 无功补偿可以减小传输损耗 谐波抑制可以进一步减小传输损耗,无功概念的扩展,2020/9/2,27,电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）,无功概念的扩展,2020/9/2,28,电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）,无功概念的扩展,2020/9/2,29,电力电子装
9、置的功率因数：阻感负载（单相）,无功概念的扩展,2020/9/2,30,电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）,无功概念的扩展,2020/9/2,31,电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）,无功概念的扩展,2020/9/2,32,电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）,无功概念的扩展,2020/9/2,33,电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）,无功概念的扩展,2020/9/2,34,电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相）,双桥12脉动：,无功概念的扩展,2020/9/2,35,电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相）,双桥12脉动：,无功概念的扩展,2020/9/2,36,电力
10、电子装置的功率因数：考虑换相过程,无功概念的扩展,2020/9/2,37,电力电子装置的功率因数：考虑换相过程,无功概念的扩展,2020/9/2,38,电力电子装置的无功补偿（阻感负载）,相移功率因数往往是影响总功率因数的主要因素 相移功率因数并不与储能元件直接相关 采用传统的无功补偿方法仍然有效 传统的无功补偿方法无法解决畸变无功问题 在很多场合谐波问题也必须解决,无功概念的扩展,2020/9/2,39,电力电子装置的功率因数：大电容负载,无功概念的扩展,2020/9/2,40,电力电子装置的功率因数：大电容负载,无功概念的扩展,2020/9/2,41,电力电子装置的功率因数：大电容负载,无
11、功概念的扩展,2020/9/2,42,电力电子装置的功率因数：大电容负载,交流电流畸变是影响总功率因数的主要因素 大电容滤波负载的功率因数有可能是略超前的 采用传统的无功补偿方法基本无效 需要通过抑制交流电流谐波来提高功率因数 解决方案：功率因数校正电路,无功概念的扩展,2020/9/2,43,三相系统与单相系统的无功功率,三相不仅仅是三个单相的叠加 各相的“个体”与三相的“整体” 相间转移无功与系统负荷交换无功 无储能元件无功补偿装置的理论可行性,无功概念的扩展,2020/9/2,44,单相系统的瞬时功率与有功功率,有功功率,深入的无功分析,2020/9/2,45,单相系统的瞬时功率与有功功
12、率,深入的无功分析,2020/9/2,46,单相系统的瞬时功率与有功功率,Part I 电阻性功率,Part II 电抗性功率,有功功率,无功功率,深入的无功分析,2020/9/2,47,单相系统的瞬时有功电流与瞬时无功电流,瞬时有功电流,瞬时无功电流,深入的无功分析,2020/9/2,48,单相系统的等值电路,有功功率 （电阻性功率）,无功功率 （电抗性功率）,深入的无功分析,2020/9/2,49,单相系统的瞬时功率与有功功率,深入的无功分析,2020/9/2,50,三相系统的瞬时功率与有功功率,深入的无功分析,2020/9/2,51,电力系统电压为正弦波情况下的无功分析,与实际情况比较接
13、近 简化分析又不失结果的本质 广义的无功：谐波 广义的无功：不平衡,深入的无功分析,2020/9/2,52,畸变无功功率,有功分量,基波无功分量,畸变无功分量,深入的无功分析,2020/9/2,53,畸变无功功率,与线损成正比,与传输的有功成正比,深入的无功分析,2020/9/2,54,功率因数,畸变功率因数,相移功率因数,总功率因数,深入的无功分析,2020/9/2,55,瞬时功率理论：坐标变换,深入的无功分析,2020/9/2,56,瞬时功率理论：定义,瞬时实功率（瞬时功率）,瞬时虚功率,深入的无功分析,2020/9/2,57,瞬时功率理论：分解,深入的无功分析,2020/9/2,58,瞬
14、时功率理论：补偿量的计算,深入的无功分析,2020/9/2,59,瞬时功率理论：其他形式,深入的无功分析,2020/9/2,60,瞬时功率理论：分解,相间转移无功,系统负荷交换无功,深入的无功分析,2020/9/2,61,谐波检测：应用瞬时功率理论：无谐波,深入的无功分析,2020/9/2,62,谐波检测：应用瞬时功率理论：有谐波,深入的无功分析,2020/9/2,63,不平衡电流：应用瞬时功率理论,深入的无功分析,2020/9/2,64,广义无功概念：平衡负载与不平衡负载的比较,深入的无功分析,2020/9/2,65,广义无功概念：平衡负载与不平衡负载的比较,深入的无功分析,2020/9/2
15、,66,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.9.220.9.2Wednesday, September 2, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。05:40:0505:40:0505:409/2/2020 5:40:05 AM 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.9.205:40:0505:40Sep-202-Sep-20 4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。05:40:0505:40:0505:40Wednesday, September 2, 2020 5、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.9.220.9.205:40:0505:40:05
16、September 2, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年9月2日星期三上午5时40分5秒05:40:0520.9.2 7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2020年9月上午5时40分20.9.205:40September 2, 2020 8、业余生活要有意义，不要越轨。2020年9月2日星期三5时40分5秒05:40:052 September 2020 9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午5时40分5秒上午5时40分05:40:0520.9.2 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。9/2/2020 5:40:05 AM05:40:052020/9/2 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。9/2/2020 5:40 AM9/2/2020 5:40 AM20.9.220.9.2 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。2-Sep-202 September 202020.9.2 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Wednesda
