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1、第一部分 电力系统无功及相关问题,电能质量提高综合技能培训班,张一工 教授 华北电力大学电气与电子工程学院,2018年10月17日,2,理想的公共电网供电状况,恒定的频率正弦波形标准的电压三相对称（幅值、相位）,电能质量问题的基本概念,2018年10月17日,3,偏离理想状况的原因,设备的非理想特性非理想的运行方式某些负载的正常操作过程电力系统故障,电能质量问题的基本概念,.,2018年10月17日,4,偏离理想状况的原因,设备的非理想特性非理想的运行方式某些负载的正常操作过程电力系统故障,电能质量问题的基本概念,发电机、变压器、线路大量的电力电子设备 非线性与非对称,2018年10月17日,
2、5,偏离理想状况的原因,设备的非理想特性非理想的运行方式某些负载的正常操作过程电力系统故障,电能质量问题的基本概念,电气化铁路单相负载 非对称的运行方式,2018年10月17日,6,偏离理想状况的原因,设备的非理想特性非理想的运行方式某些负载的正常操作过程电力系统故障,电能质量问题的基本概念,大型感应电动机启动轧钢机咬钢 冲击性负载,2018年10月17日,7,设备的非理想特性非理想的运行方式某些负载的正常操作过程电力系统故障,电能质量问题的基本概念,短路断线故障后保护动作 供电中断或电压暂降,2018年10月17日,8,电能质量问题,电能质量问题的基本概念,供电中断频率波形幅值三相对称状况,
3、.,2018年10月17日,9,电能质量问题,电能质量问题的基本概念,供电中断频率波形幅值三相对称状况,谐波间谐波电压缺口,2018年10月17日,10,电能质量问题,电能质量问题的基本概念,供电中断频率波形幅值三相对称状况,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,2018年10月17日,11,电能质量问题,电能质量问题的基本概念,供电中断频率波形幅值三相对称状况,负序分量零序分量（有中线系统）,2018年10月17日,12,电能质量国家标准,电能质量问题的基本概念,供电电压允许偏差 电压波动与闪变 公用电网谐波 三相电压运行不平衡度 电力系统频率允许偏
4、差 暂时过电压与瞬态过电压,.,2018年10月17日,13,电能质量国家标准,电能质量问题的基本概念,供电电压允许偏差 电压波动与闪变 公用电网谐波 三相电压运行不平衡度 电力系统频率允许偏差 暂时过电压与瞬态过电压,GB 12325200835 kV及以上，正负偏差绝对值之和不超过1010 kV及以下三相供电，7220 V单相，7，10,2018年10月17日,14,电能质量国家标准,电能质量问题的基本概念,供电电压允许偏差 电压波动与闪变 公用电网谐波 三相电压运行不平衡度 电力系统频率允许偏差 暂时过电压与瞬态过电压,GB 123262008电压波动：电压幅值在一定幅度内有规则的波动，
5、或电压幅值不超过0.9 1.1的一系列随机变化闪变：人眼对照度波动的一种主观感觉,2018年10月17日,15,电能质量国家标准,电能质量问题的基本概念,供电电压允许偏差 电压波动与闪变 公用电网谐波 三相电压运行不平衡度 电力系统频率允许偏差 暂时过电压与瞬态过电压,GB/T 145491993,2018年10月17日,16,电能质量国家标准,电能质量问题的基本概念,供电电压允许偏差 电压波动与闪变 公用电网谐波 三相电压运行不平衡度 电力系统频率允许偏差 暂时过电压与瞬态过电压,GB/T 155432008正常允许2，短时不超过4每个用户一般不超过1.3,2018年10月17日,17,电能
6、质量国家标准,电能质量问题的基本概念,供电电压允许偏差 电压波动与闪变 公用电网谐波 三相电压运行不平衡度 电力系统频率允许偏差 暂时过电压与瞬态过电压,GB/T 159452008正常允许0.2 Hz，根据系统容量可放宽到0.4 Hz用户冲击引起的频率变动一般不得超过0.2 Hz,2018年10月17日,18,电能质量国家标准,电能质量问题的基本概念,供电电压允许偏差 电压波动与闪变 公用电网谐波 三相电压运行不平衡度 电力系统频率允许偏差 暂时过电压与瞬态过电压,GB/T 184812001暂时过电压：工频过电压和谐振过电压瞬态过电压：操作过电压和雷击过电压,2018年10月17日,19,
7、供电电压允许偏差 电压波动与闪变 公用电网谐波 三相电压运行不平衡度 电力系统频率允许偏差 暂时过电压与瞬态过电压,电能质量国家标准,电能质量问题的基本概念,并不完善！,2018年10月17日,20,标准的制订落后于现实的发展,电能质量问题的基本概念,2018年10月17日,21,标准的制订落后于现实的发展,电能质量问题的基本概念,2018年10月17日,22,电能质量研究几个阶段,电能质量问题的基本概念,关注电网频率和供电电压 关注谐波、电压偏差、不平衡、电压波动与闪变 关注暂态和瞬态电能质量问题,2018年10月17日,23,电能质量质量问题的主要起因,电能质量问题的基本概念,大功率的冲击
8、性负载 大功率的、大量的非线性负载 大功率的不对称负载,.,2018年10月17日,24,电能质量质量问题的主要起因,电能质量问题的基本概念,大功率的冲击性负载 大功率的、大量的非线性负载 大功率的不对称负载,电压波动与闪变电压暂降,2018年10月17日,25,电能质量质量问题的主要起因,电能质量问题的基本概念,大功率的冲击性负载 大功率的、大量的非线性负载 大功率的不对称负载,谐波间谐波电压缺口,2018年10月17日,26,电能质量质量问题的主要起因,电能质量问题的基本概念,大功率的冲击性负载 大功率的、大量的非线性负载 大功率的不对称负载,三相不平衡电流（负序分量）三相不平衡电压,20
9、18年10月17日,27,本课程主要讨论的问题,电能质量问题的基本概念,电力系统无功及相关问题 电力系统谐波及相关问题 无功补偿与谐波抑制设备 电能质量相关标准解读,.,2018年10月17日,28,电力系统无功及相关问题 电力系统谐波及相关问题 无功补偿与谐波抑制设备 电能质量相关标准解读,本课程主要讨论的问题,电能质量问题的基本概念,电压偏差电压波动与闪变,2018年10月17日,29,电力系统无功及相关问题 电力系统谐波及相关问题 无功补偿与谐波抑制设备 电能质量相关标准解读,本课程主要讨论的问题,电能质量问题的基本概念,谐波间谐波电压缺口,2018年10月17日,30,电力系统谐波及相
10、关问题 电力系统无功及相关问题 无功补偿与谐波抑制设备 电能质量相关标准解读,本课程主要讨论的问题,电能质量问题的基本概念,静止无功补偿设备（SVC，SVG）无源滤波器有源电力滤波器（APF）,2018年10月17日,31,电力系统谐波及相关问题 电力系统无功及相关问题 无功补偿与谐波抑制设备 电能质量相关标准解读,本课程主要讨论的问题,电能质量问题的基本概念,电力系统谐波电压偏差电压波动与闪变,2018年10月17日,32,“传统的”无功问题（正弦波环境）,电力系统无功及相关问题,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,2018年10月17日,33,
11、“传统的”无功问题（正弦波环境）,电力系统无功及相关问题,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,2018年10月17日,34,有关无功问题的共识,电力系统无功及相关问题,有功可远距离输送，无功只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,2018年10月17日,35,未来大负荷中心区的设想,电力系统无功及相关问题,2018年10月17日,36,无功功率与电压,电力系统无功及相关问题,2018年10月17日,37,无功功率与电压,电力系统无功及相关问
12、题,公共连接点短路容量,2018年10月17日,38,电压问题的表现形式与补偿方式,电力系统无功及相关问题,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（幅值）不对称,.,2018年10月17日,39,电压问题的表现形式与补偿方式,电力系统无功及相关问题,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（幅值）不对称,常规无功补偿（FC）,2018年10月17日,40,电力系统无功及相关问题,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（幅值）不对称,动态无功补偿（SVC，
13、SVG）动态电压恢复器（DVR）,电压问题的表现形式与补偿方式,2018年10月17日,41,电力系统无功及相关问题,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（幅值）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,2018年10月17日,42,电力系统无功及相关问题,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（幅值）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,2018年10月17日,43,电力系统无功及相关问题,电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压波动与
14、闪变暂时过电压与瞬态过电压三相电压（幅值）不对称,优化电路结构动态无功补偿,电压问题的表现形式与补偿方式,2018年10月17日,44,电力系统无功及相关问题,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,对各种补偿方式的要求：FC,2018年10月17日,45,电力系统无功及相关问题,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,对各种补偿方式的要求：动态无功补偿,2018年10月17日,46,非正弦环境下的无功问题,电力系统无功及相关问题,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
15、“传统的”无功分析方法的异同,2018年10月17日,47,有功功率：具有明确的物理意义,电力系统无功及相关问题,瞬时功率的平均值 电能与其他形式的能量转换量转换速率的度量 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,2018年10月17日,48,无功功率：物理意义可能难以明确,电力系统无功及相关问题,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 三相系统与单相系统的本质区别 非正弦情况下无功补偿手段的多样性,2018年10月17日,49,非
16、正弦情况下的无功功率,电力系统无功及相关问题,2018年10月17日,50,非正弦情况下的无功功率,电力系统无功及相关问题,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,2018年10月17日,51,三相系统与单相系统的无功功率,电力系统无功及相关问题,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,2018年10月17日,52,单相系统的瞬时功率与有功功率,电力系统无功及相关问题,2018年10月17日,53,单相系统的瞬时功率与有功功率,电力系统无功及相关问题,有功功率,2018年10月17日,54,单相系统的瞬时功率与有功功率,电力系统无功及相关问题,Part I 阻性,Part II 感性,2018年10月17日,55,单相系统的瞬时功率与有功功率,电力系统无功及相关问题,2018年10月17日,56,三相系统的瞬时功率与有功功率,电力系统无功及相关问题,
