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1、电能质量产品技术交流,上海卓能电气有限公司 吴志光 2008.10.6,上海卓能电气公司简介,上海卓能电气有限公司是专业从事电能质量产品研发、生产、销售和服务为一体的民营高科技企业，是电能质量整体解决方案一流提供商。公司依托上海交通大学在电能质量控制领域20多年的技术积累、深厚的技术底蕴和国内的领先地位，以“打造电能质量行业第一品牌”为发展目标，拥有了具有自主知识产权的先进核心技术，建立了科学、完善的现代管理体制，现已成为国内电能质量行业技术领先厂家。 目前，公司产品涵盖有源电力滤波器、无源电力滤波器、混合型滤波补偿装置、FC、SVC等谐波治理及相关电能质量产品全面解决方案,并提供设计、制造、
2、销售、维修、技术咨询等一条龙服务。公司在电力节能、高低压电力滤波补偿、谐波电网公害的检测、分析、治理方面具有独特技术的优势。公司营销和服务网络遍及全国，产品广泛应用于电力、钢铁、汽车、造船、通讯、矿山、石油、化工、轨道交通、医院、精密机械加工等领域。,公司生产基地,上海卓能电气有限公司产品系列,1、ZN-APF 有源电力滤波装置 2、ZN-TSF 低压动态无功补偿及谐波治理成套装置 3、ZN-SVC 高压动态无功补偿及谐波治理成套装置 4、ZN-FC 高压无功补偿滤波成套装置 5、ZN-TBB 高压线路无功补偿成套装置 6、ZN-MK 低压无功补偿成套装置,什么是电能质量,1、电能质量是衡量供
3、电方为用电客户供应的电力是否符合要求，以及用电客户对供电方电网是否造成污染的指标体系，它直接影响着供、用电双方的安全性、可靠性和经济性。 2、电能质量一般是指电压、电流的副值、频率、波形等参量和国际或国内规定值得偏差。,电能质量的内容,1、公用电网谐波污染 2、电压偏差 3、频率偏差 4、三相电压不平衡 5、电压波动与闪变,什么叫无功？,电源能量与感性负载线圈中磁场能量或容性负载电容中的电场能量之间进行着可逆的能量交换而占有的电网容量叫无功，无功功率 表达式如下： 式中无功量 的单位为Var（乏），线电压的单位为V（伏），视在电流I单位为A（安）。,无功电流示意图,1、红色部分为有功电流 2、
4、蓝色部分为无功电流,有功电流,无功电流,什么是无功功率,所谓无功功率通俗地讲就是不消耗电能的用电设备所消耗的功率。比如把一只电容器接入交流电路中，电路就会对电容器进行充放电，这样就引成电流，充电时电容器畜存电能，放电时电容器把电能又还给电源，这样电容器这个用电设备本身并不消耗电能，然而它却有功率（功率等于电压乖以电流强度），这就是无功功率，电容器虽然不消耗电能，但是因为有电流，所以电力线路上会消耗电能（电线都有电阻），对供电的电源变压器来说更是一种负担，因为变压器的容量（它能提供的功率）是有限的，无功功率会占用变压器的容量，使正常供电受到限止。同样，把一只电感器接入交流电路，也会产生无功功率。
5、不过电容器使电流相位超前，而电感器使电流相位滞后，它们的作用正好相反，可以相互抵消。一般的用电设备都是电感性的，如工厂里的电动机，它会产生感性无功功率，不但使电力线白白消耗电能，增加电力线路的负担，更是白白占用电源变压器的容量，是非常有害的。这时在电动机上并联电容器，使感性负载与容性负载的作用相互抵消，这对电力线路和变压器来说就没有无功功率的影响了。无功补偿装置说白了就是配套的电容器（由许多只电容器并联而成），它由自动控制设备自动接入电路，既不会补偿不足，也不会补偿过头。,无功及分类,1、感性无功：电流矢量滞后电压矢量90度， 如：电动机、变压器线圈、晶闸管变流设备等； 2、容性无功：电流矢量
6、超前电压矢量90度， 如：电容器、电缆输配电线路、电力电子超前控制设备等； 3、基波无功：与电源频率相等的无功； 4、谐波无功：与电源频率不相等的无功。,什么是无功补偿？,无功补偿： 指根据电网中的无功类型，人为地补偿容 性无功或感性无功来抵消线路中的无功功率。 无功功率有那些危害： 无功功率不做功，但占用电网容量和导线截 面积，造成线路压降增大，使供配电设备过载， 谐波无功使电网受到污染，甚至会引起电网振荡 颠覆。,解决方案,无功补偿示意图,用户终端无功就地补偿,显著提高配网出力,有功,无功,可利用空间,什么是动态无功补偿？,动态无功补偿 根据电网中动态变化的无功量实时快速地 进行补偿。 为
7、什么要进行无功功率补偿 是为了减小供配电线路中往复交换的无功功率，提高供配电线路的利用率。,进行就地动补的意义是什么？,就地动补的意义 是能将用电设备至发电厂全程供配电设备、线路、都得到补偿，降损节能效果显著，特别是低压线路及变压器的损耗大幅度降低，企业和用户直接受益。,就地动补的有功节能是什么？,就地动补的有功节能 是减小供配电设备线路损耗，变压器损 耗等一切无功电流引起的发热功率。这部分损 耗功率Ps可由下式表达： Ps=i2r 式中i为视在电流，r为供配电设备线路电阻和。,使用就地动补后线路损耗的节能比,补偿后视在电流的平方与补偿前视在电流的 平方之比。 即：I22r：I12r 式中 I
8、1 为补偿前视在电流，I2 为补偿后视 在电流， r为供配电设备线路电阻之和。,动补与静补的主要区别及优点,静补投切速度慢，不适合负载变化频繁的场合，容易产生欠补或者过补偿，造成电网电压波动，损坏用电设备；并且有触点投切设备寿命短，噪声大，维护量大，影响电容器使用寿命。 动补可对任何负载情况进行实时快速补偿，并有稳定电网电压功能，提高电网质量，无触点零电流投切技术增加了电容器使用寿命，同时具备治理谐波的功能。,什么是谐波？,谐波 指电网中非基波（50Hz中国）的其他频率的 电流或电压，如高次谐波，谐波亦属于无功类别。 谐波的危害 谐波是供配电系统中的公害，可造成供配电 线路，用电设备发热，产生
9、趋肤效应，使电气设 备、电动机产生机械振荡。干扰无线电设备不能 正常运行。电网中谐波量过大，可引起电网振荡， 造成电网颠覆的严重事故。,谐波的概念,周期性非正弦波可以利用傅立叶级数分解为基波和谐波两部分。 基波f1指频率为F（中国为50Hz）的正弦波 谐波fn指频率为F正整数倍的正弦波 谐波次数n谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1),基波 与 三次谐波,基波 与 五次谐波,谐波的产生,当正弦波电压施加在非线性负载上时，电流就畸变为非正弦波，非正弦波电 流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。,谐波的危害,谐波电流和谐波电压的出现对公用电网是一种污染，同时它使用电设备所处的环境
10、恶化，也对周围的通讯系统和公用电网以外的设备造成危害。其中对设备寿命和线损的影响是逐渐积累其效应的慢过程，一般在一定时期后才暴露，因此很多问题并不能及早被发现。 近年来，各种电力电子装置的迅速普及使公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性也逐渐引起人们的注意。以下进行详细说明：,谐波的具体影响,谐波对电网的影响 对旋转电机影响 对变压器的影响 对电容器组的影响 并联电容器对谐波的放大 其它影响,谐波对电网的影响,谐波电流在电网中的流动会在线路上产生有功功率损耗，虽然谐波电流与基波电流相比所占比例不大，但谐波频率高，导线的趋肤效应使谐波电阻比基波电阻增加
11、很多，因此谐波引起的附加线路损耗增大，增大线损，降低安全。 对于采用电缆的输电系统，谐波除了引起附加损耗外，还可以使电压波形出现尖峰，加速电缆绝缘老化，使温升增高，缩短了电缆的使用寿命。,对旋转电机影响,由于趋肤效应使电机的转子绕组过热，危及绝缘 谐波引起机械振动、噪声、谐波过电压,对变压器的影响,谐波电流流入变压器，增加了变压器的铜损和铁损，随着频率的提高，趋肤效应更加严重，铁损也更大。有可能引起变压器的局部严重过热。 当发生谐振时，会使铁心严重饱和，励磁中的谐波电流会大大增加。 引起变压器的噪声,对电容器组的影响,谐波电流叠加在电容器的基波电流上，使电容器电流有效值增大，温升增高，甚至引起
12、过热而降低电容器的使用寿命或使电容器损坏。 谐波电压叠加在电容器基波电压上，不仅使电容器电压有效值增大，并可能使电压峰值大大增加，使电容器运行中发生的局部放电不能熄灭。这往往是使电容器损坏的一个主要原因。,并联电容器对谐波的放大：,在工频频率下，电容器的容抗比系统的感抗大得多，不会产生谐振。但对谐波频率而言，系统感抗大大增加而容抗大大减小，达到谐振条件，就可能产生并联谐振或串联谐振。使谐波电流（谐波电压）放大几倍甚至数十倍。无功功率补偿装置（电容器直接补偿）投入后，一些供电设备中的电器件（包括变压器、电抗器、电容器、自动开关、接触器、继电器）经常损坏，这就是谐波电流被电容器直接补偿引起的谐波放
13、大后而造成的。,其它影响,1、对开关设备的影响：使开关设备的遮断能力 降低，延缓甚至阻碍熄弧 2、导致继电保护和自动装置的误动作 3、使电气测量仪表不准确 4、对邻近的通信系统产生干扰,谐波治理措施简介,LC滤波器 在谐波源附近安装若干单调谐及高通滤波支路，以吸收谐波电流，可以有效的减小谐波量。出现较早，具有结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低等优点，因此至今仍是应用最多的方法。 ZN-TSF型LC滤波器。 增加换流装置的脉动数是一种较为积极的做法，可以有效的减小谐波量。 采用高功率因数整流器。 有源电力滤波器 降低装置的价格，增大装置的容量，提高系统的可靠性。,什么是无源电力滤波器
14、,1、滤波电路由无源元件（电阻、电容、电感）组成。 2、无源电路中的器件不需要工作电源支持。 3、无源电路中的信号如果没有外部信号补充最后将衰减为零。,上海卓能电气有限公司生产的无源电力滤波器,什么是有源电力滤波器,1、滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成。 2、有源电路就是元件必须有工作电源支持，这里可理解源就是电源。 3、有源元件定义为可以给外部电路提供大于零的平均功率的元件，而且该平均功率可以持续无限长的时间 ，这时候可理解源就是有源元件提供的信号源。,上海卓能电气有限公司生产的有源滤波器,ZN-APF,无源电力滤波器的优缺点,一般无源滤波指通过电感和
15、电容的匹配对某次谐波并联低阻（调谐滤波）状态，给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的优点为成本低，运行稳定，技术相对成熟，容量大。缺点为谐波滤除率一般只有60-70，对基波的无功补偿也是一定的。 目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源加无源混合型，即无源进行大容量的滤波补偿，有源进行微调。,无源电力滤波器的特点,无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点。由于无源滤波器是通过在系统中为谐波提供一并联低阻通路，以起到滤波作用，其滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定的。,无源电力滤波器的缺点,1、滤波特性受系统参数的影响较大； 2、只
16、能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用； 3、滤波要求和无功补偿、调压要求有时难以协调； 4、谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载； 5、有效材料消耗多，体积大。 6、在滤波时都有补偿，如系统本身功率因数较高，有可能会产生过补。,有源电力滤波器的优缺点,有源滤波自身就是谐波源。其依靠电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，这样可以抵消掉系统谐波，使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95以上，补偿无功细致。缺点为价格高，容量小。由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟，所以当前常见的有源滤波容量不超过600kvar。其运行可靠性也不及无源。,有源电力滤波器的特点,与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有高度可控性、快速响应性，不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点，其具体特点如下： a.滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险； b.具有自适应功能，
