工厂供电第一章第二节电压波动与其抑制

谐波的定义
• 国际电工标准(IEC555-2, 1982) 定义为：“谐波为一周期波或量 的正弦波分量，其频率为基波频 率的整数倍”。
• 供电系统谐波的定义是对周期性 非正弦电量进行傅立叶级数分解 ，除了得到与电网基波频率相同 的分量，还得到一系列大于电网 基波频率的分量，这部分电量称 为谐波。
通俗的说：谐波是：指电网中非 基波（50Hz中国）的其他频率 的电流或电压，谐波亦属于无功 类别。
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电压波动百度文库其抑制
的5电.电压压与波电动能质及量其抑制
电压波动（Fluctuation）：是指电力系统电压的短时而 快速的变动。
闪变（Flick）：由电压波动引起的灯光闪烁对人眼脑 产生的刺激效应。
电压波动会影响用电设备的正常工作，应设法抑制。
第三节 电力系统的电压与电能质量
电压波动的抑制措施：
• 不间断电源 • 计算机 • 充电器 • 音像设备 • 变频空调 • 晶闸管调光设备 • 电子节能灯等
电力谐波的主要危害
• 降低功率因数，降低电力设备容量，增加电力损耗； • 导致配电系统共振，危及系统安全； • 导致无功补偿设备无法正常运行甚至烧毁； • 引起继电保护设施的误动作，导致意外断电； • 增加电机振动，影响产品质量和电机寿命； • 导致变压器、线路、电机过热，加速设备绝缘老化； • 延缓电弧熄灭，影响断路器的分断容量； • 增加电压峰值，降低绝缘介质寿命； • 导致中线过载，甚至引发事故； • 导致电力计量仪表误差； • 干扰邻近的电力电子设备、工业控制设备和通讯设备
• 以最常用的三相感应电动机为例，其负相序阻抗远小于正 相序阻抗，所以即使是轻微的电压不平衡也会引起可观的 负相序电流，导致电动机定子绕组额外之铜损，使电机之 温升过高。
• 负相序电流引起的过热，会破坏绕组之绝缘，使绕组产生 捷路，致使有效匝数减少，最后引起故障。
• 如果在不平衡的供电状态下想要避免电动机过热，就必须 减少其机械负荷，其效果相当于减少电动机的有效容量， 我们称这样的情形为「减额运转」，例如一部额定10马力 的电动机在不平衡电压下，可能只能输出7.5马力。
• 所谓“三相不平衡度”其实有二个，一个是三相 电压不平衡度，另一个是三相电流不平衡度，二 者互相影响；
三相平衡（或对称）
三相电压（或电流）大小相等，相位依次（A、B、C）相差120˚
例如： uuba
2Usin(t) 2Usin(t120)
uc 2Usin(t120)
Ia
•
Ic
Ib
三相电压相量图
Svc电原理图
• SVC如图接入系统中，电容器提供固定的容性无功Qc，补偿电抗器 通过的电流决定了补偿电抗器输出的感性无功QTCR的大小，感性无 功和容性无功相互抵消，只要能做到系统无功QN=Qv（系统所需）Qc+QTCR=常数（或者0），则能够实现电网功率因数=常数，电压 几乎不波动，关键是准确控制晶闸管的触发角。得到所需要的流过补 偿电抗器的电流。晶闸管变流装置和控制系统能够实现这个功能。采 集母线的无功电流值和电压值，合成无功值，和所设定的恒无功值进 行比较，计算得到的触发角大小。通过晶闸管触发装置，使晶闸管流 过所需要的电流。
SVC
• SVC不仅仅是高压无功补偿装置，它的全称是“静止式动 态无功功率补偿装置”
• 在工业应用中，它主要以抑制闪变、提高电网的功率因数、 滤除负荷的谐波、消除三相不平衡电流、改善电网运行电 能质量为主要控制目标；
• 在电力系统输电网应用中，对于解决各种负载所产生的无 功冲击是很有效的。使电网电压波动明显改善，功率因数 明显提高，是一种技术含量高、经济效益显著的新型节能 装置。
畸变波形的谐波分量
谐波产生的原因
波形畸变
在非线性电阻上加理想正弦电压，但流过的电流是非正弦 的，电流波形发生畸变。因此，非线性设备是电力系统谐波源。 图6-2表明畸变波形可用正弦波形的和表示。
产生电力谐波的设备
• 变频调速器
• 直流调速系统 • 整流设备 • 中高频感应加热设备 • 晶闸管温控加热设备 • 焊接设备 • 电弧炉 • 电力机车
1）对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线路 或专用变压器单独供电。
2）设法增大供电容量，减小系统阻抗。 3）在系统出现严重的电压波动时，减少或切除引起 电压波动的负荷。 4）对大容量电弧炉的炉用变压器，宜由短路容量较 大的电网供电，一般是选用更高电压等级的电网供电。 5）对大型冲击性负荷，可装设能“吸收”冲击无功 功率的静止型无功补偿装置（SVC）。
Vc
120
Vb
120 120
Vc
130
(a)
130 100
Va Va
Vb (c)
Vc
120
120 120
Vb (b)
Vc
150
110
100
Vb (d)
Va Va
在三相供电系统中，如果三相的电压、
电流幅值或有效值不等，或者三相的电 压或电流相位差不为120o时，则称此三 相电压或电流不平衡。
( a ) 平 衡 三 相 電 壓 ； ( b ) 相 位 平 衡 但 大 小 不 相 等 ； ( c ) 大 小 相 等 但 相 位 差 不 等 ； ( d ) 大 小 、 相 位 差 均 不 等
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电力谐波的主要危害
• .谐波对人体有影响——从人体生理学来说，人体细胞在 受到刺激兴奋时，会在细胞膜静息电位基础上发生快速电 波动或可逆翻转，其频率如果与谐波频率相接近，电网谐 波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场。
三 ：三相电压不平衡度
• 三相不平衡：是指在电力系统中三相电流（或电 压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。
果，即均方根的结果。 •
什么是负序分量
不平衡的三相电压或电流，按对称分量法， 可分解为正序分量、负序分量和零序分量。 正序分量：三相幅值相等，相位为A1相超 前B1相120度，B1相超前C1相120度。 负序分量：三相幅值相等，相序与正序相反。 零序分量：三相幅值、相位均相等。
三相电压不平衡对电机的影响
三相不平衡度
• 电压或电流不平衡度分别用εU 或εI 表示,即用电压 或电流负序分量与正序分量的方均根值的百分比 表示。
• 式中 • U1 为三相电压的正序分量方均根值,V; • U2 为三相电压的负序分量方均根值,V。
什么叫方均根
• 方均根（有时也叫均方根 ） • 即：将N个项的平方和除以N后开平方的结