电能质量的控制技术(PDF 48页)

第七章电能质量的控制技术

合肥工业大学能源研究所

苏建徽

1.电能质量的定义

电能质量电压质量：指实际电压与理想电压的偏差

电流质量：反应了与电压质量有密切关系的电流的变化供电质量：技术含义指电压质量和供电可靠性

非技术含义指供电企业对用户的服务质量

用电质量：包括电流质量，还包括反映用电双方相互作用和影响中的内容

1.1电能质量包括的几个方面

1.2电能质量的定义

国内外对电能质量的确切定义至今尚没有形成统一的共识

国际电工委员会（IEC）标准（IEC1000-2-2/4）的定义：供电装置正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性。

国际电气电子工程师协会（IEEE）协调委员会的定义：合格的电能质量是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统均是适合该设备正常工作的。

目前大多数专家认为电能质量的定义为：导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流或频率偏差，造成用电设备故障或误动作的任何电力问题都是电能质量问题。

2.IEEE对电能质量主要内容的定义与分类

IEEE对电能质量主要内容的定义与分类（续）

3.中国电能质量标准与主要内容

从1990年至2001年，我国陆续制定和颁布了6项电能质量国家标准

中国电能质量标准与主要内容（续）

中国电能质量标准与主要内容（续）

一、电能质量的基本概念

4.关于电能质量的一些概念

间谐波：非工频频率整数倍的谐波，会放大电压和音频干扰；

电压暂降（电压跌落）：由于系统故障或干扰，造成用户电压下降到额定电压的10%~90%，并持续0.5周波~30个周波，然后又恢复到正常水平的现象；

电压突升：电压的有效值升至额定值得110%以上，持续时间为0.5周波~1min；

断电：供电系统发生故障，造成用户在一定时间内一相或多项失去电压（低于10%额定电压），分为瞬时断电、暂时断电和持续断电（电压中断）；

电压瞬变（瞬时脉冲）：一定时间间隔内，两个连续稳态电压之间在极短时间内发生的一种突变现象或数量变化；

电压切痕（电压缺口）：持续时间小于0.5周波的周期性电压扰动。

电能质量的控制技术

控制环节：规划、运行、

补偿

控制层次：

管理、操作、设备

参与部门：制造商、电力部门、用户及科研院校针对问题：电压偏差、频率偏差、电力系统谐波、电压波动与闪变、三相不平衡、电压暂降等

电能质量的控制技

术

电能质量的控制不仅仅是技术问题，还应当从规划、管理等多方面统一考虑并进行合理应用，才能有效提高电能质量。

1.供电电压偏差的控制

电力系统各节点电压与系统无功功率密切相关，保证电力系统各节点电压在正常水平的充分必要条件是系统具备充足的无功功率电源，同时采取必要的调压手段。

配置充足的无功功率电源：同步发电机、同步调相机、电容器、电抗器、静止无功补偿装置（SVC）等

采取必要的调压措施：电压偏差的调整方式（逆调压、顺调压、恒调压）、电压偏差的调整手段（用发电机调压、改变变

压器变比调压、改变线路参数调压）

2.电力系统频率偏差的控制

产生原因：发电机与负荷有功功率不平衡发电机组转速变动

频率偏差

频率调整与控制：

正常运行方式：改变发电机输出功率（一次调整、二次调整）

非正常运行方式：改变用户负荷、采用备用容量（有功）

平衡发电机出力与负荷有功

3.电力系统谐波的控制

电力系统谐波控制

预防性措施

补偿性措施供电设备的设计、制造、配置

整流设备的改进

多脉波整流装置

PWM整流器

功率因数校正（PFC）改变馈线参数

采用滤波器

交流滤波器（无源滤波器）

有源电力滤波器

4.电压波动与闪变的控制

电压波动与闪变的

抑制用电设备特性的改善供电能力的提高

补偿措施的采用

电压波动与闪变的程度与供电系统短路容量的大小、供电网络的结构以及负荷的用电特性等有关

异步电机启动方式的改善

电弧炉特性的改善

静态无功发生器（SVG）

静止无功补偿器（SVC）

5.电力系统三相不平衡的控制

不对称负荷分散到不同的供电点，减少集中连接造成不平衡度过大 不对称负荷合理分配到各相，使各相负荷尽可能平衡

不对称负荷接到更高级电压上供电，以使连接点短路容量够大

采用单独变压器供电

采用特殊接线的平衡变压器供电

采用三相平衡装置

6.电压暂降与短时间中断的控制

短路故障电力系统用户接口用电设备

减少故障数目，缩短故障切除时间改变系统设计与系统供电方式

缓解扰动，安装缓解设备

提高设备抵御能力、低电压穿越能力

考虑方面控制措施

为缩短故障切除时间通常采用固态切换开关（SSTS） 在供电系统与用电设备接口处可安装的缓解设备有： 不间断电源UPS

动态电压调节器DVR

电能质量的控制技术

1.固态切换开关（SSTS ）

典型拓扑：

操作过程：

正常情况：V1、V3触发导通，V2、V4关断负荷从常规电源取电故障情况：V1、V3关断，V2、V4触发导通

负荷从备用电源取电

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2.不间断电源UPS

不间断电源UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频设备，主要用于给计算机、计算机网络或其他重要设备提供连续不间断、高质量的电能供应及机场、电站、医院等重要部门的备用电源，以提高供电的可靠性。输出电能的高可靠性和高质量是对UPS的基本要求。UPS的详细内容已在前面章节讲过，这儿不再重述。