低压配电系统电能质量综合解决方案
Shanghai Jiao Tong University ABBABB低压配电系统电能质量综低压配电系统电能质量综合解决方案合解决方案Shanghai Jiao Tong University 电能问题分类电压问题：跌落，偏差，供电中断，波动和闪变；频率 问题：频率偏差；电流问题：谐波、无功等；目前的解决方案头痛医头、脚痛医脚。缺少综合性的解决 方案。技术需要变革，设计思想也需要变革由交流配电到直流配电的变革。Shanghai Jiao Tong University电能质量问题电能质量问题你的系统属于哪一种情况？你的系统属于哪一种情况？来自电力系统的各种问题和故障让你蒙受损失：来自电力系统的各种问题和故障让你蒙受损失：-电源故障：例：断路器分闸，熔丝熔断；-设备损坏，功能故障和寿命缩短：例：-设备过热（变压器，马达，）-精密敏感负载遭受损坏(计算机，UPS系统，变频控制设备)-电容器不能正常工作，甚至损毁；-电子通讯设备和控制系统受到干扰；-系统电能损耗增加；-相关参数达不到电网管理部门的要求而遭受罚款；-电能质量不好导致产品的优良率下降，废品率上升；Shanghai Jiao Tong University谐波造成的损失汽汽车车三厂三厂车车身三号配身三号配电电站火灾站火灾现场现场和和设备图设备图Shanghai Jiao Tong University连接在电网中的非线性负载当电网供给其正弦电网电压时，其的工作电流波形是非正弦的畸变电流波形 谐波从何而来谐波从何而来?正弦电网电压非线性负载所有的非线性负载工作时都产生谐波所有的非线性负载工作时都产生谐波谐波谐波=畸变的电流畸变的电流 正弦正弦50Hz的基波电流的基波电流Shanghai Jiao Tong University非线性负载在电力系统中无处不在非线性负载在电力系统中无处不在而且呈快速增长势头而且呈快速增长势头!n工业负载(主要三相三线系统)nAC and DC drives,UPS系统,=产生相间谐波，相不平衡，经常无功补偿不足n商业负载(主要三相三线系统)n所有的办公大楼都使用电脑设备，节能灯具，复印设备，传真机 =产生相间谐波和中性线谐波，三相不平衡，功率因数较差什么地方使用了非线性负载什么地方使用了非线性负载?Shanghai Jiao Tong University日益增长的电网谐波的影响Peak100%133%168%204%RMS100%105%108%110%=改变了电流波形的峰值改变了电流波形的峰值=增加了电流均方根值增加了电流均方根值0%33%39%44%谐波带来的电流波形畸变Shanghai Jiao Tong University谐波问题解决方案谐波问题解决方案改变电网的供电结构改变电网的供电结构E.g.-把对谐波敏感的设备和产生谐波的设把对谐波敏感的设备和产生谐波的设备进行隔离供电；备进行隔离供电；-尽量使用高脉冲整流的变频设备；尽量使用高脉冲整流的变频设备；-采用特殊绕组的变压器以减小其阻抗；采用特殊绕组的变压器以减小其阻抗；-尽量通过大的电网系统供电；尽量通过大的电网系统供电；=在供配电设计阶段就应该加以考虑和设计；在供配电设计阶段就应该加以考虑和设计；=不可能解决所有的非线性负载带来的问题；不可能解决所有的非线性负载带来的问题；=造价不菲，浪费很多安装空间；造价不菲，浪费很多安装空间；Shanghai Jiao Tong University谐波问题解决方案静态滤波器静态滤波器:串联电抗器和电容器组合串联电抗器和电容器组合 给谐波提供低阻抗的通路给谐波提供低阻抗的通路=滤波效率受电网参数的影响；滤波效率受电网参数的影响；=容易因过载而损毁；容易因过载而损毁；=难于扩展使用能量；难于扩展使用能量；=容易造成谐振，带来严重后果；容易造成谐振，带来严重后果；=需要为每一种谐波单独配置一套静态滤波器；需要为每一种谐波单独配置一套静态滤波器；=需要很多安装空间；需要很多安装空间；=总是伴随产生无供补偿：总是伴随产生无供补偿：-AC drives 不需要无功补偿，容易过补偿不需要无功补偿，容易过补偿-发电机发电机 不能在容性功率因数下正常工作不能在容性功率因数下正常工作 Shanghai Jiao Tong University谐波主流解决方案动态有源滤波器滤波原理:动态有源滤波器产生和系统谐波大小相等，相位相反的谐波注入到电网中，从而有效消除谐波LOADCURRENTACTIVE FILTERCURRENTCLEANFEEDERCURRENTWaveforms+=HarmonicsShanghai Jiao Tong University动态有源滤波器的应用场合Roller tablesCranesOffshoreWindersPaper machineDebarking drumsSki liftsPropulsionCentrifugesDecantersKilnsCompressors所有需要关注电网质量的场合所有需要关注电网质量的场合!Hotels,banks,computing centresShanghai Jiao Tong UniversityAPF 工作原理图Shanghai Jiao Tong University有源滤波 电气接线示意图Shanghai Jiao Tong University治理谐波和无功功率的重点治理谐波和无功功率的重点1.1.整流器是大多数电力电子装置的前端电路，注入电网的谐整流器是大多数电力电子装置的前端电路，注入电网的谐波和无功功率的大小主要取决于整流器。波和无功功率的大小主要取决于整流器。2.2.19921992年日本发表了一项关于谐波源的调查报告，发现在被年日本发表了一项关于谐波源的调查报告，发现在被调查的谐波源中，整流器的比例占调查的谐波源中，整流器的比例占89%89%。整流器的谐波抑制和功率因数提高问题是治理电网污染的重点！背景Shanghai Jiao Tong University单向、单相APFCShanghai Jiao Tong University单相、三相单相、三相VIENNA整流器整流器Shanghai Jiao Tong University单相、三相单相、三相VIENNA整流器整流器实验波形实验波形1.低电流谐波含量和单位功率因数的三相PWM整流器；2.功率开关元件少；3.在通信电源、不间断电源、AC 驱动系统的输入级等领域得到应用。特点：Shanghai Jiao Tong University优势二极管整流电路电容滤波可控硅整流电路电阻负载，相角30度PWM整流器整流状态Shanghai Jiao Tong University拓扑结构拓扑结构电流型电压型结构简单、效率高、体积小、重量轻 目前主要趋势：三相电压型目前主要趋势：三相电压型PWM整流器整流器 Shanghai Jiao Tong University应用分类有源电力滤波器有源电力滤波器拓扑结构图拓扑结构图统一潮流控制器统一潮流控制器拓扑结构图拓扑结构图风力发电系统风力发电系统拓扑结构图拓扑结构图在电源、家电、工业驱动、微网、医疗、家居等领域具有广阔应用空间.Shanghai Jiao Tong University双向、三相PWM整流器Shanghai Jiao Tong University工作模式能量反馈模式EUIE-UIE能量反馈PWM整流器电网电压Shanghai Jiao Tong University工作模式能量吸收模式EUIIE能量吸收E-UPWM整流器电网电压Shanghai Jiao Tong University应用研究Shanghai Jiao Tong University交流配电到直流配电的变革交流配电到直流配电的变革直流配电与交流配电相比较所具有的优势：直流配电与交流配电相比较所具有的优势：1.材料成本较低直流配电的2根线+1根地线配电比交流配电的4根线+1根地线配电具有明显成本优势;2.运行效率高：在直流输配电系统中,没有传递无功功率引起的网络损耗,也没有因集肤效应产生的损耗,具有远低于交流输配电的线路损耗；3.没有各类电能质量问题：直流系统则只需要控制电压幅值,不用涉及频率稳定和无功功率等问题。4.具有直流微电网的一切特征：能够快速接入新能源系统。Shanghai Jiao Tong University低压直流配电系统低压直流配电系统Shanghai Jiao Tong University新型低压多端直流配电系统Shanghai Jiao Tong University基于MMC高压直流配电接线示意图Shanghai Jiao Tong University科技的变革科技的变革 配电系统将由单一的交流配电模式走向交直流混合配电模式，并且在低压配电系统直流配电必将取代传统交流配电模式。这是一场变革，也是一个机遇。Shanghai Jiao Tong University基于超级电容器储能的基于超级电容器储能的UPQC设备设备Shanghai Jiao Tong UniversityUPQC超超级级电电容容器器组组运行现场照片运行现场照片Shanghai Jiao Tong University通道通道2（紫色）：（紫色）：市区供电电源电市区供电电源电压波形。压波形。通道通道1（黄色）：（黄色）：敏感负荷侧电压敏感负荷侧电压波形。波形。结论：当系统电源结论：当系统电源发生故障时，发生故障时，UPQC经过经过10ms暂态过程能够快速暂态过程能够快速为负载提供稳定的为负载提供稳定的电源。电源。实验和结论实验和结论失电过程失电过程Shanghai Jiao Tong University通道通道2（紫色）：（紫色）：市区供电电源市区供电电源电压波形。电压波形。通道通道1（黄色）：（黄色）：敏感负荷侧电敏感负荷侧电压波形。压波形。结论：具备超级电结论：具备超级电容器的容器的UPQC能够能够维持敏感负荷一定维持敏感负荷一定时间（应根据负荷时间（应根据负荷容量定时间长短）。容量定时间长短）。实验和结论实验和结论失电过程失电过程(长时长时)Shanghai Jiao Tong University通道通道2（紫色）：（紫色）：市区供电电源市区供电电源电压波形。电压波形。通道通道1（黄色）：（黄色）：敏感负荷侧电敏感负荷侧电压波形。压波形。结论：当市区电源结论：当市区电源恢复正常时，恢复正常时，UPQC经过经过15ms暂态过程能够快速暂态过程能够快速把负载切换到市区把负载切换到市区电源。电源。实验和结论实验和结论恢复过程恢复过程Shanghai Jiao Tong University 电能质量和电气参数测量实验平台电能质量和电气参数测量实验平台Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai Jiao Tong University公司简介经营产品Shanghai Jiao Tong University胜业的产品线胜业的产品线1、低压补偿/滤波电容器2、补偿/滤波组件3、无功补偿控制器4、可控硅投切开关5、补偿/滤波模组6、无源滤波补偿柜8、SVG（无功发生器）7、有源滤波柜9 9、直流配电柜Shanghai Jiao Tong University特点：带二次防护装置（胜业专利）铝合金外壳：不生锈、重量轻欧洲标准，充气式环保型产品内置压力防爆装置国际级认证：UL认证、TUV认证预期寿命达120000小时.低压补偿/滤波电容器三相结构单相结构分相结构Shanghai Jiao Tong University补偿/滤波组件型号：TMLSY480-67/7.0特点：电容器及电抗器匹配参数偏差小钢线绕制，纯干式结构；损耗小,带温控开关过载能力强,可在1.35倍额定电流下长期运行；噪音低：48dB温升低:75K产品质保期三年Shanghai Jiao Tong University可控硅投切开关型号：SY-TS-H特点:过零投切,无涌流，不会造
