电能质量概念.ppt

电能质量与提高技术电能质量与提高技术 西安科技大学电控学院傅周兴教授主要内容主要内容绪论电能质量的概念及分类稳态电能质量暂态电能质量电能质量的污染治理电能质量检测器1. 绪绪 论论1.1 电能及特点： 电能：是一种特殊的商品,既具有以商品形式向用户出售的性质,又具有为千百万用户服务的公用事业性质 特点：不能储存,是发、供、用电同时完成并由用电的多少来决定发电与供电的多少因此,对用户连续不断供电是电能质量的一个重要标志1.2 电能的发展1.3 电能质量问题产生的原因 电力负荷构成的变化大量谐波注入电网1.4 电能质量问题的解决 1) 具体问题具体分析 2) 搞好电能质量涉及电力企业各个部门(例如调配、试验、规划设计、用电管理、生技等等)需要用户内部相关部门的配合 3) 总体上需要建立一套监督管理体系,并有配套的标准和相关的产业作支持2. 电能质量的概念及分类电能质量的概念及分类2.1 电能质量的定义）电能质量供电质量电压质量供电可靠性 ） IEEE(国际电工委员会)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适合该设备正常工作 3）技术方面来定义：导致用电设备故障的或者不能正常工作的电压、电流、或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动及闪变、三相不平衡、暂时或暂态过电压、波形畸变、电压暂将与短时间中断以及供电连续性2.2 电能质量的分类类型类型稳态电能质量稳态电能质量暂态电能质量暂态电能质量定义定义电力系统稳态运行方式下电力系统稳态运行方式下所具有的电能质量参数所具有的电能质量参数 电网遭受外来干扰侵电网遭受外来干扰侵袭及内部故障、操作袭及内部故障、操作所带来的系统冲击问所带来的系统冲击问题题 衡量衡量指标指标电压电压/ /频率偏差频率偏差三相不平衡度、谐波三相不平衡度、谐波电压波动与闪变电压波动与闪变电压脉冲、电压脉冲、电压跌落、电压跌落、电压瞬时中断电压瞬时中断影响影响范围较广，程度深范围较广，程度深范围较小，后果严重范围较小，后果严重研究研究现状现状起步早起步早标准体系完善标准体系完善实用的监测装置实用的监测装置起步晚起步晚标准体系不健全标准体系不健全研究处于仿真阶段研究处于仿真阶段3. 稳态电能质量稳态电能质量3.1 性能指标 电压偏差 频率偏差 三相不平衡度 谐波 电压波动与闪变3.1.1 电压偏差 1、概念：电压偏差即为实际供电电压与额定供电电压之间的差值。

2、范畴：该问题属于基波无功的范畴 3、影响因素：无功功率不足、无功补偿过量、传输距离过长、电力负荷过重和过轻等 ,其中无功功率不足是造成电压偏差的主要原因4、相关标准电能质量电力系统电压允许偏差电能质量电力系统电压允许偏差Quality of electric energy supplyPermissible deviation of voltage for power system1)1)1)1)、主题内容与适用范围、主题内容与适用范围、主题内容与适用范围、主题内容与适用范围 本标准规定了供电电压允许偏差指定本标准本标准规定了供电电压允许偏差指定本标准的目的，是使供电电压质量得到基本保证，以获的目的，是使供电电压质量得到基本保证，以获得良好的社会经济效益得良好的社会经济效益 本标准适用于交流本标准适用于交流50Hz50Hz电力系统在正常运行电力系统在正常运行条件下，供电电压对额定电压的偏差条件下，供电电压对额定电压的偏差 本标准不适用于瞬态和非正常运行情况本标准不适用于瞬态和非正常运行情况 注：注：1 1 本标准中额定电压为系统额定电压本标准中额定电压为系统额定电压 2 2 正常运行条件是指电力系统中所有元件都按预正常运行条件是指电力系统中所有元件都按预定工况运行定工况运行2)2)、引用标准、引用标准、引用标准、引用标准 GB 156 GB 156 额定电压额定电压3)3)3)3)、供电电压允许偏差、供电电压允许偏差、供电电压允许偏差、供电电压允许偏差 a. 35kVa. 35kV以及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和以及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的不超过额定电压的10%10%。

注：如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按较注：如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据大的偏差绝对值作为衡量依据 b. 10kVb. 10kV及以下三相供电电压允许偏差为及以下三相供电电压允许偏差为7%7% c. 220Vc. 220V单相供电电压允许偏差为额定电压单相供电电压允许偏差为额定电压+7%+7%、-10%-10% 注：注：1 1 用电设备额定工况的电压允许偏差仍由各自标准规用电设备额定工况的电压允许偏差仍由各自标准规定，例如旋转电机按定，例如旋转电机按 GB 755 GB 755 旋转电机基本技术要求旋转电机基本技术要求规定 2 2 对电压有特殊要求的用户，供电电压允许偏差由对电压有特殊要求的用户，供电电压允许偏差由供用电协议确定供用电协议确定5、电力系统电压调整、电力系统电压调整1）中枢点调压2）发电机调压3）变压器调压4）改变电网无功功率分布调压3.1.2 频率偏差频率偏差1、概念：电力系统内的实际频率与标称频率电力系统内的实际频率与标称频率（50Hz50Hz）之间的偏差）之间的偏差 2、范畴：该问题属于基波有功问题 3、影响因素：负荷的波动负荷的波动 , ,主要包括变化周期在主要包括变化周期在 10 s10 s3 min3 min的负荷脉动和变化十分缓慢的持续变动的负荷脉动和变化十分缓慢的持续变动分量且带有周期规律的负荷。

分量且带有周期规律的负荷 电能质量电力系统频率允许偏差电能质量电力系统频率允许偏差Quality of electric energy supplyPermissible deviation of frequency for power system4、相关标准1)1)、主题内容与适用范围、主题内容与适用范围 本标准规定了电力系统频率允许偏差值及其测量仪本标准规定了电力系统频率允许偏差值及其测量仪表的基本要求表的基本要求 本标准适用于正常运行下标称频率为本标准适用于正常运行下标称频率为50Hz50Hz的电力系的电力系统 本标准不适用于电气设备的频率允许偏差本标准不适用于电气设备的频率允许偏差2)2)、术语、术语 a a 频率偏差频率偏差 frequency deviation frequency deviation 系统频率的实际值与标称值之差系统频率的实际值与标称值之差 b b 频率变动频率变动 frequency variationfrequency variation 频率变化过程中相邻极值频率之差频率变化过程中相邻极值频率之差 c c 冲击负荷冲击负荷 impact load impact load 生产生产( (或运行或运行) )过程中周期性或非周期性地从电网过程中周期性或非周期性地从电网中取用快速变动功率的负荷中取用快速变动功率的负荷. .3)3)、频率偏差允许值、频率偏差允许值 a. 电力系统正常频率偏差允许值为电力系统正常频率偏差允许值为0.2Hz0.2Hz。

当系当系统容量较小时偏差值可以放宽到统容量较小时偏差值可以放宽到0.5Hz0.5Hz b. 用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超0.2Hz0.2Hz， 根据冲击负荷性质和大小以及系统的条件也可适根据冲击负荷性质和大小以及系统的条件也可适当变动限值，但应保证近区电力网、发电机组和用户当变动限值，但应保证近区电力网、发电机组和用户的安全、稳定运行以及正常供电的安全、稳定运行以及正常供电4)4)、测量仪表、测量仪表 用于频率偏差指标评定的测量，须用具有统计功用于频率偏差指标评定的测量，须用具有统计功能的数字式自动记录仪表，其绝对误差不大于能的数字式自动记录仪表，其绝对误差不大于0.01Hz0.01Hz5、频率偏差对电力系统的影响、频率偏差对电力系统的影响 1）系统低频运行对水电厂的影响； 2）系统低频运行对火电厂的影响； 3）系统低频运行对负荷的影响； 4）电力系统高频运行时的危害 a.电力系统的运行频率高于额定值，但 不超出运行允许上限的工况； b.电力系统频率超出正常运行上限的工况6、电力系统的频率调整、电力系统的频率调整 1）频率的一次调整； 2）频率的二次调整； 3）调频厂的选择。

3.1.3 三相不平衡度1、概念理想的三相交流电力系统中 ,三相电压应有相同的幅值 ,且相位角互差 2/3这样的系统叫做三相平衡 (或对称 )系统但是在实际中 ,由于各种因素 ,电力系统并不是完全平衡的2、影响因素：事故性不平衡：是由于三相系统中某一相 (或两相 )出现故障所致 ,例如一相或两相断线或者单相接地故障等 正常性不平衡：是由于系统三相元件或负荷不对称引起的3、相关标准电能质量三相电压允许不平衡度Quality of electric energy supplyAdmissible three-phase voltage unbalance factor 1 1）主题内容与适用范围）主题内容与适用范围 本标准规定了三相电压不平衡度的允许值及其本标准规定了三相电压不平衡度的允许值及其计算、测量和取值方法计算、测量和取值方法 本标准适用于交流额定频率为本标准适用于交流额定频率为50Hz50Hz电力系统正电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的公共连接点的常运行方式下由于负序分量而引起的公共连接点的电压不平衡电压不平衡 2 2）术语）术语 a.a.不平衡度不平衡度 unbalance factor unbalance factor 指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。

电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示 b.b.正序分量正序分量 positive-sequence componentpositive-sequence component 将不平衡的三相系统的电量按对称分量分解后，将不平衡的三相系统的电量按对称分量分解后，其正序对称系统中的分量其正序对称系统中的分量 c.c.负序分量负序分量 negative-sequence componentnegative-sequence component 将不平衡的三相系统的电量按对称分量分解后，将不平衡的三相系统的电量按对称分量分解后，其负序对称系统中的分量其负序对称系统中的分量 d.d.公共连接点公共连接点 point of common couplingpoint of common coupling 电力系统中一个以上用户的连接处电力系统中一个以上用户的连接处4、三相不平衡的危害、三相不平衡的危害 1）引起旋转电机的附加发热和振动，危及其安全运行和正常出力； 2）引起以负序分量为启动原件的多种保护发生误动作（特别是电网存在谐波时），会严重威胁着电网安全运行 3）电压不平衡使发电机容量利用率下降； 4）变压器的三相负荷不平衡，不仅会引起负荷较大的一相过热，并且也会造成附加损耗。

5）对于通信系统，电力三相不平衡，会影响正常的通信质量5、三相不平衡的改善措施、三相不平衡的改善措施 1）将不对称负荷分散接到不同的供电点，以减小集中连接造成的不平衡度超标问题； 2）使不对称负荷合理的分配到各项，尽量使其平衡化 3）将不对称负荷接到更高电压级以上供电，以使连接点的短路容量足够大3.1.4 谐波1、概念 国际上公认的谐波定义为国际上公认的谐波定义为: :谐波是一个周期电气谐波是一个周期电气量的正弦波分量量的正弦波分量 , ,其频率为基波频率的整倍由于谐其频率为基波频率的整倍由于谐波的频率是基波频率的整数倍波的频率是基波频率的整数倍 , ,也常称它为高次谐波也常称它为高次谐波 国际电。