電能質(zhì)量產(chǎn)品介紹1019 (1)

1、 電能質(zhì)量產(chǎn)品介紹電能質(zhì)量產(chǎn)品介紹 陶濤陶濤 第一課賴祖亮小木蟲賴祖亮小木蟲1、電能質(zhì)量含義與介紹2、低壓無功補償產(chǎn)品介紹3、高壓無功補償產(chǎn)品介紹3 電能質(zhì)量是指通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的質(zhì)量。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、標準正弦波和額定電壓對用戶供電。同時，在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓U和電流A的幅值大小應(yīng)相等、相位對稱且相差120度,恒定的頻率F。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器和線路等設(shè)備非線性或不對稱、負荷性質(zhì)多變，加之調(diào)控手段不完善及運行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想狀態(tài)并不存在。因此，產(chǎn)生了電網(wǎng)運行電力設(shè)備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問題，也就產(chǎn)生了電能質(zhì)量的概念。PF0

2、.99+THDi5%三相平衡完美電能質(zhì)量影響電能質(zhì)量的原因各種各樣，大體可以分為： （1）內(nèi)因。系統(tǒng)本身接有電弧爐、整流器、單相負荷、大功率電動機等干擾性負荷。這些負荷對電網(wǎng)產(chǎn)生負面影響，如諧波、無功沖擊、負序等，而且這些負面影響可能通過公共連接點（PCC）波及其它終端用戶。因此，系統(tǒng)中必須安裝相關(guān)裝置，以及時緩解這些問題，而且還應(yīng)根據(jù)電能質(zhì)量評估體系，利用經(jīng)濟杠桿約束此類用戶對電能質(zhì)量的影響。（2）外因。雷電、外力破壞、樹枝影響、配電設(shè)備故障、電容器投切、線路切換等都可能干擾系統(tǒng)，造成斷電或電壓變動，甚至影響到相鄰線路，導致有害影響蔓延?，F(xiàn)在采取的措施，一是減少故障發(fā)生的次數(shù)和改變排除故障的

3、方式，目前配電系統(tǒng)中的線路主保護是電流保護，該保護最大的缺陷是線路中相當大部分區(qū)域上的故障不能無時延地予以切除，此外即使無時延保護，從檢測出故障到斷路器開斷故障，最快也需要3-6個周波。若是永久性故障，多次重合閘則導致電壓的不斷波動。二是降低裝置對電能質(zhì)量問題的敏感性，主要是用戶側(cè)在敏感負荷或關(guān)鍵負荷處安裝補償裝置，這種方法對單個負荷可有直接和明顯的效果，但是受限于補償裝置的容量和價格，應(yīng)用范圍也受到限制。從工程使用角度出發(fā)，將電能質(zhì)量概念進一步具體分解并給出解析。其內(nèi)容如下：（1）電壓質(zhì)量。給出實際電壓與理想電壓間的偏差，以反映供電部門想用戶分配的電力是否合格。電壓質(zhì)量通常包括電壓偏差、電壓

4、頻率偏差、電壓不平衡、電壓瞬變現(xiàn)象、電壓波動與閃變、電壓暫降（升）與中斷、電壓諧波、電壓陷波、欠電壓、過電壓等。（2）電流質(zhì)量。電流質(zhì)量與電壓質(zhì)量密切相關(guān)。為了提高電能的傳輸效率，除了要求用戶汲取的電流是單一頻率正弦波形外，還應(yīng)盡量保持該電流波形與供電電壓同相位。電流質(zhì)量通常包括電流諧波、間諧波或次諧波、電流相位超前與滯后、噪聲等。（3）供電質(zhì)量。它包括技術(shù)含義和非技術(shù)含義兩部分。技術(shù)含義有電壓質(zhì)量和供電可靠性；非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量，它包括供電部門對用戶投訴與抱怨的反應(yīng)速度和電力價目的透明度。 （4）用電質(zhì)量。它包括電流質(zhì)量和非技術(shù)含義等，如用戶是否按時、如數(shù)繳納電費等。電能質(zhì)量電流質(zhì)量無功

5、諧波不平衡電壓質(zhì)量暫降中斷等等電氣電氣服務(wù)服務(wù)范圍范圍電能質(zhì)量主要問題無功補償：在電力供電系統(tǒng)中起到提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。 無功補償S112Q1QCQ2PS2Q=P(tg1-tg2) P-平均有功功率 tg1對應(yīng)cos1的正切值 tg2對應(yīng)cos2的正切值電源 升壓變壓器 降壓變壓器 輸電線 電力用戶M PL+jQLP+jQP+jQ電能形成（電源）電能轉(zhuǎn)換（負載）有功功率、無功功率交流發(fā)電機輸出的功率-視在功率 -容量(kVA)有功功率(kW)：用于做功和發(fā)熱損耗的那部分電能。方向：電源至負載。一個周期的平均功率大于零。無功功率(

6、kVar):用于電路內(nèi)電場與磁場交換的那部分電能。方向：上半周期從電源至負載，下半周期從負載至電源。一個周期的平均功率等于零。功率因數(shù)：有功功率出力在設(shè)備容量中所占的比重。222PQScosSP sinSQ 節(jié)電：節(jié)電：P Scos1.0Q 0或功率三角形0 . 1cos0SPQ提高功率因數(shù)的意義： 在一定的有功功率下，當用戶的cos比較小，視在功率比較大，為了滿足用電的需要，供電線路和變壓器的容量需要大，這樣，增加了供電投資、降低設(shè)備利用率，也增加線路網(wǎng)損。負載的功率因數(shù)過低，供電設(shè)備的容量不能充分利用，在一定的電壓下向負載輸送一定的有功功率時，通過輸電線路的電流增大，導線電阻的能量損耗和導

7、線阻抗會造成電壓降。所以，功率因數(shù)是電力系統(tǒng)中的一個重要指標。根據(jù)全國用電規(guī)定，在電網(wǎng)高峰負荷時，用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到的標準：高壓用電的工業(yè)用戶和高壓用電裝有帶負荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為0.9以上，其它用戶，100kVA及以上電力用戶和大中型電力排灌站，功率因數(shù)為0.85以上；農(nóng)業(yè)用電功率因數(shù)為0.80以上。凡功率因數(shù)達不到上述規(guī)定的用戶，供電部門會在其用戶使用電費的基礎(chǔ)上，按一定比例對其進行罰款。所以，需要提高用戶的功率因數(shù)，必須進行無功補償。無功不足n 定義 如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功來建立正常的電磁場，這些設(shè)備就不能工作在額定狀態(tài)，從而影響設(shè)備的正

8、常運行。n 危害 降低發(fā)電機有功功率輸出 降低輸、變電設(shè)備的供電能力 增加輸電線路電能損耗 降低用電設(shè)備功率因數(shù)自然功率因數(shù)自然功率因數(shù) 負荷自然功率因數(shù)負荷自然功率因數(shù)：無功補償前負荷的功率因數(shù)cos =P/S負荷空載255075滿載配電變壓器0.15以下0.670.730.750.76感應(yīng)電動機0.2以下0.5-0.550.7-0.750.8-0.850.85-0.9典型負荷功率因數(shù)表典型負荷功率因數(shù)表：電焊設(shè)備0.35-0.60鍛壓設(shè)備0.55-0.65工業(yè)電熱0.5-0.85金屬加工0.55-0.65鑄鋼鑄鐵(中頻爐)0.88-0.97家用電器照明電器0.5-0.80.3-0.7提升、

9、皮帶0.5-0.75水泵風機0.70-0.80冷軋設(shè)備0.3-0.70.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95-1.0 實際功率因數(shù) 0 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 月電費減收% 0.65 0.70 0.74 0.78 0.80 0.84 0.88 實際功率因數(shù) 15 10 8.0 6.0 5.0 3.0 1.0 月電費增收% （功率因數(shù)自0.64以下每降低0.01電費增加2%） 總電費=（高峰電度電費+ 平段電度電費+ 低谷電度電費+ 基本電費） （功率因數(shù)獎懲率）+ 城市建設(shè)附加費 以0.9為標準值的功率因數(shù)調(diào)整電費表 政策環(huán)境n 節(jié)能政策 “十二五”

10、節(jié)能減排綜合性工作方案 提出，重點推進高耗能行業(yè)節(jié)能減排。 中國能源供應(yīng)比較緊張，經(jīng)濟發(fā)展快，能耗高，能源緊缺的壓力日益加大，國內(nèi)各行業(yè)競爭加劇，節(jié)能降耗成為企業(yè)增強競爭力的必要手段。n 行業(yè)環(huán)境 國家在未來10年大力發(fā)展智能電網(wǎng)事業(yè)，SVG作為實現(xiàn)智能電網(wǎng)“柔性輸電”的關(guān)鍵設(shè)備，有著廣闊的市場前景。 我國目前執(zhí)行功率因數(shù)罰款制度，規(guī)定高壓供電用戶功率因數(shù)如不能達到0.9以上，需要加裝無功補償裝置，為SVG的發(fā)展提供了政策保證。配電變壓器無功補償經(jīng)濟效益分析實際問題：實際問題： 變壓器容量：1000kVA，補償容量：480kVar 最大負荷年運行小時：5000小時 補償前功率因數(shù)：0.65，補

11、償后：0.98 標準功率因數(shù)：0.9， 平均電價：0.5元/kWh 補償前線損率：12%， 負荷率：0.7萬元萬元算一筆經(jīng)濟帳算一筆經(jīng)濟帳：可產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益：可產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益：(1)可提高終端用戶的變壓器供電能力：336.7kVA，1年內(nèi)供電企業(yè)有可能多供電創(chuàng)收57.74萬元，可以減少電力增容； (2)降低線損：53% ，1年內(nèi)降低電網(wǎng)電能損耗：10.91萬元；(3)用戶少支出低功率因數(shù)罰金：17.06萬元/年; (4)用戶可獲高功率因數(shù)獎金：1.28萬元/年； 用戶共增收節(jié)支：17.06+1.28=18.34萬元/年投資回報期投資回報期： 如果終端用戶投資動態(tài)無功補償裝置（ 24萬），則

12、1.3年收回投資。無功補償?shù)囊馑?、作用和種類無功補償?shù)囊馑?、作用和種類意義：意義： 就近提供負載所需的無功功率，避免負載與電源進行無功功率交換。作用：作用：l 減少由于無功功率在電路內(nèi)往返傳輸過程中引起的電能損失；l 減少由于無功功率在電路內(nèi)往返傳輸過程中引起的電壓損失；l 增加設(shè)備輸電能力；l 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 種類：固定補償電容器分組自動投切TSC型自動分組投切裝置SVG動態(tài)補償裝置 SVC動態(tài)補償裝置 分組自動投切：利用真空開關(guān)、晶閘管、負荷開關(guān)接觸器，分組自動投切并聯(lián)電分組自動投切：利用真空開關(guān)、晶閘管、負荷開關(guān)接觸器，分組自動投切并聯(lián)電容器；真空開關(guān)和接觸器式的投切，涌流大，開關(guān)壽

13、命低，不能實現(xiàn)連續(xù)無級調(diào)節(jié)。容器；真空開關(guān)和接觸器式的投切，涌流大，開關(guān)壽命低，不能實現(xiàn)連續(xù)無級調(diào)節(jié)。 TSCTSC型自動分組投切裝置型自動分組投切裝置: :利用串聯(lián)晶閘管代替真空接觸器，作為投切開關(guān)，對流過利用串聯(lián)晶閘管代替真空接觸器，作為投切開關(guān)，對流過電容器的電流進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)無功功率的調(diào)整，其實質(zhì)是自動分組投切，是傳統(tǒng)技術(shù)的電容器的電流進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)無功功率的調(diào)整，其實質(zhì)是自動分組投切，是傳統(tǒng)技術(shù)的改進；屬于離散式調(diào)節(jié)，容易過補和欠補、電壓容易波動；晶閘管串聯(lián)在高壓回路，容改進；屬于離散式調(diào)節(jié)，容易過補和欠補、電壓容易波動；晶閘管串聯(lián)在高壓回路，容易被擊穿；晶閘管發(fā)熱量大，需要輔助冷卻

14、設(shè)備，維護量大。易被擊穿；晶閘管發(fā)熱量大，需要輔助冷卻設(shè)備，維護量大。 SVG SVG型動態(tài)無功補償裝置：型動態(tài)無功補償裝置： 動態(tài)的無功發(fā)生器，是通過控制動態(tài)的無功發(fā)生器，是通過控制IGBTIGBT的導通角和導通的導通角和導通時間，以控制流過電容器電流的大小和相位，實現(xiàn)感性無功的連續(xù)可調(diào)，從而實現(xiàn)容性時間，以控制流過電容器電流的大小和相位，實現(xiàn)感性無功的連續(xù)可調(diào)，從而實現(xiàn)容性無功的動態(tài)補償。無功的動態(tài)補償。DAT-JZDAT-CS(X)DAT-TSC 無功補償?shù)蛪簾o功補償裝置的組成以以提高功率因數(shù)提高功率因數(shù)為目的為目的進線開關(guān)電抗器分合開關(guān)電容器控制器控制器分合開關(guān)1、接觸器（DAT-JZ

15、)2、復合開關(guān)(DAT-CS)3、晶閘管(DAT-TSC)電容電抗器根據(jù)圖紙和用戶提供的參數(shù)，計算電容器和電抗器的數(shù)值，如用戶不能提供，則可以提供上門測試服務(wù)根據(jù)配電系統(tǒng)內(nèi)負荷的無功功率和系統(tǒng)電壓控制分合開關(guān)來投切電容器，補償負荷所需的無功功率，改善功率因數(shù)，降低網(wǎng)損，抑制電壓波動，提高電能質(zhì)量，串聯(lián)一定的電抗，具有補償功率因數(shù)和濾除諧波的雙重作用 低壓無功補償裝置一次系統(tǒng)接線圖 DAT-JZ DAT-JZ DAT- TSC DAT- TSC大類名稱型號工作原理技術(shù)指標優(yōu)點缺點應(yīng)用場合動 態(tài)無 功補償晶閘管投切電容器TSC分級用可控硅在電壓過零時投入電容，在380V低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用較多102

16、0ms無涌流，無觸點，投切速度快，級數(shù)分得足夠細化，基本上可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)晶閘管結(jié)構(gòu)復雜，需散熱，損耗大，遇到操作過電壓及雷擊等電壓突變情況下易誤導通而被涌流損壞，有漏電流需快速頻繁投切電容補償?shù)挠脩魪秃祥_關(guān)投切電容器CS分級先由可控硅在電壓過零時投入電容，再由磁保持交流接觸器觸點并聯(lián)閉合，可控硅退出，電容器在磁保持交流接觸器觸點閉合下運行1020ms無涌流，不發(fā)熱，節(jié)能使用壽命短，故障較多，有漏電流，單支容量小一般工廠/小區(qū)和普通設(shè)備接觸器投切電容器JZ采用同時選擇截止角和導通角的方式控制電容器電流，實現(xiàn)補償電流無級、快速跟蹤0.5s價格低廉產(chǎn)生諧波,過電壓低壓小容量，非常適合廣大終端低壓用

17、戶高 級動 態(tài)無功補償SVG新型靜止無功發(fā)生器SVG動態(tài)補償裝置SVG是基于大功率逆變器的動態(tài)無功補償裝置，它以大功率三相電壓型逆變器為核心，其輸出電壓通過連接電抗接入系統(tǒng)，與系統(tǒng)側(cè)電壓保持同頻、同相，通過調(diào)節(jié)其輸出電壓幅值與系統(tǒng)電壓幅值的關(guān)系來確定輸出功率的性質(zhì)，當其幅值大于系統(tǒng)側(cè)電壓幅值時輸出容性無功，小于時輸出感性無功。響 應(yīng) 時 間10ms，從容性 無 功 到 感性 無 功 連 續(xù)平滑調(diào)節(jié)除較低次的諧波，并使較高的諧波限制在一定范圍內(nèi)；使用直流電容來維持穩(wěn)定的直流電源電壓，和SVC使用的交流電容相比，直流電容量相對較小，成本較低；另外，在系統(tǒng)電壓很低的情況下，仍能輸出額定無功電流，而S

18、VC補償?shù)臒o功電流隨系統(tǒng)電壓的降低而降低控制復雜，成本高，35kV以上系統(tǒng)沒有產(chǎn)品中低壓系統(tǒng)：中低壓系統(tǒng)：電力行業(yè)，指各大電網(wǎng)公司、省電力公司、各地的供電公司電氣化鐵道及城市軌道交通行業(yè)石化和天然氣行業(yè)鋼鐵與冶金行業(yè)礦山造船業(yè)DAT-ZTDAT-TBB室內(nèi)室外室內(nèi)室外高壓部分 高壓無功補償裝置一次系統(tǒng)接線圖 DAT-ZT無功補償裝置由隔離開關(guān)、控制器、高壓真空接觸器（電容專用隔離開關(guān)、控制器、高壓真空接觸器（電容專用型型）、高壓電容器組、串聯(lián)電抗器、放電線圈、避雷器、高壓電容器組、串聯(lián)電抗器、放電線圈、避雷器和一些必要的保護輔助設(shè)備組成。DAT-ZT無功自動補償控制器是根據(jù)九區(qū)圖結(jié)合模糊控制原

19、理、按電壓優(yōu)先和負荷無功功率以及投切次數(shù)限量等要求決定是否投切電容器組，使母線電壓始終處于標準范圍內(nèi)，確保不過補，最大限度減少損耗。在電壓允許的范圍內(nèi)依據(jù)負荷的無功要求將電容器組一次投切到位。在投入電容器之前預算電壓升高量，如果超標則降低容量投入或不投入。異常情況時控制器發(fā)出指令退出所有電容器組，同時發(fā)出報警。故障排除后，手動解除報警才能再次投入自動工作方式。 功能特點功能特點1、電壓優(yōu)先按電壓質(zhì)量要求自動投切電容器，電壓超出最高設(shè)定值時，逐步切除電容器組，直到電壓合格為止。電壓低于最低設(shè)定值時，在保證不過載的條件下逐步投入電容器組，使母線電壓始終處于規(guī)定范圍。2、無功自動補償功能在電壓優(yōu)先原

20、則下，依據(jù)負荷無功功率大小自動投切電容器組，使系統(tǒng)始終處于無功損耗最小狀態(tài)。3、智能控制功能自動發(fā)出動作指令前首先探詢動作后可能出現(xiàn)的所有超限定值，減少動作次數(shù)。4、異常報警功能當電容器控制回路繼保動作拒動和控制器則自動閉鎖改組電容器的自動控制。5、模糊控制功能當系統(tǒng)處于電壓合格范圍的高端且在某特定環(huán)境時如何實施綜控原則是該系列產(chǎn)品設(shè)計的難點，由于現(xiàn)場諸多因素(如配置環(huán)境、受電狀況、動作時間、用戶對動作次數(shù)的限制等)而引起的頻繁動作是用戶最為擔憂的，應(yīng)用模糊控制正是考慮了以上諸多因素使這一盲區(qū)得到合理解決。6、綜合保護功能每套裝置有開關(guān)保護(選配)，過壓、失壓、過流(短路)和零序繼電保護、雙星

21、形不平衡保護、熔斷器過流保護、避雷器、接地保護、速斷保護等。iSVG高壓靜止無功發(fā)生器n iSVG，Static Var GenertorStatic Var Genertor ( (國外又稱STATCOMSTATCOM ， Static Static Synchronous CompensatorSynchronous Compensator) ) ，英威騰公司研發(fā)生產(chǎn)的靜止型高壓動態(tài)無功補償設(shè)備，屬于目前最先進的第三代無功補償產(chǎn)品。 n iSVG是柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）中的重要裝置，在輸電網(wǎng)和用戶側(cè)的電能質(zhì)量控制中有著廣泛應(yīng)用。iSVG簡介iSVG應(yīng)用領(lǐng)域n 城市變電站 n 電氣化

22、鐵路n 軌道交通n 風力發(fā)電場n 冶金行業(yè)n 煤礦行業(yè)n 化工行業(yè)n 污水處理行業(yè)n 港口、造船行業(yè)n恒無功方式n負荷無功方式n恒電壓方式n恒功率因數(shù)方式iSVG的運行方式n 補償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)；n 降低線損，提高線路輸電能力； n 諧波動態(tài)補償，改善電能質(zhì)量； n 抑制電壓波動和閃變；n 維持受電端電壓，加強系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性； n 抑制電網(wǎng)三相不平衡。 iSVG主要功能iSVG工作原理n iSVG是以IGBT組成自換相橋式電路，通過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或發(fā)出無功電流，實現(xiàn)容性、感性雙向動態(tài)連續(xù)補償。 1()LSLIUUjX電壓等級電壓等級 6kV

23、10kV35kV鏈節(jié)數(shù)量鏈節(jié)數(shù)量8個個12個個12個（升壓式）個（升壓式）主回路拓撲圖n iSVG的核心是基于IGBT的鏈式逆變器，每相由多個鏈節(jié)串聯(lián)組成；n 鏈節(jié)控制采用多電平空間矢量PWM技術(shù)，抗干擾能力強，可靠性高n 每個功率鏈節(jié)的電氣性能一致，可以互換；功率鏈節(jié)+U-U0 0134充電柜單元柜控制柜iSVG構(gòu)成n 構(gòu)成 由交流接觸器、充電電阻、隔離開關(guān)，三相交流電抗器等幾部分組成；n 作用 裝置進行檢修時，隔離開關(guān)可將裝置與系統(tǒng)斷開， 提供明顯的斷開點，保證檢修人員安全。 實現(xiàn)iSVG輸出與電網(wǎng)連接的能量交換緩沖； 減少iSVG輸出電流中的開關(guān)紋波，降低共模干擾。充電柜n 構(gòu)成 由多個

24、完全相同的功率鏈節(jié)組成。n 作用 是功率發(fā)生和交換的核心，采用鏈式結(jié)構(gòu)串聯(lián)輸出； 功率鏈節(jié)利用抽屜導軌安裝到單元柜上，方便維護操作。單元柜n 構(gòu)成 主要由觸摸屏、主控機箱、UPS電源等組成；n 作用 整個iSVG裝置的控制中心，接口處理功能、核心控制算法、 以及人機交互均在控制柜內(nèi)實現(xiàn) ； 控制柜和功率鏈節(jié)之間通過高速可靠的光纖進行通訊，可 有效避免電磁干擾，提高系統(tǒng)的可靠性?？刂乒駈 動態(tài)響應(yīng)速度快 采用瞬時無功電流檢測技術(shù)，響應(yīng)時間小于5ms，對快速沖擊負荷 和閃變具有更好的補償效果。 n 補償功能多樣化 具有無功補償、諧波補償、穩(wěn)壓補償、三相不平衡補償、功率因數(shù)補償功能。n 并網(wǎng)電流無沖擊 iSVG采用精確的電網(wǎng)同步技術(shù)和自勵啟動技術(shù)，并網(wǎng)時對電網(wǎng)無沖擊。 iSVG核心優(yōu)勢n基波無功電流檢測n基波負序電流檢測n諧波電流檢測 n 鏈節(jié)冗余技術(shù) 具備N-1N-1冗余運行功能，支持故障功冗余運行功能，支持故障功率模塊自動旁路，裝置運行不受影響；率模塊自動旁路，裝置運行不受影響