高壓電能質(zhì)量治理及實現(xiàn)課件

高壓電能質(zhì)量治理及實現(xiàn)

高壓電能質(zhì)量治理及實現(xiàn)

目錄電能質(zhì)量概述電能質(zhì)量治理裝置靜止無功發(fā)生器SVG應(yīng)用案例第2頁2022/12/25目錄電能質(zhì)量概述第2頁2022/12/20電能質(zhì)量概述第3頁2022/12/25電能質(zhì)量概述第3頁2022/12/20什么是電能質(zhì)量？電能質(zhì)量是指配電系統(tǒng)中交流電能的品質(zhì)。電壓質(zhì)量電流質(zhì)量供電質(zhì)量用電質(zhì)量合格的三相交流系統(tǒng)電能品質(zhì)：電壓頻率波形三相不平衡理想的電壓/電流波形如上圖所示第4頁2022/12/25什么是電能質(zhì)量？電能質(zhì)量是指配電系統(tǒng)中交流電能的品質(zhì)。理想的電能質(zhì)量定義IEEE：電能質(zhì)量（Powerquality）的概念是指給敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)是均適合于該設(shè)備正常工作的。IEC：電能質(zhì)量是指導(dǎo)致用戶設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流、或頻率偏差.第5頁2022/12/25電能質(zhì)量定義IEEE：電能質(zhì)量（Powerquality）電能質(zhì)量標準目前我國對電能質(zhì)量已制定的國家標準：GB12325－1990《供電電壓允許偏差》GB/T14549-1993《公用電網(wǎng)諧波》GB/T15543-1995《三相電壓允許不平衡度》GB/T15945-1995《電力系統(tǒng)頻率允許偏差》GB12326-2000《電壓允許波動和閃變》GB/T18481-2001《電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》地方法規(guī)：《福建省電網(wǎng)諧波技術(shù)監(jiān)督實施細則》；《上海市節(jié)能指導(dǎo)書》等；廣東、江蘇、浙江、上海等遍布全網(wǎng)的電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)。第6頁2022/12/25電能質(zhì)量標準目前我國對電能質(zhì)量已制定的國家標準：第6頁202什么是諧波及諧波源有哪些諧波定義

諧波的定義是對周期性的非正弦電量進行傅立有葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基本頻率相同的分量，這部分電量稱為諧波.諧波頻率與基波的比值（n=fn/f1)稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時也存在非整數(shù)倍諧波，稱為間諧波（Non-harmonics)或分數(shù)諧波。諧波源（三大類）電力電子裝置：電子開關(guān)型非線性設(shè)備，主要為交、直換流裝置及晶閘管構(gòu)成的可控開關(guān)設(shè)備。如變頻裝置、晶閘管型直流提升機、整流裝置等。傳統(tǒng)非線性設(shè)備：鐵磁飽和型非線性設(shè)備，如變壓器、電抗器、旋轉(zhuǎn)電機、銀光燈等。電弧型非線性設(shè)備：煉鋼電弧爐，交流電弧焊機等。第7頁2022/12/25什么是諧波及諧波源有哪些諧波定義第7頁2022/12/20電力系統(tǒng)諧波電流（或電壓）波形為非正弦，含有基波以外的成分如圖所示電流中含有3、5、7等次諧波損耗大大增加，并且嚴重影響設(shè)備安全第8頁2022/12/25電力系統(tǒng)諧波電流（或電壓）波形為非正弦，含有基波以外的成分第諧波的危害諧波問題是最為常見的電能質(zhì)量問題。損耗大大增加，并且嚴重影響設(shè)備安全。加大線路及變壓器損耗，使電纜過熱，絕緣老化，降低變壓器額定容量–大部分應(yīng)用場合（電流中諧波成分占20%以上時），諧波治理后的節(jié)電率約在5%－20%之間。嚴重影響用電設(shè)備安全（電容器、電動機、變壓器、電纜、斷路器等）諧波造成損耗的同時，還對電費計量造成較大誤差（對電力公司及對電力用戶的影響）。第9頁2022/12/25諧波的危害諧波問題是最為常見的電能質(zhì)量問題。損耗大大增加，并諧波的危害（續(xù)）影響電機效率和正常運行，產(chǎn)生震動和噪音，縮短電機壽命4％的3次諧波，異步電機壽命縮短15％；4％的5次諧波，異步電機壽命縮短8％使電容器過載發(fā)熱，加速電容器老化甚至擊穿

－導(dǎo)致電容器型補償不能正常運行（不能投運、易損壞、壽命縮短）造成保護裝置或斷路器誤動，導(dǎo)致區(qū)域性停電事故導(dǎo)致中性線電流過大引發(fā)故障，造成中性線發(fā)熱甚至火災(zāi)誘發(fā)電網(wǎng)諧振－產(chǎn)生數(shù)倍甚至數(shù)十倍的過電壓（過電流）損壞敏感的設(shè)備使電力系統(tǒng)各種測量儀表產(chǎn)生誤差對通訊、電子類設(shè)備產(chǎn)生干擾第10頁2022/12/25諧波的危害（續(xù)）影響電機效率和正常運行，產(chǎn)生震動和噪音，縮短行業(yè)狀況之一：諧波對劇場音響系統(tǒng)的影響劇場的諧波源除常規(guī)諧波源外，劇場諧波源有可控硅調(diào)光器、高壓弧光燈、等等。可控硅調(diào)光裝置，在移相觸發(fā)調(diào)壓過程中，將使電源波形非正弦化，造成多項奇次諧波分量較大。試驗表明，當可控硅移相調(diào)壓至半壓，并滿載輸出，此時電流波形諧波畸變最嚴重，達62％左右，三相零序電流疊加，為相線電流的1.86倍左右。諧波造成的危害對音響系統(tǒng)施以干擾。當含有諧波的電源向音響設(shè)備供電時，勢必造成危害，嚴重破壞音響系統(tǒng)的放音音質(zhì)，使音響系統(tǒng)發(fā)出明顯“吱吱”聲。構(gòu)成對可控硅觸發(fā)電路的相互干擾，影響調(diào)光系統(tǒng)的正常工作。其他：供電安全性降低、諧波損耗增加。措施與建議：設(shè)法以“干凈”的電源向音響設(shè)備供電，減弱諧波對電聲、弱電系統(tǒng)干擾，保證系統(tǒng)正常工作。采用有源電力濾波器：濾波能力強、適應(yīng)能力強第11頁2022/12/25行業(yè)狀況之一：諧波對劇場音響系統(tǒng)的影響劇場的諧波源第11頁2行業(yè)狀況之二：樓宇大廈的諧波樓宇大廈，包括民用建筑中包含大量諧波源由低壓電網(wǎng)供給電源的各種電器設(shè)備，在市政生活和企事業(yè)單位應(yīng)用十分廣泛，在這些以家用電器為主的低壓電器中，絕大部分含有大量非線性元件，會產(chǎn)生諧波電流，主要有電視機、各種節(jié)能燈、計算機、電冰箱、洗衣機、微波爐、電磁爐、激光打印機、充電器、各種醫(yī)療和科研用的儀器和設(shè)備、調(diào)速驅(qū)動，例如空調(diào)用壓縮機、高層建筑用的大型電梯等，它們大都是用晶閘管、小功率的整流裝置等電力電子元件，雖然其單臺容量不是非常大，但數(shù)量極為龐大且分布很廣、工作同時性強，它們產(chǎn)生的諧波已成為配電網(wǎng)諧波污染的主要來源。電能質(zhì)量的下降嚴重影響著供、用電設(shè)備的安全經(jīng)濟運行，降低了人民的生活質(zhì)量。第12頁2022/12/25行業(yè)狀況之二：樓宇大廈的諧波樓宇大廈，包括民用建筑中包含大量行業(yè)狀況之二：某大樓實測的供電電壓諧波含量第13頁2022/12/25行業(yè)狀況之二：某大樓實測的供電電壓諧波含量第13頁2022/行業(yè)狀況之三：電鐵引起的諧波電鐵機車是單相大功率整流負荷，其用電會產(chǎn)生大量的諧波與負序，如不能在電鐵牽引變電站得到及時治理，將注入電力系統(tǒng)，影響全網(wǎng)，波及用戶。電鐵機車沿鐵路移動用電，加劇問題的嚴重性，產(chǎn)生的危害性遠比其他任何諧波源設(shè)備更為嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，自電鐵投運三十多年以來，電鐵諧波與負序已引發(fā)過200MW發(fā)電機跳閘，山西、河南、貴州等電網(wǎng)大面積停電或系統(tǒng)解列，電網(wǎng)產(chǎn)生局部諧振，發(fā)電機轉(zhuǎn)子損壞，繼電保護非正常頻繁啟動，用戶電動機和電容器大量燒壞，小火電廠不能就近并網(wǎng)等一系列的危害，使社會、電力部門和用戶蒙受了巨大的經(jīng)濟損失。隨著電鐵運量的增加和電鐵向東部發(fā)達地區(qū)擴展，產(chǎn)生的危害將會更加嚴重。目前，各級電力部門對此高度重視。第14頁2022/12/25行業(yè)狀況之三：電鐵引起的諧波電鐵機車是單相大功率整流負荷，其行業(yè)狀況之四：工業(yè)用戶工業(yè)用戶中含有各類諧波源，最常見的低壓變頻器引起的諧波電流水泵配套的低壓變頻器電流中含大量諧波第15頁2022/12/25行業(yè)狀況之四：工業(yè)用戶工業(yè)用戶中含有各類諧波源，最常見的低壓什么是無功？有功功率P（kW）；無功功率Q（kvar）；視在功率S（kVA）；無功功率就是電路中感性元件（或容性元件）中的電磁場能（或電場能）與電路中的電能相互轉(zhuǎn)化所需的功率，用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場，完成電磁能量的相互轉(zhuǎn)換，不對外做功。第16頁2022/12/25什么是無功？有功功率P（kW）；第16頁2022/12/20無功補償意義提高設(shè)備利用率；降低設(shè)備和線路損耗；減少線路和變壓器電壓降；第17頁2022/12/25無功補償意義提高設(shè)備利用率；第17頁2022/12/20無功補償發(fā)展第18頁慢速無功第一代無功補償機械式投切裝置MSC晶閘管投切裝置TCR，MCR，TSC第二代無功補償基于電壓源換流器SVG/STATCOM第三代無功補償快速無功補償2022/12/25無功補償發(fā)展第18頁慢速無功第一代無功補償機械式投切裝置晶閘電能質(zhì)量治理裝置第19頁2022/12/25電能質(zhì)量治理裝置第19頁2022/12/20基于TCR的SVC第20頁2022/12/25基于TCR的SVC第20頁2022/12/20基于TCR的SVCTCR產(chǎn)生諧波，必須配備濾波器組（通常3－4組）濾除自身諧波及提升機等設(shè)備諧波。導(dǎo)致：占地面積增加諧波損耗增加對系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備安全的影響（諧波電壓放大）第21頁2022/12/25基于TCR的SVCTCR產(chǎn)生諧波，必須配備濾波器組（通常3－基于TCR的SVC－TCR產(chǎn)生大量諧波電流第22頁2022/12/25基于TCR的SVC－TCR產(chǎn)生大量諧波電流第22頁202基于MCR的SVC第23頁2022/12/25基于MCR的SVC第23頁2022/12/20基于MCR的SVCMCR自身產(chǎn)生諧波，也必須配備濾波器組才能濾除自身諧波和提升機等背景諧波。噪音達到90dBMCR運行損耗達到1.5%~2.0%對系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備安全的影響（諧波電壓放大）第24頁2022/12/25基于MCR的SVCMCR自身產(chǎn)生諧波，也必須配備濾波器組才能MCR的諧波特性第25頁2022/12/25電流THD為15.75%37.5151.0573.1992.86114.07133.69173.04293.74MCR的諧波特性第25頁2022/12/20電流THD為15基于TSC的SVC第26頁2022/12/25基于TSC的SVC第26頁2022/12/20可控硅投切電容器；有級調(diào)節(jié)——過補和欠補；電容器反復(fù)投切，壽命有限；德國最好20萬次；背景諧波解決不了，影響自身運行；基于TSC的SVC第27頁2022/12/25可控硅投切電容器；基于TSC的SVC第27頁2022/12/靜止無功發(fā)生器SVG第28頁2022/12/25靜止無功發(fā)生器SVG第28頁2022/12/20SVG工作原理第29頁2022/12/25SVG工作原理第29頁2022/12/20SVG裝置構(gòu)成第30頁2022/12/25SVG裝置構(gòu)成第30頁2022/12/20優(yōu)勢一：響應(yīng)速度快第31頁2022/12/25補償效果與補償容量和響應(yīng)時間曲線響應(yīng)時間<5msSVG響應(yīng)速度快(<5ms)，SVC響應(yīng)速度(40ms-60ms）SVG中采用的IGBT2us開關(guān)一次，SVC/MCR中的可控硅10ms開關(guān)一次優(yōu)勢一：響應(yīng)速度快第31頁2022/12/20補償效果與補償實際測試結(jié)果－動態(tài)無功補償及電壓控制效果第32頁2022/12/25負荷電流SVG無功補償電流A相C相A相C相SVG補償電流隨負荷電流變化而快速動態(tài)變化！實際測試結(jié)果－動態(tài)無功補償及電壓控制效果第32頁2022/1優(yōu)勢二：

低電壓特性好第33頁2022/12/25SVCSVGSVG的低壓特性好，是恒定的電流源，系統(tǒng)電壓降低時，仍能輸出額定無功電流，而且具備很強的過載能力。SVC阻抗特性，輸出能力線性降低，系統(tǒng)電壓降低時，輸出無功電流成比例降低，不具備過載能力。優(yōu)勢二：低電壓特性好第33頁2022/12/20SVC優(yōu)勢三：諧波特性好第34頁2022/12/25優(yōu)勢三：諧波特性好第34頁2022/12/20鏈式SVG實驗結(jié)果第35頁2022/12/25輸出電壓輸出電流，電流畸變率1.9%鏈式SVG實驗結(jié)果第35頁2022/12/20輸出電壓輸出電優(yōu)勢四：有源濾波第36頁電流諧波次數(shù)負荷電流含量系統(tǒng)電流含量512.5%2.0%710%1.0%115%0.5%135%1.5%有效濾除特定次諧波電流，不引起其它次諧波放大母線電壓系統(tǒng)電流負荷電流SVG補償電流頻譜分析2022/12/25優(yōu)勢四：有源濾波第36頁電流諧波次數(shù)負荷電流含量系統(tǒng)優(yōu)勢五：占地面積小第37頁2022/12/25SVG無需并聯(lián)濾波器組，占地面積大大減少優(yōu)勢五：占地面積小第37頁2022/12/20SVG無需并聯(lián)優(yōu)勢六：可靠性高，維護量小可靠性高，維護量?。簼M足IGBT功率模塊N-1運行方式冗余主電路拓撲結(jié)構(gòu)，每相一個鏈節(jié)單元損壞后仍可繼續(xù)滿負荷運行可控電流源型，對系統(tǒng)參數(shù)不敏感，不會發(fā)生諧振或諧波電壓放大，根據(jù)系統(tǒng)需要，可以方便地消除系統(tǒng)諧波電流，起到抑制諧振的效果。第38頁2022/12/25優(yōu)勢六：可靠性高，維護量小可靠性高，維護量?。簼M足IGBT功小結(jié)第39頁2022/12/25基于SVG補償技術(shù)先進，是最新動態(tài)無功補償與諧波治理方案無功動態(tài)補償，不產(chǎn)生諧波而且能補償13次以下諧波，使固定電容支路的設(shè)計大大簡單，避免諧波放大，使系統(tǒng)安全性大大提高裝置自身可靠性高，采用目前最為成熟普遍應(yīng)用的IGBT，此外每相具備冗余模塊自然風冷，平時免維護；模塊化結(jié)構(gòu)，如出現(xiàn)模塊故障，可冗余運行，檢修時直接更換模塊思源清能與清華大學(xué)合作研制，技術(shù)實力與公司實力居全國領(lǐng)先地位。目前已在煤礦、電力、冶金、風電、鐵路等多個領(lǐng)域應(yīng)用。小結(jié)第39頁2022/12/20基于SVG補償技術(shù)先進，是最SVG應(yīng)用案例第40頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用SVG應(yīng)用案例第40頁2022/12/20思源清能產(chǎn)品介紹：案例：某煤礦無功補償與諧波治理第41頁成套裝置由兩部分構(gòu)成：SVG補償裝置（±3Mvar）：成套裝置實現(xiàn)動態(tài)補償功能的主體，可實現(xiàn)無功動態(tài)補償、諧波動態(tài)跟蹤濾除。高壓電容補償裝置：串聯(lián)電抗器的高壓電容器補償支路，主要功能是提供固定容量的容性無功，將電容補償支路設(shè)計成固定的諧波濾波支路，使其與SVG裝置優(yōu)勢互補，整體性能價格比達到最優(yōu)。2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用案例：某煤礦無功補償與諧波治理第41頁成套裝置由兩部分構(gòu)成：第42頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用±3Mvar的SVG+3Mvar的FC動態(tài)補償效果：0~6Mvar第42頁2022/12/20思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤案例±5Mvar的SVG+5Mvar的FC,動態(tài)補償效果：0~10Mvar第43頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用案例±5Mvar的SVG+5Mvar的FC,動態(tài)補償效應(yīng)用案例（二）

±5Mvar的SVG+5Mvar的FC,動態(tài)補償效果：0~10Mvar第44頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用應(yīng)用案例（二）

±5Mvar的SVG+5Mvar的FC同容量SVC的對比尺寸第45頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用7.8m×42m328m2同容量SVC的對比尺寸第45頁2022/12/20思源清能產(chǎn)SVG其它應(yīng)用案例第46頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用SVG其它應(yīng)用案例第46頁2022/12/20思源清能產(chǎn)品介其它案例：用于電力輸電網(wǎng)負荷中心電壓控制第47頁思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用2022/12/25其它案例：用于電力輸電網(wǎng)負荷中心電壓控制第47頁思源清能產(chǎn)品上?！?0MVarSVC++（STATCOM）裝置平面布置圖第48頁思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用2022/12/25上海±50MVarSVC++（STATCOM）裝置平面布置控制屏與閥廳第49頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用2022/12/25控制屏與閥廳第49頁2022/12/20思源清能產(chǎn)品介紹：S上海電力公司經(jīng)濟效益分析220kV變電站最低電壓平均升高5.79%，穩(wěn)態(tài)電壓升高2.03%；在事故狀態(tài)下，少甩負荷120MW；線損率降低5%，每月平均節(jié)損120萬度第50頁2022/12/25第50頁思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用上海電力公司經(jīng)濟效益分析220kV變電站最低電壓平均升高5.案例：用于鋼廠的軋機系統(tǒng)穩(wěn)定了系統(tǒng)母線電壓，滿足了生產(chǎn)需要，大大節(jié)約了系統(tǒng)無功損耗。10kV電壓波動范圍從安裝前的1.3kV降低到0.2kV。避免了SVC等阻抗型補償裝置帶來的系統(tǒng)諧振或者諧波放大等問題，極大的提高了系統(tǒng)的安全性。第51頁思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用2022/12/25案例：用于鋼廠的軋機系統(tǒng)穩(wěn)定了系統(tǒng)母線電壓，滿足了生產(chǎn)需要，組裝生產(chǎn)過程中的SVG功率模塊第52頁思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用2022/12/25組裝生產(chǎn)過程中的SVG功率模塊第52頁思源清能產(chǎn)品介紹：SV高壓大功率的檢測專利技術(shù)對充實驗——功率模塊驗證一次性檢測多個模塊第53頁思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用2022/12/25高壓大功率的檢測專利技術(shù)對充實驗——功率模塊驗證第53頁思源國內(nèi)實力最強大的SVG/APF設(shè)備提供商第54頁思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用2022/12/25國內(nèi)實力最強大的SVG/APF設(shè)備提供商第54頁思源清能產(chǎn)品謝謝大家！張智勇電話/p>

手機/p>

郵件：zzy@,

tjutee@謝謝大家！張智勇電話電平SVG模式_第一代第56頁交流側(cè)輸出只有高電平和低電平；通過脈沖寬度調(diào)制實現(xiàn)交流輸出輸出電壓低，一般為500V，器件電流大；不利于裝置穩(wěn)定運行；器件實際使用頻率高，諧波特性較差目前APF由于輸出電壓低，絕大部分仍采用兩電平方案思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用2022/12/25兩電平SVG模式_第一代第56頁交流側(cè)輸出只有高電平和低電平三電平SVG模式_第二代第57頁相當于兩個兩電平電路的串聯(lián)；器件實際使用頻率較高，諧波特性改善增加了緩存吸收電路，工藝要求復(fù)雜，維護比較困難輸出電壓較低，一般為1000V；思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用2022/12/25三電平SVG模式_第二代第57頁相當于兩個兩電平電路的串聯(lián)；鏈式SVG模式－第三代逆變主電路第58頁多個逆變器電路串聯(lián)實現(xiàn)輸出電壓高，電流??；功率調(diào)節(jié)靈活；降低運行損耗，與三電平相比，可節(jié)省20kW，年運行電費節(jié)省10萬元；在系統(tǒng)受到擾動時，可以分相進行控制以便更好地提供電壓支撐作用省略了緩沖吸收電路，實現(xiàn)了模塊化結(jié)構(gòu)，維護工作量??；采用冗余功率模塊，提高了裝置可靠性

U+-輸出電壓+U-U0U+U+U+3U2UU0-U-2U-3U輸出電壓思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用2022/12/25鏈式SVG模式－第三代逆變主電路第58頁多個逆變器電路串聯(lián)實

高壓電能質(zhì)量治理及實現(xiàn)

高壓電能質(zhì)量治理及實現(xiàn)

目錄電能質(zhì)量概述電能質(zhì)量治理裝置靜止無功發(fā)生器SVG應(yīng)用案例第60頁2022/12/25目錄電能質(zhì)量概述第2頁2022/12/20電能質(zhì)量概述第61頁2022/12/25電能質(zhì)量概述第3頁2022/12/20什么是電能質(zhì)量？電能質(zhì)量是指配電系統(tǒng)中交流電能的品質(zhì)。電壓質(zhì)量電流質(zhì)量供電質(zhì)量用電質(zhì)量合格的三相交流系統(tǒng)電能品質(zhì)：電壓頻率波形三相不平衡理想的電壓/電流波形如上圖所示第62頁2022/12/25什么是電能質(zhì)量？電能質(zhì)量是指配電系統(tǒng)中交流電能的品質(zhì)。理想的電能質(zhì)量定義IEEE：電能質(zhì)量（Powerquality）的概念是指給敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)是均適合于該設(shè)備正常工作的。IEC：電能質(zhì)量是指導(dǎo)致用戶設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流、或頻率偏差.第63頁2022/12/25電能質(zhì)量定義IEEE：電能質(zhì)量（Powerquality）電能質(zhì)量標準目前我國對電能質(zhì)量已制定的國家標準：GB12325－1990《供電電壓允許偏差》GB/T14549-1993《公用電網(wǎng)諧波》GB/T15543-1995《三相電壓允許不平衡度》GB/T15945-1995《電力系統(tǒng)頻率允許偏差》GB12326-2000《電壓允許波動和閃變》GB/T18481-2001《電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》地方法規(guī)：《福建省電網(wǎng)諧波技術(shù)監(jiān)督實施細則》；《上海市節(jié)能指導(dǎo)書》等；廣東、江蘇、浙江、上海等遍布全網(wǎng)的電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)。第64頁2022/12/25電能質(zhì)量標準目前我國對電能質(zhì)量已制定的國家標準：第6頁202什么是諧波及諧波源有哪些諧波定義

諧波的定義是對周期性的非正弦電量進行傅立有葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基本頻率相同的分量，這部分電量稱為諧波.諧波頻率與基波的比值（n=fn/f1)稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時也存在非整數(shù)倍諧波，稱為間諧波（Non-harmonics)或分數(shù)諧波。諧波源（三大類）電力電子裝置：電子開關(guān)型非線性設(shè)備，主要為交、直換流裝置及晶閘管構(gòu)成的可控開關(guān)設(shè)備。如變頻裝置、晶閘管型直流提升機、整流裝置等。傳統(tǒng)非線性設(shè)備：鐵磁飽和型非線性設(shè)備，如變壓器、電抗器、旋轉(zhuǎn)電機、銀光燈等。電弧型非線性設(shè)備：煉鋼電弧爐，交流電弧焊機等。第65頁2022/12/25什么是諧波及諧波源有哪些諧波定義第7頁2022/12/20電力系統(tǒng)諧波電流（或電壓）波形為非正弦，含有基波以外的成分如圖所示電流中含有3、5、7等次諧波損耗大大增加，并且嚴重影響設(shè)備安全第66頁2022/12/25電力系統(tǒng)諧波電流（或電壓）波形為非正弦，含有基波以外的成分第諧波的危害諧波問題是最為常見的電能質(zhì)量問題。損耗大大增加，并且嚴重影響設(shè)備安全。加大線路及變壓器損耗，使電纜過熱，絕緣老化，降低變壓器額定容量–大部分應(yīng)用場合（電流中諧波成分占20%以上時），諧波治理后的節(jié)電率約在5%－20%之間。嚴重影響用電設(shè)備安全（電容器、電動機、變壓器、電纜、斷路器等）諧波造成損耗的同時，還對電費計量造成較大誤差（對電力公司及對電力用戶的影響）。第67頁2022/12/25諧波的危害諧波問題是最為常見的電能質(zhì)量問題。損耗大大增加，并諧波的危害（續(xù)）影響電機效率和正常運行，產(chǎn)生震動和噪音，縮短電機壽命4％的3次諧波，異步電機壽命縮短15％；4％的5次諧波，異步電機壽命縮短8％使電容器過載發(fā)熱，加速電容器老化甚至擊穿

－導(dǎo)致電容器型補償不能正常運行（不能投運、易損壞、壽命縮短）造成保護裝置或斷路器誤動，導(dǎo)致區(qū)域性停電事故導(dǎo)致中性線電流過大引發(fā)故障，造成中性線發(fā)熱甚至火災(zāi)誘發(fā)電網(wǎng)諧振－產(chǎn)生數(shù)倍甚至數(shù)十倍的過電壓（過電流）損壞敏感的設(shè)備使電力系統(tǒng)各種測量儀表產(chǎn)生誤差對通訊、電子類設(shè)備產(chǎn)生干擾第68頁2022/12/25諧波的危害（續(xù)）影響電機效率和正常運行，產(chǎn)生震動和噪音，縮短行業(yè)狀況之一：諧波對劇場音響系統(tǒng)的影響劇場的諧波源除常規(guī)諧波源外，劇場諧波源有可控硅調(diào)光器、高壓弧光燈、等等?？煽毓枵{(diào)光裝置，在移相觸發(fā)調(diào)壓過程中，將使電源波形非正弦化，造成多項奇次諧波分量較大。試驗表明，當可控硅移相調(diào)壓至半壓，并滿載輸出，此時電流波形諧波畸變最嚴重，達62％左右，三相零序電流疊加，為相線電流的1.86倍左右。諧波造成的危害對音響系統(tǒng)施以干擾。當含有諧波的電源向音響設(shè)備供電時，勢必造成危害，嚴重破壞音響系統(tǒng)的放音音質(zhì)，使音響系統(tǒng)發(fā)出明顯“吱吱”聲。構(gòu)成對可控硅觸發(fā)電路的相互干擾，影響調(diào)光系統(tǒng)的正常工作。其他：供電安全性降低、諧波損耗增加。措施與建議：設(shè)法以“干凈”的電源向音響設(shè)備供電，減弱諧波對電聲、弱電系統(tǒng)干擾，保證系統(tǒng)正常工作。采用有源電力濾波器：濾波能力強、適應(yīng)能力強第69頁2022/12/25行業(yè)狀況之一：諧波對劇場音響系統(tǒng)的影響劇場的諧波源第11頁2行業(yè)狀況之二：樓宇大廈的諧波樓宇大廈，包括民用建筑中包含大量諧波源由低壓電網(wǎng)供給電源的各種電器設(shè)備，在市政生活和企事業(yè)單位應(yīng)用十分廣泛，在這些以家用電器為主的低壓電器中，絕大部分含有大量非線性元件，會產(chǎn)生諧波電流，主要有電視機、各種節(jié)能燈、計算機、電冰箱、洗衣機、微波爐、電磁爐、激光打印機、充電器、各種醫(yī)療和科研用的儀器和設(shè)備、調(diào)速驅(qū)動，例如空調(diào)用壓縮機、高層建筑用的大型電梯等，它們大都是用晶閘管、小功率的整流裝置等電力電子元件，雖然其單臺容量不是非常大，但數(shù)量極為龐大且分布很廣、工作同時性強，它們產(chǎn)生的諧波已成為配電網(wǎng)諧波污染的主要來源。電能質(zhì)量的下降嚴重影響著供、用電設(shè)備的安全經(jīng)濟運行，降低了人民的生活質(zhì)量。第70頁2022/12/25行業(yè)狀況之二：樓宇大廈的諧波樓宇大廈，包括民用建筑中包含大量行業(yè)狀況之二：某大樓實測的供電電壓諧波含量第71頁2022/12/25行業(yè)狀況之二：某大樓實測的供電電壓諧波含量第13頁2022/行業(yè)狀況之三：電鐵引起的諧波電鐵機車是單相大功率整流負荷，其用電會產(chǎn)生大量的諧波與負序，如不能在電鐵牽引變電站得到及時治理，將注入電力系統(tǒng)，影響全網(wǎng)，波及用戶。電鐵機車沿鐵路移動用電，加劇問題的嚴重性，產(chǎn)生的危害性遠比其他任何諧波源設(shè)備更為嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，自電鐵投運三十多年以來，電鐵諧波與負序已引發(fā)過200MW發(fā)電機跳閘，山西、河南、貴州等電網(wǎng)大面積停電或系統(tǒng)解列，電網(wǎng)產(chǎn)生局部諧振，發(fā)電機轉(zhuǎn)子損壞，繼電保護非正常頻繁啟動，用戶電動機和電容器大量燒壞，小火電廠不能就近并網(wǎng)等一系列的危害，使社會、電力部門和用戶蒙受了巨大的經(jīng)濟損失。隨著電鐵運量的增加和電鐵向東部發(fā)達地區(qū)擴展，產(chǎn)生的危害將會更加嚴重。目前，各級電力部門對此高度重視。第72頁2022/12/25行業(yè)狀況之三：電鐵引起的諧波電鐵機車是單相大功率整流負荷，其行業(yè)狀況之四：工業(yè)用戶工業(yè)用戶中含有各類諧波源，最常見的低壓變頻器引起的諧波電流水泵配套的低壓變頻器電流中含大量諧波第73頁2022/12/25行業(yè)狀況之四：工業(yè)用戶工業(yè)用戶中含有各類諧波源，最常見的低壓什么是無功？有功功率P（kW）；無功功率Q（kvar）；視在功率S（kVA）；無功功率就是電路中感性元件（或容性元件）中的電磁場能（或電場能）與電路中的電能相互轉(zhuǎn)化所需的功率，用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場，完成電磁能量的相互轉(zhuǎn)換，不對外做功。第74頁2022/12/25什么是無功？有功功率P（kW）；第16頁2022/12/20無功補償意義提高設(shè)備利用率；降低設(shè)備和線路損耗；減少線路和變壓器電壓降；第75頁2022/12/25無功補償意義提高設(shè)備利用率；第17頁2022/12/20無功補償發(fā)展第76頁慢速無功第一代無功補償機械式投切裝置MSC晶閘管投切裝置TCR，MCR，TSC第二代無功補償基于電壓源換流器SVG/STATCOM第三代無功補償快速無功補償2022/12/25無功補償發(fā)展第18頁慢速無功第一代無功補償機械式投切裝置晶閘電能質(zhì)量治理裝置第77頁2022/12/25電能質(zhì)量治理裝置第19頁2022/12/20基于TCR的SVC第78頁2022/12/25基于TCR的SVC第20頁2022/12/20基于TCR的SVCTCR產(chǎn)生諧波，必須配備濾波器組（通常3－4組）濾除自身諧波及提升機等設(shè)備諧波。導(dǎo)致：占地面積增加諧波損耗增加對系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備安全的影響（諧波電壓放大）第79頁2022/12/25基于TCR的SVCTCR產(chǎn)生諧波，必須配備濾波器組（通常3－基于TCR的SVC－TCR產(chǎn)生大量諧波電流第80頁2022/12/25基于TCR的SVC－TCR產(chǎn)生大量諧波電流第22頁202基于MCR的SVC第81頁2022/12/25基于MCR的SVC第23頁2022/12/20基于MCR的SVCMCR自身產(chǎn)生諧波，也必須配備濾波器組才能濾除自身諧波和提升機等背景諧波。噪音達到90dBMCR運行損耗達到1.5%~2.0%對系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備安全的影響（諧波電壓放大）第82頁2022/12/25基于MCR的SVCMCR自身產(chǎn)生諧波，也必須配備濾波器組才能MCR的諧波特性第83頁2022/12/25電流THD為15.75%37.5151.0573.1992.86114.07133.69173.04293.74MCR的諧波特性第25頁2022/12/20電流THD為15基于TSC的SVC第84頁2022/12/25基于TSC的SVC第26頁2022/12/20可控硅投切電容器；有級調(diào)節(jié)——過補和欠補；電容器反復(fù)投切，壽命有限；德國最好20萬次；背景諧波解決不了，影響自身運行；基于TSC的SVC第85頁2022/12/25可控硅投切電容器；基于TSC的SVC第27頁2022/12/靜止無功發(fā)生器SVG第86頁2022/12/25靜止無功發(fā)生器SVG第28頁2022/12/20SVG工作原理第87頁2022/12/25SVG工作原理第29頁2022/12/20SVG裝置構(gòu)成第88頁2022/12/25SVG裝置構(gòu)成第30頁2022/12/20優(yōu)勢一：響應(yīng)速度快第89頁2022/12/25補償效果與補償容量和響應(yīng)時間曲線響應(yīng)時間<5msSVG響應(yīng)速度快(<5ms)，SVC響應(yīng)速度(40ms-60ms）SVG中采用的IGBT2us開關(guān)一次，SVC/MCR中的可控硅10ms開關(guān)一次優(yōu)勢一：響應(yīng)速度快第31頁2022/12/20補償效果與補償實際測試結(jié)果－動態(tài)無功補償及電壓控制效果第90頁2022/12/25負荷電流SVG無功補償電流A相C相A相C相SVG補償電流隨負荷電流變化而快速動態(tài)變化！實際測試結(jié)果－動態(tài)無功補償及電壓控制效果第32頁2022/1優(yōu)勢二：

低電壓特性好第91頁2022/12/25SVCSVGSVG的低壓特性好，是恒定的電流源，系統(tǒng)電壓降低時，仍能輸出額定無功電流，而且具備很強的過載能力。SVC阻抗特性，輸出能力線性降低，系統(tǒng)電壓降低時，輸出無功電流成比例降低，不具備過載能力。優(yōu)勢二：低電壓特性好第33頁2022/12/20SVC優(yōu)勢三：諧波特性好第92頁2022/12/25優(yōu)勢三：諧波特性好第34頁2022/12/20鏈式SVG實驗結(jié)果第93頁2022/12/25輸出電壓輸出電流，電流畸變率1.9%鏈式SVG實驗結(jié)果第35頁2022/12/20輸出電壓輸出電優(yōu)勢四：有源濾波第94頁電流諧波次數(shù)負荷電流含量系統(tǒng)電流含量512.5%2.0%710%1.0%115%0.5%135%1.5%有效濾除特定次諧波電流，不引起其它次諧波放大母線電壓系統(tǒng)電流負荷電流SVG補償電流頻譜分析2022/12/25優(yōu)勢四：有源濾波第36頁電流諧波次數(shù)負荷電流含量系統(tǒng)優(yōu)勢五：占地面積小第95頁2022/12/25SVG無需并聯(lián)濾波器組，占地面積大大減少優(yōu)勢五：占地面積小第37頁2022/12/20SVG無需并聯(lián)優(yōu)勢六：可靠性高，維護量小可靠性高，維護量小：滿足IGBT功率模塊N-1運行方式冗余主電路拓撲結(jié)構(gòu)，每相一個鏈節(jié)單元損壞后仍可繼續(xù)滿負荷運行可控電流源型，對系統(tǒng)參數(shù)不敏感，不會發(fā)生諧振或諧波電壓放大，根據(jù)系統(tǒng)需要，可以方便地消除系統(tǒng)諧波電流，起到抑制諧振的效果。第96頁2022/12/25優(yōu)勢六：可靠性高，維護量小可靠性高，維護量?。簼M足IGBT功小結(jié)第97頁2022/12/25基于SVG補償技術(shù)先進，是最新動態(tài)無功補償與諧波治理方案無功動態(tài)補償，不產(chǎn)生諧波而且能補償13次以下諧波，使固定電容支路的設(shè)計大大簡單，避免諧波放大，使系統(tǒng)安全性大大提高裝置自身可靠性高，采用目前最為成熟普遍應(yīng)用的IGBT，此外每相具備冗余模塊自然風冷，平時免維護；模塊化結(jié)構(gòu)，如出現(xiàn)模塊故障，可冗余運行，檢修時直接更換模塊思源清能與清華大學(xué)合作研制，技術(shù)實力與公司實力居全國領(lǐng)先地位。目前已在煤礦、電力、冶金、風電、鐵路等多個領(lǐng)域應(yīng)用。小結(jié)第39頁2022/12/20基于SVG補償技術(shù)先進，是最SVG應(yīng)用案例第98頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用SVG應(yīng)用案例第40頁2022/12/20思源清能產(chǎn)品介紹：案例：某煤礦無功補償與諧波治理第99頁成套裝置由兩部分構(gòu)成：SVG補償裝置（±3Mvar）：成套裝置實現(xiàn)動態(tài)補償功能的主體，可實現(xiàn)無功動態(tài)補償、諧波動態(tài)跟蹤濾除。高壓電容補償裝置：串聯(lián)電抗器的高壓電容器補償支路，主要功能是提供固定容量的容性無功，將電容補償支路設(shè)計成固定的諧波濾波支路，使其與SVG裝置優(yōu)勢互補，整體性能價格比達到最優(yōu)。2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用案例：某煤礦無功補償與諧波治理第41頁成套裝置由兩部分構(gòu)成：第100頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用±3Mvar的SVG+3Mvar的FC動態(tài)補償效果：0~6Mvar第42頁2022/12/20思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤案例±5Mvar的SVG+5Mvar的FC,動態(tài)補償效果：0~10Mvar第101頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用案例±5Mvar的SVG+5Mvar的FC,動態(tài)補償效應(yīng)用案例（二）

±5Mvar的SVG+5Mvar的FC,動態(tài)補償效果：0~10Mvar第102頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用應(yīng)用案例（二）

±5Mvar的SVG+5Mvar的FC同容量SVC的對比尺寸第103頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用7.8m×42m328m2同容量SVC的對比尺寸第45頁2022/12/20思源清能產(chǎn)SVG其它應(yīng)用案例第104頁2022/12/25思源清能產(chǎn)品介紹：SVC++在煤礦應(yīng)用SVG其它應(yīng)用案例第46頁2022/12/20思源清能產(chǎn)品介其它案例：用于電力輸電網(wǎng)負荷