無功補償及電能質(zhì)量標準介紹

無功補償及電能質(zhì)量標準介紹第1頁/共112頁一、電能質(zhì)量問題與無功功率問題的關系第2頁/共112頁電能質(zhì)量問題第3頁/共112頁以現(xiàn)象發(fā)生時，電網(wǎng)的運行方式進行區(qū)分：

1、穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題2、暫態(tài)電能質(zhì)量問題狹隘的說，電能質(zhì)量問題主要表現(xiàn)為電壓質(zhì)量問題及電流波形問題；除頻率指標之外，電能質(zhì)量問題的主要控制手段從無功調(diào)控的角度出發(fā)。因此從某種意義上來說，電能質(zhì)量問題主要是一種無功功率問題。穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量指標包含下述五個方面：1、電壓偏差（基波無功問題）（線徑、供電距離、潮流分布、調(diào)壓手段、無功容量）2、頻率偏差（基波有功問題）3、三相不平衡度（基波負荷配置問題）4、諧波（非線性問題）5、電壓閃變（非線性無功沖擊問題）諧波污染屬于穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量的突出問題第4頁/共112頁暫態(tài)電能質(zhì)量第5頁/共112頁暫態(tài)電能質(zhì)量問題的研究起步較晚，國內(nèi)剛剛有所認識，它屬于穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題的延伸，雖然其發(fā)生頻度較小，但后果卻比較嚴重；暫態(tài)電能質(zhì)量問題其實質(zhì)就是暫態(tài)電壓質(zhì)量問題，或者電網(wǎng)遭受外來干擾侵襲及內(nèi)部故障、操作所帶來的系統(tǒng)沖擊問題，其主要性能指標是：電壓暫降、暫升及電壓短時中斷其事件特征描述量一般為事件過程的電壓“有效值”及其持續(xù)時間（有時考慮其上升下降率等）。目前，在所有暫態(tài)電能質(zhì)量問題中電壓暫降的影響最為普遍。電壓暫降、暫升、短時中斷電壓暫降：在電力系統(tǒng)某一點的電壓暫時下降，經(jīng)歷半個周期到幾秒鐘的短暫持續(xù)期后恢復正常。電壓暫升：在電力系統(tǒng)某節(jié)點上出現(xiàn)的一個暫時的電壓上升。電壓短時中斷：供電電壓消失一段時間，一般不超過1min。短時中斷可以認為是90％～100%幅值的電壓暫降。第6頁/共112頁電壓暫降造成的影響設備名稱造成的影響當電壓低于80％時，控制器切除制冷電機，導致巨大損失制冷電子控制器芯片制造業(yè)PLC精密機械工具直流電機當電壓低于85％時，芯片被毀，測試儀停止工作，內(nèi)部電子電路主板故障當電壓低于90％持續(xù)幾個周波，I/O設備切除，低于81％時PLC停止工作機器人控制操作的精密加工過程，當電壓低于90％持續(xù)2～3周波，其工作過程中斷當電壓低于80％時，電機保護跳閘調(diào)速電機（VSD）交流接觸器當電壓低于70％，持續(xù)時間超過6個周波，VSD被切除；一些精細加工業(yè)的電機，當電壓低于90％持續(xù)時間超過3個周波，電機跳閘退出運行電壓低于50％持續(xù)時間超過一個周波，接觸器就會脫扣，有時電壓低于70％接觸器就會脫扣計算機電壓低于60％持續(xù)12個周波，計算機工作將受到影響，數(shù)據(jù)可能丟失第7頁/共112頁電壓暫降造成的事故事故名主要的敏感工序原因危害Orian

ugs拉絲制系統(tǒng)干電壓低于90％時，工廠饋線跳閘，company,USA造、自動紡織擾作業(yè)中斷Bonlac制奶粉系統(tǒng)故電壓低于90％時，吹干電機跳閘，F(xiàn)oods,Australia工序障重新啟動需很長時間，導致未處理的鮮奶變質(zhì)CaledonianPaper,UK造紙工序（調(diào)速電機）雷擊電壓低于90％時，電機跳閘，作業(yè)中斷，每次生產(chǎn)損失140000英鎊華虹NEC，芯片制系統(tǒng)干電壓低于87％持續(xù)0.12s或低于上海造擾90％持續(xù)0.01s，造成芯片毀壞，每次直接損失100萬美金第8頁/共112頁第9頁/共112頁瞬態(tài)電能質(zhì)量問題脈沖型浪涌：根據(jù)IEEE的定義,這種浪涌的電壓在幾微秒里從幾百伏至2萬伏之間變化。振蕩型浪涌：根據(jù)IEEE的定義,這種浪涌的電壓值在幾微秒至幾毫秒內(nèi)從幾百伏至6000伏之間變化。第10頁/共112頁ITIC曲線第11頁/共112頁電能質(zhì)量國家標準動態(tài)第12頁/共112頁GB/T

12325-2008《電能質(zhì)量 供電電壓偏差》GB/T

15945

-2008《電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率偏差》GB/T

15543

-2008《電能質(zhì)量 三相電壓不平衡》GB/T

15945

-2008《電能質(zhì)量 電壓波動和閃變》GB/T14549

-1993

《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》GB/T24337－2009《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)間諧波》GB/T19862-2005 《電能質(zhì)量監(jiān)測設備通用要求》GB/T20298-2006《靜止無功補償裝置（SVC）功能特性》GB/T20297-2006《靜止無功補償裝置（SVC）現(xiàn)場試驗》電特性標準化（Standardisingthe

characteristics

of

electricity）11）電壓暫降工作組敏感負荷工作組電能質(zhì)量監(jiān)測評估工作組傳統(tǒng)的無功功率問題按照傳統(tǒng)的電工理論，視在功率、有功功率、無功功率及功率因數(shù)表達如下：視在功率：有功功率：無功功率：功率因數(shù)：上式中，U、I為電壓、電流，Φ為U、I的夾角。第13頁/共112頁第14頁/共112頁畸變波形下的功率及其功率因第15頁/共112頁實際上，傳統(tǒng)的功率及其功率因數(shù)概念是建立在電壓電流為純正玄波形基礎上的。而在畸變波形下，電壓電流波形形狀已經(jīng)發(fā)生了畸變，通過FFT分析可以得到基波及一系列諧波分量，因此，應該重新分析與定義功率及功率因數(shù)概念，更好的指導電力生產(chǎn)?；儾ㄐ蜗碌碾妷?、電流、功率第16頁/共112頁畸變波形下的瞬時功率第17頁/共112頁畸變波形下的有功功率有功功率：與傳統(tǒng)理論相似。同次諧波有功功率的代數(shù)和。應注意：含有諧波源的用戶，根據(jù)該式計算出的有功功率P可能小于它的基波有功功率P1，即它將吸收的一部分有功功率轉化為諧波功率反饋給電網(wǎng)并危機損壞其他用戶。第18頁/共112頁畸變波形下的無功功率Budeanu定義Fryze定義Budeanu定義是Budeanu于30年代提出，并為ANSI/IEEE

Std.100－1977采納，該公式是根據(jù)頻率分析而定義的，是由同頻率的電壓電流產(chǎn)生的，實際上沒有明確的物理意義。在正玄波情況下，感性負載的無功功率為正，容性負載的為負，若將該概念引入非正玄電路，將會引起不合理現(xiàn)象。同一諧波源有可能某次諧波無功功率為正，某次為負，從而出現(xiàn)相互抵消的現(xiàn)象，而事實上，不同諧波次數(shù)的無功功率是不能互相補償?shù)?，因此，這時的無功功率已沒有度量電源與負載之間能量交換的幅度的物理意義了。但是盡管如此，該定義被看成是正玄情況下無功功率定義的自然延伸，而且能夠解決許多工程實際問題，同時，被廣泛應用于測量方面，具有廣泛的實際應用價值。Fryze定義是Fryze提出的，并為IEC

NO.25技術委員會的1979年TC-25/WG7報告采用。反映了能量的流動與交換，在這點上，與正玄電路中無功功率定義的物理意義是一致的，因此這一定義也被廣泛接受。但這一定義對無功功率的描述是粗造的，它沒有區(qū)別基波無功功率、同次諧波的無功功率及不同次諧波間產(chǎn)生的無功功率，因此，無助于諧波源與無功功率的辨識，對于理解諧波和無功功率的流動都缺乏明確的指導意義，也無助于諧波和無功功率的監(jiān)測、管理和收費。也就是說，該定義獲不到實際的應用或無實際應用價值。第19頁/共112頁畸變波形下的畸變功率當采用Budeanu定義時，由于 ,因此，Budeanu又提出畸變功率概念。該畸變功率實際上是由不同頻率的電壓電流形成，可以用來研究能量的交換過程。第20頁/共112頁功率因數(shù)相移功率因數(shù)：視在功率因數(shù)：功率因數(shù)是從經(jīng)濟角度提出的，是關系到電網(wǎng)經(jīng)濟運行及經(jīng)濟管理、用戶合理電費計量的重要因素。在正

玄電路中，功率因數(shù)是由于儲能性元件（電感、電容）造成的電壓電流相位偏移產(chǎn)生的。但是在非正玄電路

中，功率因數(shù)不僅由電壓電流的移相引起，也由于波

形的畸變引起，因此難以僅僅用電壓電流間的相位移

動來表述功率因數(shù)。相移功率因數(shù)：僅僅考慮基波因素。視在功率因數(shù)：考慮相移及波形畸變兩種因素。第21頁/共112頁二、清潔能源發(fā)電引起的電能質(zhì)量問題第22頁/共112頁第23頁/共112頁清潔能源發(fā)電引起的電能質(zhì)量問題第24頁/共112頁產(chǎn)生諧波：勵磁回路或主回路的整流、逆變設備的引入；功率波動：風速、日光的波動引起；電壓沖擊：風力發(fā)電感應電機的啟動產(chǎn)生；電壓偏差。同步機風力發(fā)電通過逆變器實現(xiàn)并網(wǎng)第25頁/共112頁PWM技術第26頁/共112頁SPWM調(diào)制第27頁/共112頁第28頁/共112頁SPWM電路諧波頻譜第29頁/共112頁第30頁/共112頁PWM整流電路第31頁/共112頁雙饋風力發(fā)電機組的并網(wǎng)第32頁/共112頁太陽能發(fā)電工頻變壓器方式高頻連接方式第33頁/共112頁無變壓器方式第34頁/共112頁三、主要電能質(zhì)量國家標準介紹第35頁/共112頁1、電壓偏差電壓偏差（％）＝供電電壓偏差的限值1

）35kV及以上供電電壓正、負偏差絕對值之和不超過標稱電壓的10％。注:如供電電壓上下偏差同號（均為正或負）時，按較大的偏差絕對值作為衡量依據(jù)。20kV及以下三相供電電壓偏差為標稱電壓的±7％。220V單相供電電壓偏差為標稱電壓的+7％，-10％。對供電點短路容量較小、供電距離較長以及對供電電壓偏差有特殊要求的用戶，由供、用電雙方協(xié)議確定。第36頁/共112頁電壓偏差的監(jiān)測第37頁/共112頁1、測量條件：供電電壓偏差的測量應在電力系統(tǒng)正常運行條件下進行。2、測量儀器性能的分類：A、B級3、供電電壓偏差的測量方法：獲得電壓有效值的基本的測量時間窗口應為10周波，并且每個測量時間窗口應該與緊鄰的測量時間窗口接近而不重疊，連續(xù)測量并計算電壓有效值的平均值，最終計算獲得供電電壓偏差值。對A級性能電壓監(jiān)測儀，可以根據(jù)具體情況選擇4個不同類型的時間長度計算供電電壓偏差：3s、1min、

10min、2h。對B級性能電壓監(jiān)測儀制造商應該標明

測量時間窗口、計算供電電壓偏差的時間長度。時間長度推薦采用1min或10min。4、合格率的概念2、頻率偏差系統(tǒng)頻率的實際值和標稱值之差。1、電力系統(tǒng)正常運行條件下頻率偏差限值為±0.2Hz。當系統(tǒng)容量較小時，偏差限值可以放寬到±0.5Hz。2、頻率偏差的測量方法測量電網(wǎng)基波頻率，每次取1s、3s或10s間隔內(nèi)計到的整數(shù)周期與整數(shù)周期累計時間之比（和1s、3s或

10s時鐘重疊的單個周期應丟棄）。測量時間間隔不能重疊，每1s、3s或10s間隔應在1s、3s或10s時鐘開始時計。3、合格率的概念第38頁/共112頁3、三相電壓允許不平衡度本標準適用于標稱頻率為50Hz的交流電力系統(tǒng)正常運行方式下由于負序基波分量引起的公共連接點的電壓不平衡及低壓系統(tǒng)由于零序基波分量而引起的公共連接點的電壓不平衡。電氣設備額定工況的電壓允許不平衡度和負序電流允許值仍由各自標準規(guī)定，例如旋轉電機按GB755《旋轉電機定額和性能》要求規(guī)定。瞬時(0.5~30周波）和暫時（30周波～3秒）的不平衡問題不適用于本標準。第39頁/共112頁限值第40頁/共112頁電壓不平衡度限值電力系統(tǒng)公共連接點電壓不平衡度限值為：電網(wǎng)正常運行時，負序電壓不平衡度不超過2%，短時不得超過4%；低壓系統(tǒng)零序電壓限值暫不作規(guī)定，但各相電壓必須滿足GB/T12325《電能質(zhì)量供電電壓偏差》的要求。注1：本標準中不平衡度為在電力系統(tǒng)正常運行的最小方式（或較小方式）下、最大的生產(chǎn)(運行)周期中負荷所引起的電壓不平衡度的實測值。注2：低壓系統(tǒng)是指標稱電壓不大于1kV的供電系統(tǒng)。接于公共連接點的每個用戶引起該點負序電壓不平衡度允許值一般為1.3%，短時不超過2.6%。根據(jù)連接點的負荷狀況以及鄰近發(fā)電機、繼電保護和自動裝置安全運行要求，該允許值可作適當變動，但必須滿足4.1條的規(guī)定。測量取值第41頁/共112頁測量條件“測量應在電力系統(tǒng)正常運行的最小方式（或較小方式）下，不平衡負荷處于正常、連續(xù)工作狀態(tài)下進行，并保證不平衡負荷的最大工作周期包含在內(nèi)。測量時間間隔對于電力系統(tǒng)的公共連接點，測量持續(xù)時間取一周(168小時)，每個不平衡度的測量間隔可為1min的整數(shù)倍；對于波動負荷，，可取正常工作日24小時持續(xù)測量，每個不平衡度的測量間隔為1min。”測量取值對于電力系統(tǒng)的公共連接點，供電電壓負序不平衡度測量值的10min方均根值的95%概率大值應不大于2%，所有測量值中的最大值不大于4%。對日波動不平衡負荷，供電電壓負序不平衡度測量值的1min方均根值的95%概率大值應不大于2%，所有測量值中的最大值不大于4%。對于日波動不平衡負荷也可以時間取值：日累計大于２％的時間不超過72min，且每30min中大于２％的時間不超過5min。6.4不平衡度測量儀器應滿足本標準的測量要求，儀器記錄周期為3s，按方均根取值。電壓輸入信號基波分量的每次測量取10個周波的間隔。對于離散采樣的測量儀器推薦按下式計算：式中 ——

在3s內(nèi)第k次測得的不平衡度；m——

在3s內(nèi)均勻間隔取值次數(shù)(m>=6)。對于特殊情況由供用電雙方另行商定。注：6.3中10min或1min方均根值系由所有記錄周期的方均根值的算術平均求取。第42頁/共112頁44、電電壓壓波波動閃變電壓變動：不同于電壓偏差，是電壓有效值曲線上兩個相鄰極值的差相對于額定值的變化幅度電壓波動電壓波動屬于連續(xù)的電壓變動在時間軸上的延伸，屬于一系列電壓變動的集合，因此，電壓波動的分析實際上是在分析一個集合的特征第43頁/共112頁電壓閃變的幾個概念問題電壓閃變電壓閃變是從另外一個角度對電壓波動的定量描述，是將一種看不見摸不著的物理現(xiàn)象轉化為人體視覺能感覺到的物理現(xiàn)象。應該明白，只有0.5～35HZ的電壓波動對電壓閃變有直接貢獻。在各國包括國內(nèi)電壓波動閃變的標準中，該參數(shù)的描述是最詳細的，IEC有該參數(shù)測量的詳細步驟要求，國內(nèi)標準基本等同進行了采納?？梢?，電壓波動的最后衡量指標在于電壓閃變，盡管兩個參數(shù)的定義及其物理意義有異。視感度加權在閃變分析中經(jīng)常提到的視感度加權實際上是通過實驗數(shù)據(jù)獲取經(jīng)驗系數(shù)形成的一個數(shù)學窗口，僅讓能通過該窗口的信號通過，相當于模擬電路中的濾波技術，從而體現(xiàn)不同頻度的電壓波動對電壓閃變的貢獻程度。長、短時間閃變這是電壓閃變的最后結果參數(shù)，是衡量電壓波動閃變嚴重程度的具體量化指標。是在瞬時視感度的基礎上通過一定的取值方法及計算公式獲取的一個數(shù)值。因為瞬時視感度與電壓波動之間呈非線性關系，而通過這種處理后獲取的短時閃變水平與電壓波動呈線性關系，能更好地將閃變與波動進行掛鉤第44頁/共112頁閃變量化的基本思路第45頁/共112頁電壓波動限值任何一個波動負荷用戶

在電力系統(tǒng)公共連接點產(chǎn)

生的電壓變動，其限值和電壓變動頻度、電壓等級有關。對于電壓變動頻度較低（例如r≤1000次/h）或規(guī)則的周期

性電壓波動，

可通過測量電

壓方均根值曲

線U(t)確定其

電壓變動頻度

和電壓變動值。r，次/hd，%LV、MVHVr≤1431＜r≤103*2.5*10＜r≤10021.5100＜r≤10001.251注1：很少的變動頻度（每日少于1次），電壓變動限值d還可以放寬，但不在本標準中規(guī)定。注2：對于隨機性不規(guī)則的電壓波動，如電弧爐負荷引起的電壓波動，表中標有“*”的值為其限值。注3：參照GB/T156-2007，本標準中系統(tǒng)標稱電壓等級按以下劃分：低壓（LV）

≤1

kV中壓（MV）

1

kV

＜≤35

kV高壓（HV）

35

kV

＜≤220

kV對于220kV以上超高壓（EHV）系統(tǒng)的電壓波動限值可參照高壓（HV）系統(tǒng)執(zhí)行。≤110kV>110kV10.8電壓波動限值第46頁/共112頁電力系統(tǒng)公共連接點，在系統(tǒng)正常運行的較小方式下，以一周（168小時）為測量周期，所有長時間閃變值都應滿足表2閃變限值

的要求。閃變限值及其監(jiān)測判斷1、單獨設備引起的閃變?nèi)魏我粋€波動負荷用戶在電力系統(tǒng)公共連接點單獨引起的閃變值一般應滿足：電力系統(tǒng)正常運行的較小方式下，波動負荷處于正常、連續(xù)工作狀態(tài)，以一天（24小時）為測量周期，并保證波動負荷的最大工作周期包含在內(nèi)，測量獲得的最大長時間閃變值和波動負荷退出時的背景閃變值，通過下列計算獲得波動負荷單獨引起的長時間閃變值：波動負荷單獨引起的閃變值根據(jù)用戶負荷大小、其協(xié)議用電容量占總供電容量的比例以及電力系統(tǒng)公共連接點的狀況，分別按三級作不同的規(guī)定和處理。第47頁/共112頁第48頁/共112頁5、公用電網(wǎng)諧波標準介紹（GB/T14549-93）第49頁/共112頁考核方法：我國電能質(zhì)量標準以系統(tǒng)公共連接點作為考核點，偏重于從系統(tǒng)角度進行考慮的?？臻g上要求100％、時間上要求95％滿足要求?？己酥笜藢╇娋郑嚎己酥C波電壓總畸變率、各次諧波含有率；對用戶：考核諧波電流注入水平(以實際值表示)諧波的合成規(guī)律：第50頁/共112頁諧波電壓指標第51頁/共112頁諧波電流指標第52頁/共112頁短路容量、供電設備容量、用戶協(xié)議容量第53頁/共112頁監(jiān)測第54頁/共112頁6、公用電網(wǎng)間諧波標準4.3 限值限值的取舍原則電壓等級的劃分及其限值關于間諧波限值的分配頻率Hz）限值＜100100～80010電00壓V及等以級下0.20.51000V以上0.160.4等級＜100100～800限值1000V及以下0.160.41000V以上0.130.32注：頻率800Hz以上的間諧波電壓限值還處于研究中。單一用戶間諧波電壓含有率限值（%）頻率（Hz）第55頁/共112頁間諧波電壓含有率限值（%）4.4

測量取值和測量條件間諧波測量的頻率分辨率為5Hz，測量采樣窗口寬度為10個工頻周期。這些內(nèi)容，均采納了IEC61000-4-7/30的相關規(guī)定取值方法主要基于下述考慮：1)諧波、間諧波的熱效應；2)為了區(qū)別暫態(tài)現(xiàn)象和諧波、間諧波（暫態(tài)現(xiàn)象中電壓、電流也包含豐富的諧波成分，但是其頻譜不是與電網(wǎng)的基波相關的，因此，不認為是諧波現(xiàn)象，例如短路瞬間的電壓、電流等）第56頁/共112頁4.4.2間諧波測量數(shù)據(jù)的簡約方法間諧波的測量可以在3s測量結果的基礎上，綜合出3min、10min或2h的測量值。綜合方法為取所選時間間隔內(nèi)（例如3min）所有3s測量結果的平方算術和平均取平方根當系統(tǒng)條件不符合要求時（大于正常最小方式），可按短路容量折算結果（即將5.4的結果乘以實際短路容量和最小短路容量之比）第57頁/共112頁四、無功功率補償（電能質(zhì)量控制）對策第58頁/共112頁無源方式（電容器、電抗器組合）有源方式（有儲能元件），vsI1.1電容器補償避免并聯(lián)諧波諧振第59頁/共112頁組架式、集合式電容補償裝置并聯(lián)電容補償裝置單線示意圖第60頁/共112頁無功補償裝置的容量與分組第61頁/共112頁無功補償裝置的容量與分組應根據(jù)無功平衡與電壓調(diào)整的原則，考慮技術經(jīng)濟因素綜合考慮。一般35～220kV變電站在主變最大負荷時，功率因數(shù)應不低于0.95，在低谷負荷時功率因數(shù)應不高于0.95。用戶應根據(jù)其負荷性質(zhì)選擇適當?shù)臒o功補償方式和容量，在任何情況下，不應向電網(wǎng)反送無功功率，并保證在電網(wǎng)負荷高峰時不從電網(wǎng)吸收無功電力。500（330）kV電壓等級變電站容性無功補償?shù)闹饕饔檬茄a償主變壓器無功損耗以及輸電線路輸送容量較大時電網(wǎng)的無功缺額。容性無功補償容量應按照主變壓器容量的10%～20%配置；500（330）kV電壓等級高壓并聯(lián)電抗器的主要作用是限制工頻過電壓和降低潛供電流、恢復電壓以及平衡超高壓輸電線路的充電功率，高壓并聯(lián)電抗器的容量應根據(jù)上述要求確定。主變壓器低壓側并聯(lián)電抗器組的作用主要是補償超高壓輸電線路的剩余充電功率，其容量應根據(jù)電網(wǎng)結構和運行的需要而確定。220kV變電站的容性無功補償以補償主變壓器無功損耗為主，并適當補償部分線路的無功損耗。補償容量按照主變壓器容量的10%～25%配置（當220kV變電站無功補償裝置

所接入母線有直配負荷時，容性無功補償容量可按上限配置；當無功補償裝置所接入母線無直配負荷或變壓器各側出線以電纜為主時，容性無功補償容量可按下限配置。），并滿足220kV主變壓器最大負荷時，其高壓側功率因數(shù)不低于0.95；220kV變電站無功補償裝置的分組容量選擇，應根據(jù)計算確定，最大單組無功補償裝置投切引起所在母線電壓變化不宜超過電壓額定值的2.5%。一般情況下無功補償裝置的單組容量，接于66kV電壓等級時不宜大于20Mvar，接于35kV電壓等級時不宜大于12Mvar，接于

10kV電壓等級時不宜大于8Mvar。35kV～110kV變電站的容性無功補償裝置以補償變壓器無功損耗為主，并適當兼顧負荷側的無功補償。容性無功補償裝置的容量按主變壓器容量的10%～30%配置，并滿

足35kV～110kV主變壓器最大負荷時，其高壓側功率因數(shù)不低于0.95；110kV變電站的單臺主變壓器容量為40MVA及以上時，每臺主變壓器應配置不少于兩組的容性無功補

償裝置；110kV變電站無功補償裝置的單組容量不宜大于6Mvar，35kV變電站無功補償裝置的單組容量不宜大于3Mvar，單組容量的選擇還應考慮變電站負荷較小時無功補償?shù)男枰?。配電網(wǎng)的無功補償以配電變壓器低壓側集中補償為主，以高壓補償為輔。配電變壓器的無功補償裝置容量可按變壓器最大負載率為75％，負荷自然功率因數(shù)為0.85考慮，補償?shù)阶儔浩髯畲筘摵蓵r其高壓側功率因數(shù)不低于0.95，或按照變壓器容量的20％～40％進行配置。電力用戶應根據(jù)其負荷特點，合理配置無功補償裝置，并達到以下要求：100kVA及以上高壓供電的電力用戶，在用戶高峰負荷時變壓器高壓側功率因數(shù)不宜低于0.95；其他電力用戶，功率因數(shù)不宜低于0.90。第62頁/共112頁電容器運行約束條件-過負荷能力第63頁/共112頁GB/T

11024.1－2001《標稱電壓1kV以上交流電力系統(tǒng)用并聯(lián)電容器第1部

分：總則性能、試驗和定額、安全要求、安裝和運行導則》：將穩(wěn)態(tài)過電壓、操作過電壓和過電流、穩(wěn)態(tài)過電流、最大允許容量以及工頻加諧波過電壓等項要求歸納為最高允許電壓和最大允許電流兩項電容器的工頻過電壓，諧波加工頻過電壓工頻電壓有效值（UN）1．01．11．151．21．3允許時間長期每24h中8h30min/24h5min1min諧波加工頻電壓不超過電容器過電流規(guī)定操作過電壓：投入運行之前電容器上的剩余電壓應不超過額定電壓的

10%。用不重擊穿斷路器（習慣上也稱不重燃開關）來切合電容器組通常會產(chǎn)生第一個峰值不超過2√2倍UN的施

加電壓(方均根值）、持續(xù)時間不大于1/2周波的過渡過電壓。第64頁/共112頁電容器過電流約束規(guī)定：電容器在額定頻率、額定正玄波電壓下，其有效值電流不大于1.3倍額定電流。即：時，

。由于實際電容最大可達1.15

CN，故最大電流可達1.5

IN（因自愈式低壓并聯(lián)電容器的最大允許容量偏差是+10%，故最大電流可達1.43

IN）。此過電流因數(shù)是考慮到諧波和1.10UN及以下的過電壓共同作用的結果。電容器的過電流受過熱條件的限值。檢驗其過熱能力的試驗是溫升試驗，該試驗是在工頻正玄波條件下進行的第65頁/共112頁電容器的過載容量:電容器的過載容量規(guī)定為：在不超出過電流規(guī)定的條件下，最大容量不大于諧波過電壓:諧波過電壓的規(guī)定為：工頻加諧波電壓不大于第66頁/共112頁1.2靜止無功補償裝置（SVC）第67頁/共112頁針對：產(chǎn)生電壓閃變的波動負荷無功電壓波動補償設備第68頁/共112頁1、TCR(可控硅控制電抗器）2、TSC（可控硅控制電容器）3、TCR+TSC4、SR（自保和電抗器）TCR型SVC參考電壓、VI曲線斜率、響應時間ISVCVV1V3V2V4

V6

V5β6=0β5

β4β3

β2

β1=π/2圖3－5系統(tǒng)電壓變化時SVC的等值阻抗隨β變化的示意圖BCA圖3－6

SVC的伏安特性ISVCVβ6=0β1=π/2VrefXSVGmin＝－1/ωCSVGmaxX

＝第69頁/共112頁SVC主要技術參數(shù)－VI特性曲線及其斜率第70頁/共112頁SVC的主要作用第71頁/共112頁輸電用SVC:1、增大傳輸功率及其功率極限，提高系統(tǒng)穩(wěn)定（同步穩(wěn)定）2、抑制低頻振蕩（遠距離、大功率傳輸中負阻尼現(xiàn)象的發(fā)生）3、穩(wěn)定中樞變電站電壓，提高穩(wěn)態(tài)電壓水平工業(yè)用SVC：提高電能質(zhì)量抑制電壓波動、改善閃變水平，提高三相平衡度。SVC對提高穩(wěn)定性的作用1、暫態(tài)失穩(wěn)的根本原因：電磁功率與原動機機械功率的不平衡。提高暫不態(tài)穩(wěn)定的主要措施在于迅速提高電磁功率輸出2、靜態(tài)失穩(wěn)的主要原因：小的穩(wěn)定余度。提高靜態(tài)穩(wěn)定的主要措施在于提高功率傳輸極限第72頁/共112頁抑制次同步振蕩1、低頻振蕩是在負阻尼的情況下才發(fā)生的，其振蕩頻率很低（0.2~2.5Hz），長距離大功率輸電時容易發(fā)生。2、靜態(tài)穩(wěn)定的措施在于提高功率極限，增大極限功角。3、為了追求大的功角極限，就要求減小勵磁回路電壓負反饋放大倍數(shù)；為了追求電壓質(zhì)量，就要求電壓負反饋放大倍數(shù)最大（為無窮大時發(fā)電機端電壓恒定）。若這對矛盾解決不好時，將出現(xiàn)系統(tǒng)周期失穩(wěn)的情況，相當于負阻尼情況，產(chǎn)生低頻振蕩。實際上，負阻尼的發(fā)生是由于超重負載、快速勵磁（時間常數(shù)與電壓負反饋放大倍數(shù)正比）、大的勵磁繞組慣性、及高的電壓負反饋放大倍數(shù)等因素造成的。PSS正是基于這點引入一個附加阻尼力矩使總阻尼力矩為正阻尼來抑制次同步振蕩的。4、SVC也可以實現(xiàn)上述PSS的作用，其改善的效果可能超過PSS。(引入頻率偏差、有功功率振蕩）。當然這種情況下將壓抑制部分電壓調(diào)整作用。第73頁/共112頁SVC的分相調(diào)節(jié)－C.P斯坦米茲（C.P.Steinmetz）提出的理論第74頁/共112頁2.有源補償—SVG（動態(tài)無功發(fā)生器）第75頁/共112頁第76頁/共112頁五、SVC標準介紹第77頁/共112頁標準包含的主要內(nèi)容第78頁/共112頁范圍規(guī)范性引用文件術語定義及縮寫SVC安裝場所的環(huán)境條件SVC與系統(tǒng)連接點的電氣參數(shù)SVC主系統(tǒng)特性要求SVC主設備功能及其特性要求工程分析試驗附錄第79頁/共112頁附錄A(規(guī)范性附錄)SVC電壓/電流特性曲線示圖附錄B(規(guī)范性附錄)SVC系統(tǒng)的響應特性示圖附錄C(規(guī)范性附錄)計算晶閘管閥損耗的方法附錄D(資料性附錄)SVC工程描述及供貨范圍附錄E(資料性附錄)SVC的可用率及可靠性

附錄F(資料性附錄)備件附錄G(資料性附錄)SVC廠房及其設備布置附錄H(資料性附錄)技術文件及培訓附錄I(資料性附錄)閃變改善率1、范圍第80頁/共112頁標準適用于采用晶閘管技術，應用在中壓（MV）及以上輸配電系統(tǒng)及工業(yè)環(huán)境中的SVC。2、術語定義第81頁/共112頁靜止式無功補償裝置（Static

var

compensator）晶閘管控制電抗器（Thyristor-controlled

reactor）晶閘管控制變壓器（Thyristor-controlled

transformer）晶閘管投切電容器（Thyristor-switched

capacitor）晶閘管投切電抗器（Thyristor-switched

reactor）

機械投切電容器（Mechanicallyswitchedcapacitor）機械投切電抗器（Mechanically

switched

reactor）參考電壓(Reference

voltage)V/I特性曲線(Voltage/current

characteristic)斜率(Slope)3、SVC與系統(tǒng)連接點的電氣環(huán)境參數(shù)第82頁/共112頁a） 系統(tǒng)標稱線電壓（kV）；

b） 最高持續(xù)運行線電壓（kV）；c） 最低持續(xù)運行線電壓（kV）；d）系統(tǒng)短時最高運行線電壓（kV）及其最大持續(xù)時間（s）；e）系統(tǒng)短時最低運行線電壓（kV）及其最大持續(xù)時間（s）；f）負序電壓含量（％）；g） 零序電壓含量（％）；h） 系統(tǒng)標稱頻率（Hz）；i） 系統(tǒng)供電最大頻率偏差（Hz）；j） 雷電過電壓（kV峰值）；k） 操作過電壓（kV峰值）；m） 系統(tǒng)正常運行方式下，最大、最小短路電流（kA）；q） 系統(tǒng)諧波阻抗；R) 背景諧波電壓（或電流）4、SVC主系統(tǒng)特性要求－SVC額定電氣參數(shù)及其指標要求第83頁/共112頁SVC接入點母線標稱電壓（kV）；SVC參考電壓（kV）；SVC連續(xù)可調(diào)的無功范圍或母線電壓變化范圍（標么值，參見GB/T

12325）；SVC抑制電壓波動、閃變、諧波、三相不平衡度的指標（工業(yè)及配電用SVC，參見GB

12326、GB/T14549、GB/T

15543）；SVC提高功率因數(shù)的指標（工業(yè)及配電用SVC）。4、SVC主系統(tǒng)特性要求－性能要求第84頁/共112頁4、SVC主系統(tǒng)特性要求－基本控制目標第85頁/共112頁a） 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行或故障后情況下，控制三相平均電壓或基波正序電壓在一定的范圍內(nèi)，應明確其V/I特性曲線斜率的變化范圍（％）；

b）

分相調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電壓的分相控制，改善電網(wǎng)三相電壓不平衡度；

c）

通過無功功率控制，實現(xiàn)母線電壓的控制；d） 通過電壓控制，抑制系統(tǒng)振蕩，提高功率傳輸能力；e） 通過無功功率調(diào)節(jié)，實現(xiàn)功率因數(shù)的控制；抑制電壓波動和閃變水平；抑制電網(wǎng)諧波電壓畸變和注入電網(wǎng)的諧波電流水平。4、SVC主系統(tǒng)特性要求－響應特性要求系統(tǒng)響應特性：一般來說，SVC系統(tǒng)響應時間為30～50ms?？刂破黜憫匦裕阂话銇碚f，SVC系統(tǒng)響應時間為30～50ms。第86頁/共112頁閃變改善率工業(yè)應用范圍SVC的一個主要用途在于改善電壓波動與閃變。影響SVC抑制閃變效果的一個重要因素之一在于其響應特性。SVC響應特性不僅受其自身硬件設備、控制策略的影響，同時還與其與電網(wǎng)連接點的短路容量有很大關系。SVC抑制閃變的效果要求一般依據(jù)GB

12326國家標準進行。工程上經(jīng)常應用的、用以評價SVC抑制閃變效果的另外一種約定為依據(jù)閃變改善率（或稱作閃變抑制比）進行。閃變改善率閃變改善率定義如下。閃變改善率；SVC投入運行后短時閃變的95％概率大值；SVC投入運行前短時閃變的95％概率大值。一般地，閃變改善率應不低于50％。第87頁/共112頁抑制電壓波動、閃變響應特性分析ijk合成閃變Pst5．56．575．110．27合成閃變Pst5．058．540．4810．2第88頁/共112頁日本熱工委員會的實測曲如下第89頁/共112頁4、SVC主系統(tǒng)特性要求－諧波特性第90頁/共112頁濾波器元件額定參數(shù)的選擇應遵守下述原則：承受電網(wǎng)背景諧波電壓引起的諧波電流；濾除SVC自身產(chǎn)生的諧波電流；

濾除用戶設備運行過程中產(chǎn)生的諧波電流（輸電用SVC可以不具備此功能）；除非有特別的要求，對于單次諧波電流而言，由電網(wǎng)背景諧波電壓引起的和由SVC自身產(chǎn)生的以及由用戶設備運行過程引起的一般

應按平方算術和開方的原則疊加；e）濾波電容器的額定電壓不小于其持續(xù)運行電壓與各次諧波電壓最大值的算術和。4、SVC主系統(tǒng)特性要求－損耗評估第91頁/共112頁明確計算損耗的假定條件，雖然SVC并不一定運行在該假設條件下，但該條件下的損耗數(shù)值能夠反映SVC運行的基本損耗水平a） 環(huán)境溫度（℃）；

b） 母線電壓（標么值）；c） V/I曲線斜率（％）。需考慮下述設備損耗（不考慮諧波損耗）1)晶閘管閥體變壓器損耗電抗器損耗電容器損耗電阻損耗輔助系統(tǒng)功率一般地，總損耗水平不超過SVC額定容量的0.5～0．8％5、SVC主設備功能及其特性要求－晶閘管閥第92頁/共112頁閥的耐受性設計晶閘管閥應能承受系統(tǒng)故障和開關操作過程中的過電壓、過電流沖擊。TCR、TSR閥應做到在系統(tǒng)最高持續(xù)運行線電壓（kV）范圍內(nèi)可控；TSC閥應能夠在系統(tǒng)短時最高運行線電壓（kV）下可靠關斷。考慮到分布電容和元件參數(shù)的分散性，晶閘管閥的設計應考慮合適的裕度，以經(jīng)受閥體各電壓級由于電壓分布不均而發(fā)生損壞。（一般為2～2.2倍額定容量）SVC的設計應考慮防止、承受誤觸發(fā)事件的發(fā)生。也就是說，閥體任一元件在某一錯誤時刻誤觸發(fā)、或沒有觸發(fā)命令而被誤觸發(fā)。一般至少當一個元件發(fā)生損壞后，閥體其它各元件應運行在其額定值該數(shù)目的確定需考慮SVC的可用率指標要求。閥的保護TCR、TSR閥應配置強制觸發(fā)系統(tǒng)進行過電壓保護；在過電壓發(fā)生時TSC閥不應被觸發(fā)，并應采取閉鎖及互鎖措施避免誤觸發(fā)。試驗（供應商應提交晶閘管閥的試驗大綱以及按相關標準提供試驗報告。）5、SVC主設備功能及其特性要求－晶閘管閥的冷卻系統(tǒng)第93頁/共112頁液體冷卻1、容量的選擇均應滿足SVC系統(tǒng)各種方式散熱的要求，互為備用2、冷卻液電阻率的監(jiān)測3、去離子材料檢查、更換的時間周期及其方法4、系統(tǒng)的維護及循環(huán)冷卻液損耗的補充每年不得超過一次5、SVC主設備功能及其特性要求－晶閘管閥的冷卻系統(tǒng)第94頁/共112頁空氣冷卻1、容量選擇及備用2、空氣濾清器5、SVC主設備功能及其特性要求－晶閘管閥的冷卻系統(tǒng)熱管冷卻（熱管冗余設計，當有一只散熱器存在缺陷時，仍不影響晶閘管閥組的正常運行）第95頁/共112頁5、SVC主設備功能及其特性要求－冷卻系統(tǒng)保護第96頁/共112頁冷卻系統(tǒng)應對其自身的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，同時，應對冷卻介質(zhì)進行監(jiān)測。5、SVC主設備功能及其特性要求－液體冷卻系統(tǒng)保護第97頁/共112頁至少包括下述報警信號去離子劑消耗到臨界值冷卻液電阻率降低到臨界值冷卻液液位降低到臨界值主泵停運主風機停運冷卻液溫度偏高泵循環(huán)系統(tǒng)故障1)2)3)4)5)6)7)至少在下列情況下，應發(fā)出故障信號并停機，故障信號發(fā)出時其參數(shù)的監(jiān)測值大于相應的報警信號數(shù)值液溫超限；冷卻液液位過低；1)2)3） 主備泵同時停運或液流阻塞5、SVC主設備功能及其特性要求－風冷卻系統(tǒng)保護第98頁/共112頁至少應包括下述報警信號排氣溫度偏高空氣濾清器壓差偏高風量偏低風機故障1)2)3)4)保護系統(tǒng)至少包括下述故障停機信號1）排氣溫度超限2）風量過低5、SVC主設備功能及其特性要求－風冷卻系統(tǒng)保護第99頁/共112頁至少應包括環(huán)境溫度偏高報警信號：至少應包括環(huán)境溫度超限停機信號5、SVC主設備功能及其特性要求－控制設備第100頁/共112頁控制系統(tǒng)應實現(xiàn)其要求的控制目標；閥及其控制系統(tǒng)的設計應避免在一對反并聯(lián)晶閘管上出現(xiàn) 串擾現(xiàn)象；若包括對TSC進行投切控制時，為了獲取SVC輸出變化的 平滑調(diào)節(jié)，供應商應詳細闡明TCR與TSC投入、切除之間 的控制方式。5、SVC主設備功能及其特性要求－控制設備操作界面第101頁/共112頁a)根據(jù)需要，控制接口可提供遠方和就地操作兩種方式。在任何時候僅一種方式是有效可用的；在這兩種操作方式下應能夠觀察設備狀況、控制參數(shù)設定運行參數(shù)；

當有遠方和就地兩種操作方式時，僅要求在設備維護或調(diào)試運行情況下，在就地執(zhí)行下述控制功能：按順序啟動、停止改變參考電壓及V/I特性曲線斜率報警復位c) 就地及遠方控制室可提供下述顯示內(nèi)容（可選）：1） 啟停操作順序；參考電壓及V/I特性曲線斜率的設定值；控制點的選擇；其它參量設定值，例如輔助穩(wěn)定信號；SVC“運行”標識；SVC“停運”標識；主變壓器原邊三相線電流；補償裝置發(fā)出的總無功或吸收的總無功以及各相電流；原邊相電壓；付邊相電壓；SVC支路的運行或退出其它報警及狀態(tài)信息（可列表說明）d）通訊規(guī)約按照用戶指定執(zhí)行。5、SVC主設備功能及其特性要求－監(jiān)視系統(tǒng)第102頁/共112頁至少應對下述報警信息進行監(jiān)視輔助設施供電電源故障，備用電源投入運行；冷卻系統(tǒng)風機或水泵故障，備用水泵或風機投入運行；冷卻系統(tǒng)報警（上述）；電容器故障報警；晶閘管故障報警；各支路的運行情況；被控母線電壓監(jiān)測信號消失（如果該電壓信號不是同步電壓信號的話）。至少應對下述跳閘信息進行監(jiān)視：1）

所有控制電源消失；冷卻系統(tǒng)失效；同步電壓信號消失；電容器組元件損壞數(shù)目過多；晶閘管閥嚴重過流；晶閘管元件損壞，超過冗余數(shù)。5、SVC主設備功能及其特性要求－系統(tǒng)保護第103頁/共112頁SVC正常運行期間所有保護設備和供電系統(tǒng)應做到充分配合，以避免出現(xiàn)拒動或誤動。保護設備信號取自普通保護級的VT、CT即可。5、SVC主設備功能及其特性要求－元件保護第104頁/共112頁變壓器電抗器電容器（濾波器）母線晶閘管閥過電流過電壓3）超溫保護控制器1) 控制電源失電2）同步信號消失6、工程分析－動態(tài)性能分析第105頁/共112頁動態(tài)性能的分析主要用以考核在