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电能质量及其解决方案

Power quality and its solutions 

谐波污染

谐波是由非线性负荷产生的,负载谐波电流注流入系统,造成系统电压波形畸变,影响电力系统安全、稳定运行和电力设备的使用寿命。

电压偏差

电压偏差(%)=(实际电压-额定电压)/额定电压X  100%;电能用户端电压变动幅度超出允许电压偏差范围,主要有偏低和偏高。

频率偏差

电力系统正常频率偏差在300MVA以下系统不超过0,5Hz,300MVA以上系统不超过0,2Hz,保证电力网、发电机组和设备安全稳定运行。

三相电压不平衡

三相电压不平衡程度采用电压或电流负序与工序分量的方均根值百分比表示,根据连接点的负荷状况、电网容量、继电保护和自动装置运行要求可适当调整。

电压波动和闪变

电压幅值连续变化的规律称之为电压波动,波动频率在一定范围内产生视载变化称之为闪变。

功率因素及无功补偿

功率因数状况及无功补偿当电网电压为正弦波形,并且电压和电流同相位时,电阻性电气设备从电网吸收的功率P等于电压U和电流I的乘积,即P=U  x  I  o

谐波污染

谐波是由非线性负荷产生的,负载谐波电流注流入系统,造成系统电压波形畸变,影响电力系统安全、稳定运行和电力设备的使用寿命。

电力电子设备:工业类如大功率整流装置、中频电源、变频器、不间断电源等;民用类如微波炉、电脑、电子整流器、开关电源等。

电弧式设备:如交流电弧炉、电焊机、曰光灯等。

铁磁性设备:如变压器、电动机、铁芯电抗器等。

导致电网电压畸变引起系统谐振降低发、输、变、配、用电设备使用效率,设备发热加剧,影响绝缘及使用寿命,保护及控制装置误动,产生附加损耗,影响电能计量及精密仪器,干扰通信系统及数字化设备正常工作。

  1. 增大系统、线路供电容量;
  2. 增加变流设备的换流脉波数;
  3. LC无源波技术(PF)
  4. 有源滤波技术(APF  );
  5. 高功率因数变流器;
  6. 其他。

电压偏差

电压偏差(%)=(实际电压-额定电压)/额定电压X  100%;电能用户端电压变动幅度超出允许电压偏差范围,主要有偏低和偏高。

  1. 电网系统供电能力和用电需求的峰谷变化是主要原因;
  2. 电压偏低会导致设备无法正常工作。
  1. 电压偏高会増大设备的功率损耗,缩短设备使用寿命甚至烧毁设备;
  2. 电压偏低会导致设备无法正常工作。
  1. 科学规划和管理系统负荷,平抑峰谷差,提高系统负荷率;
  2. 补偿系统无功功率,降低负荷侧的无功需求,提高系统供电能力;

频率偏差

电力系统正常频率偏差在300MVA以下系统不超过0,5Hz,300MVA以上系统不超过0,2Hz,保证电力网、发电机组和用户设备安全稳定运行。

三相电压不平衡

三相电压不平衡程度采用电压或电流负序与工序分量的方均根值百分比表示,电力系统公共连接点常电压不平衡度允许值为2%,短时不超过4%,接于公共连接点的各个用户引起电压不平衡度允许值一般为1.3%,根据连接点的负荷状况、电网容量、继电保护和自动装置运行要求可适当调整。

电压波动和闪变

电压幅值连续变化的规律称之为电压波动,波动频率在一定范围内产生视载变化称之为闪变。

  1. 冲击性负荷的使用:如电弧炉、电焊机、轧钢机等;

  2. 大容量设备的投切:如电容量器组、电抗器、电动机等;

  3. 系统故障短路。

  1. 针对大容量设备采用合适的起动方式;
  2. 使用静止无功补偿技术(SVG);
  3. 双回路供电;
  4. 其他。

功率因素及无功补偿

功率因数状况及无功补偿当电网电压为正弦波形,并且电压和电流同相位时,电阻性电气设备从电网吸收的功率P等于电压U和电流I的乘积,即P=U  x  I  o

电阻性电气设备包括白炽灯、电热器等。电动机和变压器运行时需要建立磁场,这部分能量不能转化为有功功率,因此称之为无功率Q。此时电流滞后电压一个角度。在选择变配电设备应按视在功率S,即有功功率和无功功率的几何和:S=./PW。

无功功率的传输加重电网的负担,使电网损耗增加,因此需要对其进行就近和就地补偿。并联电容器可以补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率Qc等于感性无功功率Ql时,电网只传输有功功率P。根据国家有关规定,高压用户功率因数应达到0.95以上,低压用户功率因数应达到0.90以上。

功率因数为有功功率和视在功率的比值:COS<t>=P/S, 无功功率为Q=.7§^

如果选择电容器功率为Qc,贝lj功率因数为COS4>  =  P/JP2+  (Ql-Qc)2  ;实际工程中应根据负荷情况和当地供电部门的要求确定补偿应达到的功率因数值,然后计算电容器安装容量;Qc=P  (tan<l>1-tan中2)式中:Qc_电容器安装容量,kvar   P_系统的有功功率,kW

*1  —补偿前的功率因数角   *2—补偿后的功率因数角

为了快速确定电容器的安装容量,也可采用查表法。