電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)ppt課件.ppt

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1、第二章電能質(zhì)量污染及其對(duì)節(jié)能的影響第一節(jié)電網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量污染源影響電能質(zhì)量的原因1）內(nèi)部原因：指系統(tǒng)本身帶有的各種電能質(zhì)量污染源，如電弧爐、整流器、單相負(fù)荷、大功率電動(dòng)機(jī)等干擾性負(fù)荷（包括沖擊性負(fù)荷、不對(duì)稱負(fù)荷和非線性負(fù)荷）。這些負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，如諧波、無功沖擊、負(fù)序等，而且這些負(fù)面影響可能通過公共連接點(diǎn)（PCC）波及其他終端用戶。2）外部原因：雷電、外力破壞、樹枝影響、配電設(shè)備故障、電容器投切、線路切換等干擾系統(tǒng)，造成斷電或電壓擾動(dòng)，甚至影響到相鄰線路，導(dǎo)致有害影響蔓延。1）電網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量污染源：電力設(shè)備及裝置的自動(dòng)保護(hù)和正常運(yùn)行。如大型電

2、力設(shè)備的啟動(dòng)和停運(yùn)、自動(dòng)開關(guān)的跳閘及重合等對(duì)電能質(zhì)量的影響，使額定電壓暫時(shí)降低、產(chǎn)生電壓波動(dòng)與閃變等。2）用戶側(cè)電能質(zhì)量污染源：電力系統(tǒng)非線性負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷等的大量投運(yùn)。如煉鋼電弧爐、電氣化機(jī)車運(yùn)行等對(duì)電能質(zhì)量的影響，使公用電網(wǎng)產(chǎn)生大量的諧波干擾、電壓波動(dòng)和閃變等。一、發(fā)電機(jī)實(shí)際的發(fā)電機(jī)中，磁極磁場并非完全按照正弦規(guī)律分布，因此感應(yīng)電動(dòng)勢不是理想的正弦波，輸出電壓中也就包含有一定的諧波。這種諧波電動(dòng)勢的頻率和幅值只取決于發(fā)電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)和工作情況，基本與外接負(fù)載無關(guān)，可以看成是諧波電壓源。在設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)時(shí)，采取了許多削弱諧波電動(dòng)勢的措施，因此，其輸

3、出電壓的諧波含量是很小的。因此，可以認(rèn)為發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢為純正弦波形，不把其考慮為一個(gè)諧波源。二、變壓器變壓器的勵(lì)磁回路實(shí)質(zhì)上是具有鐵芯繞組的電路。在不考慮磁滯及鐵芯飽和狀態(tài)時(shí)，它基本上是線性電路。鐵芯飽和后，它就是非線性的，即使外加電壓是正弦波，電流也要發(fā)生畸變。飽和越深，電流波形畸變就越嚴(yán)重。參考文獻(xiàn)：陳伯超.新型可控磁飽和電抗器理論及應(yīng)用.P45：第三章第三節(jié)可控電抗器所產(chǎn)生的諧波對(duì)三相變壓器來說，鐵芯的結(jié)構(gòu)和變壓器繞組接線方式都對(duì)勵(lì)磁電流的畸變有很大影響。對(duì)芯式變壓器，其3的倍數(shù)次諧波即零序諧波分量的磁通經(jīng)由控制構(gòu)成回路磁阻將很大，因此磁通中該

4、次諧波分量顯著減少。一般變壓器往往有一側(cè)接成三角形接線，零序電流將在其中流通而不進(jìn)入電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，因而三相變壓器的諧波電流類似于6脈沖整流回路，主要是6k±1次諧波，而其中又以5、7次諧波為主要分量。變壓器勵(lì)磁電流的諧波含有率和它的鐵芯飽和程度是有直接聯(lián)系的。正常運(yùn)行時(shí)，電壓接近額定值，鐵芯工作在輕度飽和的范圍，諧波不大。但在一些特殊的運(yùn)行方式，如在夜間輕負(fù)荷期間，電力電網(wǎng)的有功負(fù)荷較小，無功負(fù)荷過補(bǔ)時(shí)，運(yùn)行電壓偏高，鐵芯飽和程度變深，諧波增大，此時(shí)正值輕負(fù)荷期，勵(lì)磁電流占總負(fù)荷電流的比重變大，諧波也就更嚴(yán)重。一般來說，此時(shí)系統(tǒng)的諧波阻抗也較大，致

5、使諧波電壓也有所增大，對(duì)系統(tǒng)的影響較大。特別是現(xiàn)代變壓器鐵芯工作在磁通密度較高的區(qū)段，磁化曲線也較陡直，更容易產(chǎn)生諧波。變壓器合閘過程中，其工作磁通的峰值將比正常運(yùn)行時(shí)要高，嚴(yán)重時(shí)可能增加一倍，在有剩磁時(shí)更為嚴(yán)重，這就使鐵芯深度飽和，鐵芯磁通呈現(xiàn)為平定波，相應(yīng)勵(lì)磁電流將劇烈增大，此電流被稱為變壓器的勵(lì)磁涌流，其數(shù)值最大可達(dá)變壓器額定電流的6~8倍，同時(shí)包含有大量非周期分量和高次諧波分量。特點(diǎn)（1）包含有很大成分的非周期分量；（2）包含有大量高次諧波，以二次諧波為主；（3）波形之間出現(xiàn)間斷，在一個(gè)周期中間斷角為α。當(dāng)變壓器所帶負(fù)荷為三相不平衡負(fù)荷或帶

6、有半波整流負(fù)荷時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生直流分量的電流，這將使變壓器工作磁通正負(fù)兩個(gè)半周很不對(duì)稱，半周內(nèi)可能較深地進(jìn)入飽和區(qū)，這就使諧波電流增大，同時(shí)會(huì)使諧波電流及其影響大為增加。變壓器的諧波不僅會(huì)對(duì)系統(tǒng)有一定影響，而且還會(huì)對(duì)變壓器的保護(hù)裝置產(chǎn)生較嚴(yán)重的影響，有可能使保護(hù)裝置誤動(dòng)或誤判。三、靈活交流輸電裝置（一）傳統(tǒng)基于TCR/TSC結(jié)構(gòu)的FACTS裝置1.靜止無功補(bǔ)償器（SVC）包括：FC-TCRTSC-TCRMSC-TCR。由于TCR晶閘管的導(dǎo)通/關(guān)斷，不可避免地會(huì)給系統(tǒng)帶來諧波。因此，實(shí)際各種SVC裝置中，都需要裝設(shè)濾波器。TCR的三相接線形式通常采用三

7、角形聯(lián)結(jié)，這種接線形式比其他形式線電流中諧波含量要小。其線電流中所含諧波為6k±1次。由供電電壓相差30°相角的兩個(gè)6脈沖TCR可以構(gòu)成12脈沖TCR，以減小線電流中的諧波。其一次側(cè)線電流將僅含12k±1次諧波。-多重化技術(shù)。2.晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC）TCSC由一個(gè)串聯(lián)電容器與一個(gè)晶閘管控制的電抗器（TCR）并聯(lián)組成。通過改變觸發(fā)角的大小來實(shí)現(xiàn)等效容性電抗的調(diào)節(jié)。由于晶閘管的開通和關(guān)斷，使得FC和TCR中的電流和電壓是非正弦的，含有諧波。但TCR支路產(chǎn)生的諧波趨向于流入由FC和交流系統(tǒng)等效諧波阻抗組成的并聯(lián)支路，流入FC和交流系統(tǒng)的諧波電

8、流分量決定了相應(yīng)的諧波電壓。但是，由于FC的阻抗與等效交流系統(tǒng)阻抗相比非常小，諧波主要在TCR-FC回路內(nèi)循環(huán)，而不會(huì)泄漏