川大网教电能质量复习资料

《电能质量》复习资料

一、基本概念

1. 电压凹陷

答：电压在短时间内的迅速上升、下降。

2.电压波动

答：一系列电压变动或连续的电压偏差，其值为电压方均根值的两个极值之差，常用百分数表示。

3.闪变

答：闪变是人对照度波动的主观感觉。

4.电力谐波

答：一个非正弦的周期性电压或电流，可以分解为一个同频率的基波和若干个整数倍的正弦波之和，这些整数倍的正弦波就是谐波。5.三相不平衡

答：不符合三相对称条件（正弦函数的幅值、频率相同，相位差120度）的就是三相不平衡。

6.电能质量

答：在供电过程中会导致电气设备出现误动作、故障损坏或不能正常工作的电压、电流或频率的异常变化。

7.谐波兼容值

答：考虑谐波源的综合影响，受谐波干扰的设备可正常执行其功能的安全限值。

8.无功补偿率

答：SVC可控部分的无功功率额定值与波动性负荷最大无功功率变动量之比。

9.电压波动

答：一系列电压变动或连续的电压偏差，其值为电压方均根值的两个极值之差，常用百分数表示。

10.电压暂降

答：电压幅值的短时间暂时下降，随后又恢复正常特征；或简单理解为短时间内电压的迅速下降后恢复。

二、填空题

1.一般来说，电力系统的畸变波形，都满足傅立叶级数的存在条件，都能分解得到基波和无限个高次谐波之和。

2.特征谐波是指换流设备在理想的正常情况下运行时必然产生的次

数一定的谐波；非特征谐波是指换流设备在理想的正常情况下不产生的的谐波，由于控制角等的不同、供电电压不平衡、系统三相阻抗不平衡等因素引起的次数不定的谐波。特征谐波的次数可由换流设备脉冲数确定。

3.谐波含有率（HR）是指第h次谐波分量的有效值（或幅值）与基波分量的有效值（或幅值）之比；总谐波畸变率（THD）是指谐波总量的有效值与基波分量有效值之比。

4.交流电弧炉的谐波电流成分，主要为2、3、4、5、7次。交流电弧炉为三相不平衡的谐波电流源，还有基波负序电流注入系统，此外，三相电流的剧烈波动会母线电压的波动和闪变。

5.限制电力系统谐波的主要措施有：①增加换流装置的脉动数，②交流滤波器，③有源电力滤波器，④谐波管理。

6.闪变的主要决定因素有：①供电电压波动的幅值，②照明装置，以对白炽灯的照度波动影响最大，而且白炽灯的瓦数和额定电压等有关，③人对闪变的主观视感。

7.三相不平衡产生的原因可以归结为事故性和正常性两大类。事故性的不平衡是由于三相系统中某一相或两相出现故障所致，这种不平衡工况是系统运行所不允许的，一般由继电保护、自动装置动作切除故障元件后在短期内使系统恢复正常；正常性的不平衡则是由于系统三相元件或负荷不对称所致。

三、简答题

1.电能质量监测的作用有哪些？

答：加强公用电网电压质量的统一管理，保证电网的安全；可靠运行；对监测数据的分析，提高供电质量、减少设备故障停电时间，降低能耗；为电网的优化和事故分析提供有力依据；是面向开放的电力市场、适应竞争机制的强有力手段；进一步保障各级电网的正常用电秩序；根据不同用户对供电质量的要求，实行不同的辅助服务电价。

2.请写出谐波等值电量损失（kWh）、频率及电压偏差等值电量损失（kWh）的经验计算公式。

答：

3.请简要说明串联电抗器无功补偿电容器、无源滤波电容器补偿的优缺点。

答：串电抗器无功补补偿电容器特点：固定补偿容性无功；滤除三次谐波电流60%左右（串12%电抗器）；缺点：不适应剧烈变化非线性负荷；不能控制负序。

无源滤波电容器电容器特点：基波形成无功补偿；谐波滤波效果可达80%~90%；安全校验标准比串电抗器电容高；缺点：不适应剧烈变化非线性负荷；不能控制负序；易产生谐波谐振问题。

4.请简要分析APF与DVR的主要优缺点。

答：有源滤波装置（APF）特点：基波形成无功补偿；功率因数可达96%以上；能控制谐波；能控制负序；能控制电压波动；不产生谐波谐振问题；缺点：造价太高；尚无高压、大容量产品。动态电压恢复器（DVR）特点：能控制电压凹陷；缺点：造价太高。

5.由于不对称负荷引起的电网三相电压不平衡可以采用的技术措施有哪些？

答：（1）将不对称负荷分散到不同供电点，减少集中连接造成的不平衡度超标问题；

（2）使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡；

（3）不对称负荷接到更高电压等级供电，增大短路容量；

（4）采用平衡装置。

6.抑制电压波动与闪变的技术措施有哪些？

答：（1）静止无功补偿器（SVC）；

（2）静止无功发生器（SVG）；

（3）晶闸管投切电容器（TSC）；

（4）晶闸管相控电抗器（TCR）；

（5）饱和电抗器（SR）；

（6）矢量控制的SVC和APF等。

7.简述谐波对电力系统的危害有哪些？

答：（1）对旋转电机的危害；

（2）对变压器和电力线路的影响；

（3）谐波放大的危害；

（4）对继电保护、自动装置的干扰。

8.简要分析交流电弧炉的用电特性及其产生的谐波、三相不平衡？答：交流电弧炉在电极和固态原料之间形成极不稳定的电弧，电弧电

流不规则地波动，且三相电流大而且不平衡，呈冲击性，向固态原料提供大量的能量使其熔化，接着为包括氧化和还原过程的精炼期，电弧电流比较稳定，波动大为减小，只需供给补偿热量损失而使温度保持恒定的能量，这时三相电流小而比较平衡。由于这些特性导致，交流电弧炉在不同时期产生的电力谐波及三相不平衡情况不同，电弧炉产生的谐波主要有2、3、4、5、7次，同时是三相不平衡谐波电流源，还会向电网注入基波负序电流。

9.简单分析处理电能质量问题的一般方法和步骤？

答：（1）电能质量分析；

（2）电能质量技术监督与管理；

（3）电能质量检测与监测系统建立；

（4）电能质量的综合治理、分散治理与控制。

10.IEC与IEEE定义的电压暂降有何不同？产生暂降的主要原因是什么？

答：IEC将其定义为电压幅值下降到额定值的90%~1%，IEEE将其定义为电压幅值下降到额定值的90%~10%。

电压暂降产生的原因为：短路故障、故障自清除、电动机启停、变压器激磁等。

四、分析题

1.请分析下面两中电能质量控制技术的基本原理及各自的特点。

答：晶闸管投切电容器（TSC—SVC）特点：基波形成无功补偿；可实现谐波滤波器分组频繁投切；功率因数可达96%以上；缺点：不能控制负序；易产生谐波谐振问题。晶闸管控制电抗器（TCR—SVC）特点：基波形成无功补偿；功率因数可达96%以上；能控制谐波；能控制负序；能控制电压波动；缺点：易产生谐波谐振问题。

2.请结合您身边的电力企业或电力用户分析其对电能质量的要求，您认为应该采取的措施以及电能质量控制的意义。

答：略。

3.电能质量监测系统的特点、对测量仪器的要求以及电能质量监测

的作用。

答：加强公用电网电压质量的统一管理，保证电网的安全；系统的可靠运行；通过对监测数据的分析，提高供电质量、减少设备故障停电时间，降低能耗；为电网的优化运行和事故分析提供有力依据；是面向开放的电力市场、适应竞争机制的强有力手段；进一步保障各级电网的正常用电秩序；根据不同用户对供电质量的要求，实行不同的辅助服务电价。

4.请分析电力市场下电能质量辅助服务的含义、要求、实现的条件及技术措施。

答：略。

5.限制电力谐波的主要技术措施有哪些？请分别作简要分析。

答：限制电力系统谐波的主要措施有：

（1）增加换流装置的脉动数；

（2）交流滤波器；

（3）有源电力滤波器；

（4）谐波管理；

6.结合当前电力市场化改革，有学者提出了电能质量辅助服务市场的概念，请你根据所学电力市场、电能质量的有关知识，简要分析电能质量辅助服务的含义、要求、实现的条件、技术措施以及应该首先

解决的关键问题？

答：关键是电能质量标准、法律规范、责任划分、成本核算与回收等。（具体略）

7.电能质量是智能电网建设和发展的主要内容，试根据您对智能电网的认识，阐述改善电能质量的作用和意义。

答：电能质量直接关系到国民经济的总体利益。从技术角度讲，提供优质的电能质量是由供用电双方共同保证的。公用电网是为所有用户服务的，电力部门有责任为所有用户提供符合国家电能质量标准的电力，也要求用户像控制环境污染一样控制对电网的污染排放。电力部门在保证向用户提供优质电力的同时，还需要极力避免遭受来自用电设备产生的电力干扰，维护电网安全运行。

提高电能质量是实现电力可持续发展的重要基础。《中华人民共和国电力法》对供电企业和电力用户在电能质量方面做出了明确规定，对违反规定必须承担的相应责任做了说明：供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准，对公用供电设施引起的供电质量问题，应及时处理。电力企业未保证供电质量，给用户造成损失的，应依法承担赔偿责任。用户用电不得危害供电、扰乱供电，对危害和扰乱供电的，供电企业有权制止。情节严重的，可终止供电。因此，供电企业应重视电能质量问题，对污染源的治理必须遵循“谁污染谁治理”的原则，同时须知并非所有的电能质量问题都是由电力用户造成的，应积极应对系统自身存在的电能质量问题。