电能质量概论(未开课)
电能质量基本概念PPT课件
电压骤降是最常见的电能质量问题。
Sags
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电压的骤降和骤升 – 如何 产生?
骤降: 通常由大的负载设备所产生的启动电流引起。也可能由断路器 合闸和远方故障造成。
闪 变
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基本概念与术语
瞬态：半个周波（10ms)以内 暂态：从10ms 到1min 稳态：1min以上
瞬变
----瞬态概念
骤升，骤降
----暂态概念
过电压，低电压，电压中断 ----稳态概念
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电压的骤降和骤升 – 概念?
骤降: 供电电压有效值突然降至额定电压的90%-10%(0.9 p.u.-0.1 p.u.)， 然后又恢复至正常电压，这一过程的持续时间为10ms至60s。
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瞬变 –电损?
电机温度升高。电机的温升还由于瞬变使电感性负载电流损失增加 和铜损提高而造成。实验表明，一个800周的振荡型瞬变会使铁芯 材料的能耗由0.04W/lb提高到3W/lb，能耗增加的幅度为67％。常 识也告诉我们，由于瞬变高压的冲击，多余的电能转换成热能，因 而使电机的运行温度上升。电机温度每上升一度，大约增加4%的电 耗。
在诸如IEC 61000-4-4和61000-4-5的规程中定义了一些瞬 变波形. IEEE1159定义了振荡和脉冲瞬变的区别；以及纳 秒，微秒和毫秒瞬变的区别。
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瞬变 – 如何产生?
通常情况 低频瞬变 (<500Hz) 由电容器组的投切造成的。 中频瞬变(500Hz–2kHz) 为远方闪电或电容器投切造成的行波。 高频瞬变 (>2kHz) 由线路投切，闪电感应产生的振荡或空载 变压器 (铁磁共振)引起。 非常高的频率或脉冲瞬变 (>5kHz) ，由闪电引起。
电能质量概述
遵义长征电器开关设备有限责任公司致力于电能质量综合管理和电力系统供用电安全领域相关技术的研究和应用，为客户提供电能质量监视、功率因数校正、电力谐波治理、电气火灾监控等系统解决方案，利用现代通讯和物联网技术，对服务客户电力系统的所有电气设备提供在线检测并对可能存在的故障提供预警信息，确保电力系统用电安全。
检测供电质量、掌握电能消耗状况，并依据此制订节能降耗方案提供解决方案✧电气参数测量及电能质量监视系统；✧电能量管理系统及电力自动化监控系统；✧电能质量（电力谐波与无功）检测服务；✧照明节能降耗产品。
提供功率因数校正及电力谐波治理方案✧综合电能质量调控系统✧有源及电力滤波与补偿系统✧智能电力电容器及模块化无功补偿系统✧谐波保护设备电气火灾预防性解决方案✧预防性电气火灾监控系统我们的技术服务和您的收益✧专业的技术服务专家具有多年经验，并透彻掌握电能应用、维护和管理知识。
✧无功功率补偿及功率因数调节方案提高您的电能应用效率，降低惩罚性电费损失。
✧电力谐波治理保障您用电设备的安全和设备使用效率。
✧电气火灾监视系统协助您查找电气火灾隐患，预防电气火灾发生，保障设备和生命安全。
电能质量治理对于企业的意义许多企业对无功补偿、谐波治理的节能意义认识不足，不知道为什么要装，仅仅是因为供电部门力调罚款，才不得不装。
客观地讲，无功补偿及谐波治理确实对供电部门有诸多好处，但对企业自身也有许多益处：✧电力部门对各企业的功率因数有规定的标准，如果达不到标准，要对其进行罚款，收取力率电费，功率因数提高后可以消除力率罚款电费。
✧安装无功补偿装置后电网传输的无功功率减少，这样就增加了电网的传输有功功率的能力，提高了设备利用率。
✧功率因数提高后，线路的总电流下降，线路损失和变压器有功损失会降低，可以减少一部分动力电费。
✧功率因数提高后，线路的总电流下降，线路的电压降减小，从而改善了电压质量。
✧在变压器出力不够时，安装无功补偿装置，提高功率因数可使变压器的带载能力增强。
电能质量概论
1. 电能质量的定义
“电能质量”是“任何明显引起电压、电流或频率偏移并由此导 致用户装置故障或误动作的电能问题” “电能质量”定义为“供电装置正常工作情况下不中断和干扰用 户使用电力的物理特性” “电能质量”定义为“满足电子装置的运行条件，并能够以一种 与主布线系统及其它相关装置相协调的方式驱动、保护电子装置”
谐波次数为12k±1，最低次谐波为11次，三重 化二次侧绕组为200、 00 、 -200 ，四重化为150 、 00 、 -150 、 -300
谐波抑制技术
2.功率因数校正技术（PFC）
P UI1 cos1 I1 l cos1 n cos1 S UI I
其中：ν---基波因数 cosφ1 ---基波功率因数
为正弦波、电流波形为非正弦波的情况.
非正弦电路的有功功率
设正弦波电压有效值为U，畸变电流有效值为I，基波电流
有效值及与电压的相位差分别为I1和j 1。 有功功率为：P=U I1 cosj1
功率因数为：
P UI1 cos j1 I1 l cos j1 n cos j1 S UI I
二、谐波与无功
1、谐波的概念与分析
在供用电系统中，通常总是希望交流的电压、电流为正弦波形
u (t ) 2U sin(t )
U----电压有效值 ---初相角
主讲：陈乐柱
Email:chenlezhu@
非正弦电压的傅里叶级数分析：
u (t） a0 (an cos nt bn sin nt )
四、谐波干扰的抑制技术
多脉冲整流、多重化技术 用可关断电力电子器件和PWM技术减少谐波 干扰 无源功率滤波技术 有源功率滤波技术 混合功率滤波技术
电能质量及其控制基本技术概述(PPT 67页)
1.3 改善电能质量的意义
❖ 电能质量关系到国民经济的总体效益。 ❖ 从技术角度讲，提供优质电能质量是由供用电
双方共同保证的。 ❖ 提高电能质量是实现电力可持续发展的重要基
础。 ❖ 提高电能质量有许多工作要做。
授课提纲
1
电能质量的基本概念
2
系统中电能质量实例
3
电能质量的预防维护
4
问与答
案例1
1、2011年2月24日,甘肃中电酒泉风电公司桥西第一风电 场35B开关间隔C相电缆头故障绝缘击穿，造成三相短 路，导致包括桥西第一风电场在内的10座风电场中274 台风电机组因无低压穿越能力在系统电压暂降时脱网 。风机脱网后，风电场无功补偿装置不具备自动投切 功能，系统无功过剩，电压迅速升高，引起300台风电 机组电压保护动作。事故过程中还有24台风机因频率 越限保护动作。本次事故脱网风电机组598台，损失出 力840.43MW，占事故前酒泉地区风电出力的54.4％， 造成西北电网主网频率由事故前的50.034Hz降至最低 49.854Hz。
1.2 对电能质量认识过程
❖ 90年代以来，计算机、信息技术迅速发展，对 电能质量的要求越来越高。
❖ 电压凹陷（Sag、Dip）问题已经成为当前电能 质量中最突出的问题。
纺织业
塑料业
玻璃业
相关行业发生单次暂
行 业
降造成的经济损失数
类 型
造纸业
量级图
钢铁业
半导体业
1000
10000
100000
1000000
1.1 什么是电能质量
❖ 电能质量的IEEE定义： ❖ 导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电
流或频率偏差，其内容涉及频率偏差、电压偏 差、电磁暂态、供电可靠性、波形失真、三相 不平衡以及电压波动、闪变等。 ❖ 可见电能质量的概念非常广泛，对电能质量的 认识正在进一步加深。
第一章电能质量绪论
第一章电能质量绪论1.信息社会对供电系统运行可靠性、电能质量提出哪些新的要求？答：现代信息社会由于出现了一系列电能质量的新问题，所以，对电能质量提出了如下要求：1）如何深入理解现代电能质量问题2）如何把提高电能质量与增强竞争意识、电力市场占有率联系起来3）如何从技术、经济和运行管理等方面加大力度，保证优质供电，以最小程度减小对现代工业企业和重要电力用户的影响。
2.现代电力系统出现了哪些电能质量新问题？答：一方面，随着工业规模的扩大和科学技术的发展，越来越多的用户采用了性能好、效率高，但是对电源特性变化敏感的高科技设备，电力用户对电能质量的要求不断提高。
与此同时，新型的电气设备的投入，会向电力系统注入各种电磁干扰，对电力系统的安全运行和用电设备的正常工作造成的危害和影响也不断增加。
由于电能质量下降所引起的损失越来越严重。
传统的将电能“如数”的传输给电力用户，并且保证连续供电的要求已经不能够满足现代电力系统的要求，提高电能质量已经成为保证现代电力系统安全稳定运行的基本要求。
另一方面，由于电力行业的改革，发电与输配电体制分离、电能按质按量论价、电力网逐步实行商业化运营与市场交易。
最大限度的满足用户对用电量的需求和对不同电能形态变换的需要已经成为工业发达地区电力系统面临的新问题。
这些变化大大推动了电能质量标准化的进程和对供电质量的监督与管理。
当代电力系统的发展，赋予了电能质量新的内涵和意义。
3.电能质量日益引起电力部门和电力用户的普遍关注，主要原因有哪些？答：随着工业规模的扩大和科学技术的发展，越来越多的用户采用了性能好、效率高，但是对电源特性变化敏感的高科技设备，电力用户对电能质量的要求不断提高。
与此同时，新型的带有非线性化和时变化的电气设备的投入，会向电力系统注入各种电磁干扰，对电力系统的安全运行和用电设备的正常工作造成的危害和影响也不断增加。
由于电能质量下降所引起的损失越来越严重。
所以电能质量日益引起电力部门和电力用户的普遍关注。
研究生《电能质量》课程教学大纲
《电能质量》课程教学大纲课程性质：电力系统及其自动化专业工学硕士、工程硕士研究生课程。
使用教材：《电力系统谐波技术》上海交通大学出版社出版，1998年，程浩忠编著《电力系统电压》，中国电力出版社，1998年，马维新，编著《电力系统频率》，中国电力出版社，1998年，蔡吩，编著《电力系统波动与闪变》，中国电力出版社，1998年，，编著《电力系统的三相不平衡》，中国电力出版社，1998年，林海雪，编著学时：36，学分：2，开课时间：秋季。
预修课程：电力系统稳态分析、电力系统暂态分析、电气工程基础等。
主讲教师：程浩忠教授课程内容为：本课程论述了有关电能质量问题。
全部课程内容分为5篇，分别为：《电力系统电压》，《电力系统频率》，《电力系统谐波技术》《电力系统波动与闪变》，《电力系统的三相不平衡》。
第1篇：电力系统电压中讲述国家标准GB/T 12325－90，电压与无功问题；第2篇：电力系统频率中讲述国家标准GB/T 15945－1995 电力系统频率允许偏差的标准，国内外频率偏差的标准、规定、确定等；第3篇：电力系统谐波技术，内容共分十章加以阐述，分别概括论述了电力系统谐波的基本概念，电力系统非正弦波形的分析方法，电力系统谐波的来源，电力系统谐波潮流计算，电力系统谐波测量技术，谐波对电网的影响和危害，电力系统谐波的抑制，交流滤波器及其参数选择，谐波与无功补偿，电力系统谐波的标准及其管理等。
第4篇：电压波动与闪变中讲述国家标准GB/T15945－1995 电压波动允许偏差的标准，国内外电压波动的标准、规定、确定等；闪变的标准及其治理措施。
第5篇：电力系统的三相不平衡讲述国家标准GB/T 15543－1995三相电压允许不平衡度，三相不平衡的标准、测量、规定、确定、措施等。
详细内容为：第 1篇：电力系统电压国家标准GB/T 12325－90电压与无功问题第2篇：电力系统频率国家标准GB/T 15945－1995电力系统频率允许偏差的标准国内外频率偏差的标准、规定、确定等第3篇：电力系统谐波技术0前言1电力系统谐波的基本概念1.1电力系统中非正弦波形的出现1.2谐波的含义和性质1.3非正弦波形的有效值和畸变率1.4特征谐波和非特征谐波1.5谐波和非谐波1.6谐波计算的等值电路参数2电力系统非正弦波形的分析方法2.1非正弦波形及其频域分解2.2非正弦电路的电压和电流2.3非正弦电路的功率和功率因数2.4非正弦波形的时域分析3电力系统谐波的来源3.1发电机和电动机3.2变压器和电抗器3.3电弧对非线性伏安特性形成的高次谐波3.4换流装置3.5电力机车3.6家用电器4电力系统谐波潮流计算4.1电网各元件等值电路的谐波参数4.2对称系统的谐波潮流计算4.3不对称系统谐波潮流的序分量分析4.4不对称系统的谐波潮流计算4.5谐波潮流的简化计算法5电力系统谐波测量技术5.1概述5.2非正弦周期信号的采样5.3非正弦波形下常用电量的测量5.4SXF1型双三相谐波分析仪5.5谐波阻抗的测量5.6对电流互惑器、电压互惑器的要求6谐波对电网的影响和危害6.1谐波对电网络的影响6.2谐波对高压设备的影响6.3谐波对低压用电设备的影响6.4谐波对继电保护的影响和危害6.5谐波对远动自动装置的影响6.6谐波对通迅线路的干扰7电力系统谐波的抑制7.1减少谐波源的谐波含量7.2在电容器回路串接电抗器7.3安装交流滤波器7.4有源滤波器7.5加大供电系统容量和合理选择供电电压7.6相数倍增法7.7电力机车谐波的抑制措施8交流滤波装置及其参数选择8.1滤波装置的结构、接线方式及滤波方案的确定8.2滤波器的滤波效益8.3单调谐滤波器8.4高通滤波器8.5系统谐波阻抗及其统计分析8.6系统等值谐波阻抗对滤波效益及其参数选择的影响8.7滤波装置参数选择的条件8.8单调谐滤波器的参数选择8.9高通滤波器的参数选择8.10交流滤波装置参数选择的设计流程9谐波与无功补偿9.1具有饱和电抗器的补偿器9.2具有可控硅控制电抗器的补偿器9.3具有可控硅控制电抗器枛变压器的补偿器9.4具有可控硅投切电容器的补偿器9.5具有可控硅控制电抗器和可控硅投切电容器的补偿器9.6静止补偿器中谐波的产生9.7谐波对并联电容器的影响9.8电容器组的谐波过载能力9.9电容器对系统谐波阻抗的影响9.10并联电容器对谐波电流的放大作用9.11电容器的无功补偿方案10电力系统谐波的标准及其管理10.1国外的谐波标准10.2公用电网谐波管理标准10.3家用和低压电器的谐波限制标准10.4电力系统谐波的管理10.5电力系统谐波的监测第4篇：电压波动与闪变国家标准GB/T 15945－1995电压波动允许偏差的标准国内外电压波动的标准、规定、确定等闪变的标准及其治理措施第5篇：电力系统的三相不平衡国家标准GB/T 15543－1995三相电压允许不平衡度三相不平衡的标准、测量、规定、确定、措施等学时安排为：实验环节：电力系统谐波测量技术及其实验 2学时。
电能质量概论现象分类与基本描述课件
统计监测法
对电网运行状态进行统计 和分析，评估电能质量的 总体水平。
扰动监测法
监测电网中的电压波动、 骤降、中断等扰动事件， 评估其对敏感负荷的影响 。
电能质量评估指标
频率偏差
衡量电网频率偏离 额定频率的程度。
电压波动
反映电压短时间内 的快速变化。
电压偏差
衡量电压偏离额定 电压的程度。
谐波
反映电流波形畸变 的程度。
总结词
电能质量的影响因素主要包括电力电子设备、可再生能源、电网结构和负荷特性等。
详细描述
随着电力电子设备和可再生能源的广泛应用，非线性负荷和分布式电源的大量接入，对电能质量造成了一定的影 响。此外，电网结构和负荷特性的变化也会对电能质量产生影响。了解和掌握这些影响因素有助于采取有效的措 施来提高电能质量。
总结词
建立用户反馈机制，及时处理用户投诉和反馈。
详细描述
建立用户反馈机制，收集用户对电能质量的意见和建议 ，及时处理用户投诉和反馈，不断改进和优化电能质量 。
总结词
优化发电设备，提高发电效率，减少谐波和电 压波动。
01
总结词
推广可再生能源，减少化石能源的使 用。
03
总结词
加强发电设备的维护和检修。
05
02
详细描述
通过改进发电设备的控制策略，提高设备的 运行稳定性，减少电压和电流的谐波成分， 降低电压波动和闪变。
04
详细描述
利用风能、太阳能等可再生能源替代 化石能源，降低能源转换过程中的谐 波产生，提高电能质量。
06
详细描述
定期对发电设备进行维护和检修，确保设备的 正常运行，及时发现并解决潜在问题，防止设 备故障对电能质量的影响。
电能质量讲座
八、电力系统三相不平衡
2、三相电压不对称度的允许值 电能质量 三相电压允许不平衡度 （GB/T15543-2008)
– 正常允许2%，短时不超过4% – 每个用户一般不得超过1.3%
八、电力系统三相不平衡
3、三相不平衡产生的原因
• 供电环节不平衡（系统阻抗） • 用电环节不平衡（电气化铁路、电 弧炉）
指标的评估往往是概率统计的结果。
电能质量特征 2
◆电能质量作用的相关性：
电能不易大量储存，其生产、输送、分配和转换过 程直至消耗几乎是同时进行的。当电力系统处于不同运 行状态时，电能质量一旦超标，相关的配电网络和用设 备都会受到不同程度的影响，很显然，在系统运行过中 劣质电能是不可能更换的。 有些情况下，引起电能质量下降的原因是多方面的， 系统中的某一实体，往往既可能是电能质量的破坏者， 同时也是劣质电能的受害者。
INTERRUPTIONS
陷波
NOTCHES
暂升
SWELLS
波动
FLUCTUATIONS
瞬变
TRANSIENTS
频率
FREQUENCY DEVIATIONS
三、电能质量的含义
• • • • 电压质量 电流质量 供电质量 用电质量
四、电能质量的特点
• • • • • • 动态性 相关性 传播性 潜在性 复杂性 整体性
八、电力系统三相不平衡
1、三相电压不对称度的概念
三相电压不对称的程度通常用三相电压不对称度来表示，它表示三相 系统的电压正序分量与电压负序分量的均方根值百分比。即：
U
式中 U
U
U 100% U
——三相电压正序分量的均方根值； ——三相电压负序分量的均方很值；
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«电能质量概论»课程教学大纲
课程编号: 00200540
课程名称：电能质量概论
英文名称：Introduction to Power Quality
总 学 时：24学时
总 学 分：1.5学分
适用对象: 电力工程各专业方向选修
先修课程：电力系统分析，数字信号处理，电力电子技术等。
一、课程性质、目的和任务
本课程是电气工程及其自动化专业选修课。
主要讲授电能质量的基本概念，供电系统电压偏差、电压波动与闪变、供电系统高次谐波、电压暂降和中断、三相不平衡等电能质量问题的产生原因，以及这些电能质量问题的检测、控制和管理等方面的基本知识。
二、教学的基本要求
1、了解电能质量的概念、定义、术语和分类方法；
2、掌握电压偏差、频率偏差、三相不平衡等传统电能质量问题的产生原因；
3、了解电压波动与闪变的概念、危害和基本分析方法；了解电压波动与闪变的测量方法和电弧炉特性分析等内容；
4、了解电压暂降和中断的起因、影响和评估方法，各种短路起障引起的电压暂降幅值、临界距离和电动机启动的电压暂的分析方法；
5、掌握形波畸变概念、影响和危害，典型谐波源谐波产的谐波，了解谐波振谐、谐波放大的基本概念；
6、了解、掌握电能质量监督与管理的要求和方法，以及各种电能质量治理的基本方法；
三、教学的基本内容
1、绪论。
讲述电能质量的概念、定义、术语；以及IEC和IEEE对电磁干扰现象分类。
2、传统电能质量分析与改善措施。
讲述电压偏差、频率偏差和供电中断等传统电能质量问题的产生原因和改善措施。
3、电压波动与闪变。
讲述电压波动与闪变的概念、危害和基本分析方法，以及闪变测量、评估方法和电弧炉负荷用电分析等内容。
4、电压暂降与短时中断。
讲述电压暂降与短时中断的起因、影响和评估方法，以及各种短路起障引起的电压暂降幅值、临界距离的计算等内容。
5、波形畸变与高次谐波。
讲述波形畸变的概念、影响和危害，供电系统典型谐波源的谐波，谐波振谐、谐波放大的基本概念和防治措施等内容。
6、电能质量控制技术。
讲述电能质量监督与管理的要求和电能质量治理基本技术。
四、各教学环节学时分配（建议）
五、推荐教材和教学参考书
教 材：《电能质量分析与控制》，肖湘宁主编，中国电力出版社，2003年版。
参考书：《电能质量技术丛书（五册）》，中国电力出版社，1998年版。
六、补充说明
大纲执笔者：刘连光
大纲校对者：于晗
大纲审核者：徐明荣。