供配电安全技术-第5讲电能质量与无功补偿.
无功补偿技术在电力系统电能质量控制中的应用
无功补偿技术在电力系统电能质量控制中的应用无功补偿技术是电力系统中一种重要的电能质量控制手段，通过对电网无功功率进行调节，能够提高电力系统的稳定性和可靠性，降低功率损耗，改善电能质量。
本文将就无功补偿技术在电力系统电能质量控制中的应用进行讨论。
一、无功补偿技术的基本原理无功补偿技术是通过调节电力系统中的无功功率来达到电能质量的控制和改善。
在电力系统中，无功功率的产生是由于电感性负载（如电动机、变压器等）所导致的。
无功补偿技术主要包括静态无功补偿装置（SVC）、静止无功发生器（STATCOM）和无功传递装置（UPFC）等多种形式。
二、无功补偿技术的应用场景1. 电力系统的电压稳定性控制无功补偿技术通过调节电力系统的无功功率，可以有效控制电网的电压稳定性。
在电力系统中，电压的波动越大，对电力设备的影响越大，甚至会导致设备的损坏。
通过无功补偿技术来稳定电网的电压，可以提高电力系统的稳定性和可靠性。
2. 电力系统的功率因数调节功率因数是衡量电力系统效率和质量的重要指标，也是电网运行的关键参数之一。
通过无功补偿技术，可以动态调节电力系统的功率因数，使其保持在合适的范围内，减少系统的功率损耗，提高能源利用率。
3. 电力系统的谐波控制电力系统中存在着各种谐波问题，如电压谐波、电流谐波等。
这些谐波会对电力设备产生损害，降低电能质量。
无功补偿技术可以通过对电力系统的无功功率进行调节，抑制谐波的生成和传播，从而改善电力系统的谐波问题。
4. 电力系统的电压波动和闪变控制电力系统中的电压波动和闪变会对电力设备产生剧烈的变动，影响设备的正常运行。
无功补偿技术可以通过调节电力系统的无功功率，控制电压的波动和闪变，从而保证电力设备的安全运行。
三、无功补偿技术的优势和存在的问题无功补偿技术在电力系统电能质量控制中具有以下优势：1. 提高电力系统的可靠性和稳定性；2. 改善电能质量，减少谐波和电压波动；3. 降低能源消耗，提高能源的利用效率。
供配电安全技术-第5讲电能质量与无功补偿
谐波次序 1 2 3 4 5
相序
+- 0 + -
正序 基次 4次 7次 10次 3n+1次 被3除余1
负序 2次 5次 8次 11次 3n+2次 被3除余2
6 789
0 +-0
零序 3次 6次 9次 12次 3n+3次 可被3整除
2019年9月3日星期二
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三、谐波：谐波的相序（4）
闪变：灯光照度不稳定造成的视感。 短时间闪变值Pst: 衡量短时间(若干分钟)内闪变强弱的一个统计量值。 长时间闪变值Plt: 由 短时间闪变值推算出，反映长时间(若干小时)闪变
强弱的量值。
电力系统公共连接点各级电压下的闪变限值
电压等级
低压
中压
高压
短时间闪变值
1.0
0.9(1.0)
0.8
使注入公用电网的谐波电流及公共连接点的 谐波电压在国标限值以内；
提高用户用电的功率因数； 使电压波动和闪变在国标限值以内； 使电压凹陷、凸起、短时中断的幅值和持续
时间在设备容许范围内。 使用户设备在电磁兼容允许范围内安全经济
运行，把对电网的干扰限制在国标限值以内。
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24）。
例如：6 波头的整流器将产生 5，7，11，13 …次谐波。
三相整流设备产生的谐波电流值可按如下公式求得：
公式中：
In = I1 / N
In = N 次谐波的电流值;I1 = 基波电流值;N = 谐波次数。
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三、谐波：谐波的种类
特性谐波： 与相关回路结构相关. 有规律的谐波次数. 谐波频率可由公式 k*p+1 ; k = 1,2,3…得到. 谐波频率呈规律性.
电能质量和无功补偿
额 定子铜损 pCu1（W） 定 转差率 s（%） 负 功率因数 cosφ 载
定子相电流（A）
AB BC CA 380 380 380
156.5
708.3
93.7
4880
683.5
4.06
0.7
A
B
C
8.8 8.8 9.4
εU=5.34% AB BC CA 380 380 350
2.5 结论 电能质量涉及国民经济各行各业和人民生活用电，优质电力可以提高用电设备效率，增
加使用寿命，减少电能损耗和生产损失，电能质量关系到电力可持续发展，也关系到国民经 济总体效益，是实现节约型社会的必要条件之一。
3 电能质量标准
3.1 电能质量国家标准 ¾ 电能质量指标国家标准 （1） 供电电压偏差（GB/T 12325—2008） （2） 电压波动和闪变（GB/T 12326—2008） （3） 公用电网谐波（GB/T 14549—1993） （4） 三相电压不平衡（GB/T 15543—2008） （5） 电力系统频率偏差（GB/T 15945—2008） （6） 暂时过电压和瞬态过电压（GB/T 18481—2001） （7） 公用电网间谐波（GB/T 24337-2009） ¾ 电能质量测量国家标准 （1） 供电系统及相连设备的谐波、谐间波的测量和测量仪器导则（GB/T 17626.7 —2008） （2） 电能质量监测设备——通用要求（GB/T 19862—2005） ¾ 相关的设备国家标准 （1） 谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）（GB 17625.1—2003） （2） 对每相额定电流≤16A 且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的 电压变化、电压波动和闪烁的限制（GB 17625.2—2007） （3） 对额定电流大于 16A 的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限 制（GB/Z 17625.3—2000）
无功补偿及电能质量标准介绍PPT教案
畸变波形下的电压、电流、功率
v1 2V1 sin(t 1 )
i1 2I1 sin(t 1 )
vH
2
h1
Vh
sin(ht
h
)
iH
2
h1
I
h
sin(ht
h
)
Pa V hIh cosh 1 cos(2ht)
h
Pq V hIh sinh sin(2ht) 2VmIn sin(mt m )sin(nt n )
2、频率偏差
系统频率的实际值和标称值之差。 1、电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0.2Hz。 当系统容量较小时，偏差限值可以放宽到±0.5Hz。
2、频率偏差的测量方法 测量电网基波频率，每次取1s、3s或10s间隔内计到的 整数周期与整数周期累计时间之比（和1s、3s或10s时 钟重叠的单个周期应丢弃）。测量时间间隔不能重叠， 每1s、3s或10s间隔应在1s、3s或10s时钟开始时计。 3、合格率的概念
无功补偿对电力系统的电能质量改善效果
无功补偿对电力系统的电能质量改善效果无功补偿是电力系统中重要的电能质量改善技术之一。
通过引入无功补偿装置，可以有效地提高电力系统的稳定性和可靠性，减少功率因数的波动，并降低线路和设备的损耗。
本文将从理论与实践两方面分析无功补偿对电力系统的电能质量改善效果。
一、无功补偿的作用机理无功补偿是通过引入容性或感性负载来补偿电力系统中的无功功率，以降低功率因数，提高电能质量。
在电力系统中，无功功率的存在会导致电压波动、电流不平衡和谐波等问题，影响系统的稳定运行。
而无功补偿装置主要采用电容器或电抗器等元件，对电流和电压进行调节，消除无功功率，从而改善电能质量。
二、无功补偿对电力系统的电能质量改善效果1. 提高功率因数稳定性无功补偿装置能够补偿电力系统中的无功功率，使功率因数维持在一个较高的稳定值。
高功率因数能够提高电能传输效率，减少线路和设备的损耗，降低能源消耗。
同时，稳定的功率因数还能提高电网的稳定性，减少电压波动和电流谐波，减轻线路的损耗和电器设备的过热情况。
2. 改善电压调节能力无功补偿装置能够在电力系统中补偿无功功率，稳定电压水平，提高电压调节能力。
在电力系统负荷波动或突变时，无功补偿装置能够及时响应，补偿系统中产生的无功功率，使电压保持在合理的范围内。
这样可以避免电压过高或过低对电器设备的损坏，确保电力供应的稳定性和可靠性。
3. 减少电流谐波无功补偿装置通过引入电容器或电抗器，能够对电流进行调节，减少谐波的产生。
电力系统中的谐波会导致电压失真、设备故障，并对系统中的其他设备产生干扰。
通过无功补偿装置的使用，可以补偿谐波电流，减少系统中的谐波水平，保证电流的纯度，提高电网的电能质量。
4. 降低线路和设备的损耗无功补偿装置能够调整电流和电压的波动，减少功率因数的波动，从而降低线路和设备的损耗。
稳定的功率因数能够减少电流的损耗，降低线路的电阻损耗和变压器的铁损耗。
同时，减少电流谐波还能减少设备的谐波损耗，延长设备的使用寿命。
供配电安全技术电能质量与无功补偿
供配电安全技术：电能质量与无功补偿引言供配电安全技术是保障电力系统稳定运行和用户用电安全的重要组成部分。
电能质量和无功补偿是供配电安全技术中的两个关键方面。
本文将重点介绍电能质量和无功补偿的概念、重要性以及相应的解决方案。
电能质量电能质量是指电力系统中提供给用户的电能与用户所需电能之间的差异。
电能质量问题主要包括电压波动、频率变动、谐波和电压暂降等。
电压波动电压波动是指供电电网中电压的瞬时变化。
电压波动通常由负载变化、短时故障和电力系统调度等因素引起。
电压波动会导致设备故障、产生电磁干扰和影响用户用电质量。
频率变动频率变动指供电电网中电压频率的瞬时变化。
频率变动通常由电力系统中的电力负荷变化或电网故障引起。
频率变动对电力设备和用户设备的稳定运行都会产生较大影响。
谐波谐波是指电力系统中除了基波（通常为50Hz或60Hz）之外的不同频率的波动。
谐波主要由非线性负载、电弧炉和电力电子设备等引起。
谐波会导致电力设备的过载、噪声干扰和通信系统的故障。
电压暂降电压暂降是指供电电网中电压在短时间内急剧下降，并在一定时间内保持低于额定值。
电压暂降通常由负荷突然变动、电力系统故障或设备开关等引起。
电压暂降会导致设备异常运行、电器设备故障和用户用电中断。
无功补偿无功补偿是指通过控制无功功率的大小和相位来提高电力系统的功率因数和电能效率。
在电力系统中，无功功率是电力的一部分，但不做有用功率转换，只在线路中产生无效电流和负载容量浪费。
无功补偿通常通过无功电容器、无功电抗器和静态无功发生器等设备实现。
这些设备可以校正电力系统的功率因数、提高电能质量、降低线路损耗、减轻设备负荷以及提高供电能力。
电能质量与无功补偿的重要性供配电安全技术中的电能质量和无功补偿对电力系统和用户用电都具有重要意义。
在电力系统中，电能质量问题会导致供电压力下降、线损增加、设备寿命缩短等问题，进而影响电网的稳定运行。
通过实施无功补偿措施，可以改善电力系统的功率因数、减少电网损耗，从而提高供电质量和可靠性。
供电技术第六章_供电系统的电能质量与无功补偿rppt课件
降低母线电压。
最大负荷时 最小负荷时
Δ U % l 1 = 1 4 5 .5
6~10kV
0 .3 8 k V
Δ U T% = 3 1
a)
Δ U % l 2 = 6 2
δu%
10
8 +7 6
4 2 0 -2 -4 -6
-8
+ 1 0 .5
THDu
UH U1
100%
THDi
IH I1
100%
谐波电压限值及谐波电流允许值的规定值可参考 GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》。
三相整流产生的谐波
三相整流设备产生的谐波电流，其谐波次数可按如下公式求 得：
公式中：
N = fn / f1 = K*P±1
N = 谐波次数； fn = 谐波电流频率 ； f1 = 基波电流频率 ； K =1，2，3，… ； P = 整流设备的波头数（6、12、24）。 例如：6 波头的整流器将产生 5，7，11，13 …次谐波。 三相整流设备产生的谐波电流值可按如下公式求得：
谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频 率的整倍数，也称为高次谐波。
系统中的主要谐波源可分为两大类：①含半导体非线性 元件的谐波源；②含电弧和铁磁非线性设备的谐波源。
如在系统和用户中存在谐波干扰，将会使系统中的电压和 电流发生畸变。供电系统中的谐波源主要是谐波电流源，谐波 电流通过电网将在电网阻抗上产生谐波电压降，从而导致谐波 电压的产生。
变 压 器 的 分 接 头 电 压 和 二 次 侧 空 载 输 出 电 压 分 别 可 表 示 为 ：
Uf (1tap%)UT1 U20U1U UTf2
无功补偿基础知识
定期检查每一路的三相补偿电流是否一致
定期检查电抗器和电容的温度 定期检查电容的外形 简单介绍无功补偿发展的趋势
占用电力设备容量，降低发、供电设备的有效利用率。
增加部分企业的电费支出，加大生产成本。
无功补偿的原理
把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路 当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释 放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换。 这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功 功率中得到补偿，而不再占用变压器的容量，这就是无功补 偿的原理。
无功补偿
基础知识
电能质量
电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。 理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压 对用户供电。同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的 幅值应大小相等、相位对称且互差120°，但由于系统中的 发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称，负荷性质多 变加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等 原因，这种理想的状态并不存在，因此产生了电网运行、电 力设备和供用电环节中的各种问题，也就产生了电能质量的 概念。围绕电能质量的含义，从不同角度理解通常包括：
电容的自愈能力
自愈式电容器采用单层聚丙烯膜做为介质，表面蒸镀了一层薄金属作为导电 电极。当施加过高的电压时，聚丙烯膜电弱点被击穿，击穿点阻抗明显降低， 流过的电流密度急剧增大，使金属化镀层产生高热， 击穿点周围的金属导体迅速蒸发逸散，形成金属镀层空白区，击穿点自动恢 复绝缘。
无功补偿的维护
巡视时应注意其三相补偿电流是否存在并相等
视在功率、有功功率、无功功率
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电压变动频度r 次/小时
电压变动d的限值 低 压、中压 高压
r≤1
1＜r ≤10 10＜r ≤100 100＜r ≤1000
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3 2 1.25
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3
2.5 1.5 1
5
一、电能质量简介：电压波动和闪变(续)
电力系统频率允许偏差：正常允许±0.2Hz，当系 统容量较小时允许±0.5Hz 。 用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超过 ±0.2Hz，根据冲击负荷性质和大小以及系统的条 件也可适当变动限值，但应保证近区电力网、发 电机组和用户的交全、稳定运行以及正常供电。
2018年11月15日星期四
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GB/T 12326-2008 电能质量 电压波动和闪变
GB/T 15543-2008 电能质量 三相电压允许不平衡度 GB/T 15945-2008 电能质量 电力系统频率允许偏差 GB/T 18481-2001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压 GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波 GB/T 24337-2009 电能质量 公用电网间谐波
用户引起的电压不平衡度允许值换算
电压不平衡度允许值一般可根据连接点的正常最小短路容量换算为相应的负序 电流值，为分析或测算依据；邻近大型旋转电机的用户，其负序电流值换算时 应考虑旋转电机的负阻抗。有关不平衡度的计算见附录B。
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一、电能质量简介－电力系统频率允许偏差
一、电能质量简介－暂时过电压和瞬态过电压
各类过电压的典型波形如下表 所示：
二、无功补偿简介：标准
1.
2.
3.
4. 5.
国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 2004； SD325-89 电力系统电压和无功电力技术导 则; DL/T 1010 高压静止无功补偿装置; GB/T 15576 低压成套无功功率补偿装置; GB 50227 并联电容器装置设计规范
电压等级 短时间闪变值 长时间闪变值
低压 1.0 0.8
中压 0.9(1.0) 0.7(0.8)
高压 0.8 0.6
注：短、长时间闪变值每次测量周期10min 、2小时；中压 括号中的值仅适用于公共连接点连接的所有用户为同电压 级的用户场合。
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一、电能质量简介－三相电压允许不平衡度
供配电安全技术
第五讲：电能质量与无功补偿
中国矿业大学信息与电气工程学院 电气安全与智能电器研究所 刘建华
目录
一、电能质量简介
二、无功补偿简介
三、谐波
四、电能质量及无功补偿治理
一、电能质量简介：内容及标准
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
GB/T 12325-2008 电能质量 供电电压允许偏差
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中国矿业大学信电学院
10ห้องสมุดไป่ตู้
一、电能质量简介－暂时过电压和瞬态过电压
交流电力系统中的电气设备，在运行中除了作用有持续工 频电压(其值不超过系统最高电压 Um,持续时间等于设计 的运行寿命)外，还受到过电压的作用。按照作用过电压 的幅值、波形及持续时间，可分为; — 暂时过电压，包括工频过电压、谐振过电压; — 瞬态过电压，包括操作(缓波前)过电压、雷电(快波 前)过电压
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一、电能质量简介： 供电电压允许偏差
电压偏差计算：
电压偏差(%)＝
实测电压－标称系统电压 100% 标称系统电压
供电电压的允许偏差： 1）35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称系 统电压的 10％；注：如供电电压上下偏差同号（均为正或负） 时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据。 2） 10kV及以下三相供电电压允许偏差为标称系统电压的± 7％ 。 3）220V单相供电电压允许偏差为标称系统电压的+7％ 、－10％ 。 4）对供电电压允许偏差有特殊要求的用户，由供用电双方协议 确定。
6 10 35 66 110
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5.0 4.0
3.0 2.0
4.0 3.2
2.4 1.6
2.0 1.6
1.2 0.8
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中国矿业大学信电学院
一、电能质量简介－公用电网谐波（续）
公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量(方均根值)不应超 过表2中规定的允许值。当公共连接点处的最小短路容量不同于基准短 路容量时，表2中的谐波电流允许值应进行换算即：各次谐波电流分量 ＝各次谐波电流允许值*(公共连接点的最小短路容量/基准短路容量)。
电压不平衡度允许值
电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2％，短时不得超过4％(取值 见附录A)。 电气设备额定工况的电压允许不平衡度和负序电流允许值仍由各自标准规定， 例如旋转电机按GB755《旋转电机基本技术要求》规定。 接于公共接点的每个用户，引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1．3％， 根据连接点的负荷状况，邻近发电机、继电保护和自动装置安全运行要求，可 作适当变动、但必须满足上条的规定。
8
一、电能质量简介－公用电网谐波
总谐波畸变率(THD)：周期性交流量中的谐波含量的方均根值与其基 波分量的方均根值之比(用百分数表示)。分为电压总谐波畸变率与电 流总谐波畸变率。 公用电网谐波电压(相电压)限值 电网标称 电压kV 电压总谐波 畸变率％ 各次谐波电压含有率％ 奇次 偶次
0.38
闪变时间t: 一个有时间量纲的值，表示电压变动的闪变影响，和波形、 幅值以及频度均有关。 闪变：灯光照度不稳定造成的视感。 短时间闪变值Pst: 衡量短时间(若干分钟)内闪变强弱的一个统计量值。 长时间闪变值Plt: 由 短时间闪变值推算出，反映长时间(若干小时)闪变 强弱的量值。
电力系统公共连接点各级电压下的闪变限值
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一、电能质量简介：电压波动和闪变
电压变动特性d(t)：电压方均根值变动的时间函数，以系统标称电压的 百分数表示。 电压变动d：电压变动特性d(t)上，相邻两个极值电压之差。 电压变动频度r：单位时间内电压变动的次数(电压由大到小或由小到 大各算一次变动)。同一方向的若干次变动，如间隔时间小于30 ms， 则算一次变动。 电压波动：电压方均根值一系列的变动或连续的改变。