電能質量基礎知識培訓培訓人：徐翔電能質量概述無功與諧波基礎知識無功補償與諧波治理方法某移動基站諧波治理案例報告內容：一、電能質量概述(1/5)電能質量的定義：從普遍意義上講是指供電和用電質量，包括電壓、電流的穩態及暫態量值的偏差、波形畸變的程度、閃變等對用電設備造成影響的供電和用電問題。一、電能質量概述(2/5)電能質量問題：頻率問題幅度問題穩態過電壓、欠電壓及電壓波動閃變（flicker）幅度暫低（sag，dip）、暫高（swell）、短時中斷（interruption）波形和對稱度三相不對稱諧波（harmonics）暫態脈沖（impulsivetransient）暫態振蕩（oscillatorytransient）一、電能質量概述(3/5)一、電能質量概述(4/5)產生電能質量問題的原因干擾性負荷電弧爐、整流器、單相負荷及各種電源的變換設備等雷電、外力破壞配電設備故障、電容器投切、線路切換等國家標準《供電電壓允許偏差》(GB12325-1990)《電壓允許波動和閃變》(GB12326-2000)《公用電網諧波》(GB/T14549-1993)《三相電壓允許不平衡度》(GB/T15543-1995)《電力系統頻率允許偏差》(GB/T15945-1995)《暫態過電壓和瞬態過電壓》(GB/T18481-2001)一、電能質量概述(5/5)二、無功與諧波的基礎知識(1/10)無功功率無功功率只是描述了能量交換的幅度，而并不消耗功率。無功功率分為感性無功與容性無功，感性無功表現為電壓相位超前電流相位，容性無功表現為電壓相位滯后電流相位。增加額外電費根據《功率因數調整電費辦法》：功率因數標準為0.9時(大于160kVA的用戶)若功率因數大于0.9小于0.95，則每增加0.01減收0.15%的電費，大于0.95減收0.75%的電費；若功率因數小于0.9大于0.64，則每減少0.01增收0.5%的電費，如為0.8則要加收5%的電費獎的少，罰的多二、無功與諧波的基礎知識(2/10)二、無功與諧波的基礎知識(3/10)任何頻率“f”的周期信號，無論它的波形是什么，都可以作為以下的總和被表現：頻率f的正弦分量，被稱為基波（h1）有頻率的正弦分量（即基波的全倍數）被稱為諧波（hn）.dc(直流)分量（如果可用）。例：-1.5-1-0.500.511.5

=

-1.5-1-0.500.511.5

+-1.5-1-0.500.511.5諧波由非線性負載產生諧波線性負載：如果一個負載引導的電流與電源電壓有相同的波形，則它被稱為是“線性的”。這樣的電流沒有諧波分量。這樣的負載的例子：電熱器中的電阻器，穩態條件下的電感負載（電動機，變壓器等）非線性負載：如果一個負載引導的電流與電源電壓沒有相同的波形，則它被稱為是“非線性的”。這樣的電流有高諧波分量。諧波頻譜取決于負載的類型。例如開關電源，整流電源，變壓器UIUI二、無功與諧波的基礎知識(4/10)次數：諧波次數定義為諧波頻率等于基波頻率的倍數。例：對于50Hz的基波，第3次諧波的頻率是3x50=150Hz。

頻譜：

信號的頻譜是作為不同的諧波各自頻率的功能顯示它們的振幅的圖。

作為基波的％的諧波頻譜050100二、無功與諧波的基礎知識(5/10)諧波源設備：

變速傳動裝置（包括交流、直流）晶閘管控制設備固定式換流器（UPS不間斷電源）電弧爐電焊機大建筑物中的照明飽和電抗器（變壓器）二、無功與諧波的基礎知識(6/10)變速傳動裝置（交流）3相負載主要產生5，7，11，13次諧波電流電流是不穩定的圖（無電抗器）Ce1e2e3MiIIs-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5諧波電流是S=23kVATHDI=124%諧波頻譜81%H5,74%H7,42%H11,...H11H13H17H19H21H23050100H1H5H7二、無功與諧波的基礎知識(7/10)整流器等：3相負載主要產生5，7，11，13次諧波電流諧波電流是S=122kVATHDI=30%諧波頻譜28%H5,5%H7,6%H11,...圖L1ZCL2L3e1e2e3iIIs020406080100H1H5H7H11H13H17H19

二、無功與諧波的基礎知識(8/10)電焊機：單相負載有較高3次諧波含量的電流諧波電流是Is=341ATHDI=58%諧波頻譜56%H3,9%H5,9%H7,...H11H13H15020406080100H1H3H5H7H9二、無功與諧波的基礎知識(9/10)照明（熒光燈）：單相負載有較高3次諧波含量的電流諧波電流是S=22kVA諧波頻譜51%H3,11%H5,8%H9,...FLIsH11020406080100H1H3H5H7H9二、無功與諧波的基礎知識(10/10)三、無功治理與諧波治理方法(1/24)同步調相機并聯電容器靜止無功補償裝置(SVC)晶閘管控制電抗器(TCR)晶閘管投切電容器(TSC)飽和電抗器靜止無功發生器(SVG)無功治理方法介紹并聯電容器提供超前的無功補償量固定三、無功治理與諧波治理方法(2/24)通常與固定電容器配合電容器提供超前的無功TCR提供滯后的無功，大小連續可調總體上既可提供超前的無功，也可提供滯后的無功可連續動態調節晶閘管控制電抗器(TCR)三、無功治理與諧波治理方法(3/24)提供超前的無功動態投切分級調節晶閘管投切電容器(TSC)三、無功治理與諧波治理方法(4/24)靜止無功發生器(SVG)靜止無功發生器（SVG：StaticVarGenerator）的基本原理是指將自換相橋式電路通過電抗器直接并聯在電網上，適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側電流，就可以使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流，實現動態無功補償的目的。

三、無功治理與諧波治理方法(5/24)SVG的三種運行模式:三、無功治理與諧波治理方法(6/24)響應速度更快SVG響應時間：≤5ms。SVG可在極短的時間之內完成從額定容性無功功率到額定感性無功功率的相互轉換，這種無可比擬的響應速度完全可以勝任對沖擊性負荷的補償。SVG特點：安全性更高SVG運行時被控制為電流源，不存在與系統阻抗發生諧振的可能性,安全性更高。補償功能多樣化，使用同一套SVG裝置，可以實現不同的多種補償功能：補償負載無功補償負載諧波補償負載不平衡同時補償負載無功、諧波和不平衡三、無功治理與諧波治理方法(7/24)諧波含量極低SVG采用了PWM技術和多重化技術，與TCR型SVC相比，諧波含量極低，對電網不會產生二次污染。占地面積較小SVG采用直接PWM電流控制技術，其輸出電流波形和相位完全可控，SVG能夠在額定感性到額定容性的范圍內運行。由于無需大容量的電容器和電抗器做儲能元件，SVG的占地面積最大只有相同容量SVC的50%。三、無功治理與諧波治理方法(8/24)幾種無功補償方案比較：三、無功治理與諧波治理方法(9/24)諧波治理方法LC無源濾波器單調諧濾波器高通濾波器雙調諧濾波器有源電力濾波器并聯型串聯型與無源濾波器混合統一電能質量調節器－并聯型＋串聯型三、無功治理與諧波治理方法(10/24)單調諧濾波器對某一頻率的諧波呈現低阻抗，與電網阻抗形成分流的關系，使大部分該頻率的諧波流入濾波器。LC無源濾波器單調諧濾波器高通濾波器雙調諧濾波器三、無功治理與諧波治理方法(11/24)有源電力濾波器——并聯型三、無功治理與諧波治理方法(12/24)并聯型有源濾波器原理簡圖：三、無功治理與諧波治理方法(13/24)有源電力濾波器——串聯型通常用于補償電壓型的諧波源可等效為一個諧波電壓源解決電壓波形問題三、無功治理與諧波治理方法(14/24)安裝并聯型有源濾波器的非線性負載系統：IAHFActiveHarmonicFilter（有源諧波濾波器）V1I1I1+I5+I7V1Non-linearLoads（非線性負載）INLTransformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負載）EViVILI5+I7V1三、無功治理與諧波治理方法(15/24)混合型－有源濾波器和無源濾波器混合三、無功治理與諧波治理方法(16/24)統一電能質量調節器并聯型有源濾波器和串聯型有源濾波