电气专业论文电能质量的性能指标与改善方法_电能质量分析基础论文

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摘 要

介绍了电能质量的相关概念和术语，并对其指标进行了分类，指出不同的指标有不同的定义和应用领域；重点就国家已颁布的六个电能质量标准的主要内容作了分析；并结合实际阐述电能质量的几种改善方法与措施；无源滤波器、有源滤波器、静止型无功补偿装置，介绍了它们的基本组成和原理，这些方法可以有效地解决稳态时的电压质量问题；文章还就电能质量技术的改进与提高，提出系统化综合补偿技术是解决电能质量问题的“治本”途径，以解决动态电能质量问题。得出结论：运用FACTS和电力新技术对电能质量进行系统地综合补偿，将是电能质量问题研究与开发的方向和有效解决途径。

【关键词】：微机保护、工频变化量、反事故措施、信息系统、专业管理

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Abstract

His article recommands the defintion, term, and performance criterion of power energy quality, summaries the appliance scope and difference types of these criterions, analyzes emphasesly the main content of six national power energy quality standards that had been printsmaned, explains some methods to improve relative quality according to practical operation: Paive filter, active filter, SVC and so on , introduces their basic structure and principle, owever these measures can only solve stable voltage quality problems.his paper presents the synthesis compensation technique in order to resolve dynamic energy quality problem.It is just root approach to restrain power quality question.his article takes resonable conclusion finally: It is more effective to apply FACS and integrative compensation approach, and this is the direction to researchpower energy quality.

【Keywords】：Energy quality;SVC;Dynamic energy quality;Synthesis compensation

目 录电能质量概念........................................1 2 电能质量指标........................................1 3 电能质量标准........................................1 3.1 电压允许偏差..........................................................2 3.2 公用电网谐波..........................................................2 3.3 电压波动和闪变........................................................3 3.4 三相电压不平衡........................................................3 3.5 电网频率..............................................................3 3.6 暂时过电压和瞬态过电压................................................3电能质量污染的治理...................................4 4.1 治理的基础性工作......................................................4 4.2 SVC装置..............................................................4 4.3 无源滤波装置..........................................................5 4.4 有源滤波器............................................................5 4.5 系统化综合补偿技术....................................................5结语...............................................6 11桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸

电能质量概念

电能质量包括四个方面的相关术语和概念：电压质量(Voltagequality)即用实际电压与额定电压间的偏差(偏差含电压幅值，波形和相位的偏差)，反映供电企业向用户供给的电力是否合格；电流质量(Current quality)即对用户取用电流提出恒定频率、正弦波形要求，并使电流波形与供电电压同相位，以保证系统以高功率因数运行，这个定义有助于 电网电能质量的改善，并降低网损；供电质量(qualityofsupply)包含技术含义和非技术含义两个方面：技术含义有电压质量和供电可靠性；非技术含义是指服务质量(qualityofservice)包括供电企 业对用户投诉的反应速度和电力价格等；用电质量(qualityofconsumption)包括电流质量和非技术含义，如用户是否按时、如数缴纳电费等，它反映供用双方相互作用与影响用电方的责任和义务。

一般地，电能质量的定义：导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。这个定义简单明晰，概括了电能质量问题的成因和后果。随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题，有必要对其相关指标与改善措施作讨论和分析。电能质量指标

电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，不同的指标有不同的定义，参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类如下：

1、低频传导现象：谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流网络中的直流；

2、低频辐射现象：磁场、电场；

3、高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡瞬态；

4、高频辐射现象：磁场、电场、电磁场(连续波、瞬态)；

5、静电放电现象。

对于以上电力系统中的电磁现象，稳态现象可以利用幅值、频率、频谱、调制、缺口深度和面积来描述，非稳态现象可利用上升率、幅值、相位移、持续时间、频谱、频率、发生率、能量强度等描述。保障电能质量既是电力企业的责任，供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准；同时也是用户(拥有干扰性负荷)应尽的义务，即用户用电不得危害供电；安全用电；对各种电能质量问题应采取有效的措施加以抑制。电能质量指标国内外大多取95％概率值作为衡量依据，并需指明监测点，这些指标特点也对用电设备性能提出了相应的要求。即电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行，而且应具备承受短时超标运行的能力。电能质量标准

综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标。

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《电能质量公用电网谐波》(GB／T14529-1993)中规定了各电压等级的总谐波畸变率，各单次奇次电压含有率和各单次偶次电压含有率的限制值。

该标准还规定了电网公共连接点的谐波电流(2～25次)注入的允许值；而且同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配，以体现供配电的公正性。

3.3 电压波动和闪变

电压波动(Fluctuation)即电压方均根值一系列的变动或连续的改变；闪变(Flick)即灯光照度不稳定造成的视感，是由波动负荷，如电弧炉、轧机、电弧焊机等引起的。

《电能质量电压波动和闪变))(GBl2326-2000)是在原来标准GBl2326-1990的基础上，参考了IEC电磁兼容(EMC)标准IECTl00-3-7等修订而成的，适用于由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能人对灯闪明显感觉的场合，该标准规定了各级电压下的闪变限制值。

3.4 三相电压不平衡

《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB／T15543-1995)适用于交流额定频率为50Hz电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的PCC连接点的电压不平衡，该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2％，短时不得超过4％，每个用户不得超过1．3％。而且该标准还解释：不平衡度允许值指的是在电力系统正常运行的最小方式下负荷所引起的电压不平衡度为最大的生产(运行)周期中的实测值，例如炼钢电弧炉应在熔化期测量等。在确定三相电压允许不平衡指标时，该标准规定用95％概率值作为衡量值。即正常运行方式下不平衡度允许值，对于波动性较小的场合，应和实际测量的五次接近数值的算术平均值对比；对于波动性较大的场合，应和实际测量的95％的概率值对比；以判断是否合格。其短时允许值是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证保护和自动装置的正确动作。

3.5 电网频率

《电能质量电力系统频率允许偏差》(GB／T15945-1995)中规定：电力系统频率偏差允许值为o．2Hz，当系统容量较大时，偏差值可放宽到+0．5Hz～-0．5Hz，标准中并没有说明系统容量大小的界限，而在《全国供用电规则》中有规定：“供电局供电频率的允许偏差：电网容量在3GW及以下者为0．2Hz；电网容量在3GW以上者为0．5Hz”。实际运行中，我国务跨省电力系统频率都保持在+0．1Hz～-0．1Hz的范围内，这点在电网质量中最有保障。3.6 暂时过电压和瞬态过电压

由于开关操作或雷击等原因引起，暂时过电压与瞬态过电压是直接危及电力设备安全运行的重要原因之一，以往只是对电器设备的耐压水平进行考核，而对电网中实际产生的过电压水平则无限制。电网的过电压水平也是电能质量的一个重要指标。

《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》GB／T18481-2001标准主要根据GB311．1，按过电压的波形特点分为两大类，因为是过电压波形，幅值和持续时间决定了对设备绝缘和保护装置的影响。“暂时过电压”是指其频率为工频或某谐波频率，且在其持续时间

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4、自饱和电抗器型(SSR型)：维护较简单，运行可靠，过载能力强，响应速度快，降低闪变效果好，但其噪音大，原材料消耗大，补偿不对称电炉负荷自身产生较大谐波电流，无平衡有功负荷的能力。

4.3 无源滤波装置

该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用；由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。国际上广泛使用的滤波器种类有：各阶次单调谐滤波器、双调谐滤波器、二阶宽颇带与三阶宽频带高通滤波器等。

1、单调谐滤波器：一阶单调谐滤波器的优点是滤波效果好，结构简单；缺点是电能损耗比较大，但随着品质因数的提高而减少，同时又随谐波次数的减少而增加，而电炉正好是低次谐波，主要是2～7次，因此，基波损耗较大。二阶单调谐滤波器当品质因数在50以下时，基波损耗可减少20～50％，属节能型，滤波效果等效。三阶单调谐滤波器是损耗最小的滤波器，但组成复杂些，投资也高些，用于电弧炉系统中，2次滤波器选用三阶滤波器为好，其它次选用二阶单调谐滤波器。

2、高通(宽频带)滤波器，一般用于某次及以上次的谐波抑制。当在电弧炉等非线性负荷系统中采用时，对5次以上起滤波作用时，通过参数调整，可形成该滤波器回路对5次及以上次谐波的低阻抗通路。

4.4 有源滤波器

虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(Active PowerFliter，缩写为APF)。APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下特点：

1、不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；

2、滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；

3、具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点。

4.5 系统化综合补偿技术

近段时间提出的系统化综合补偿技术是解决电能质量问题的“治本”途径。对于稳态时的电压质量问题有许多成熟的措施加以解决；但对于动态电能质量问题，依靠传统的无功补偿和常规的滤波装置则不能有效地解决，因为诸如电压跌落(sags)、浪涌(surge)、电压脉冲(impulse)与瞬时供电中断(outage)这类电能质量问题持续的时间很短、变化很快，并且有的电能质量问题还伴随着部分甚至全部的有功损失等情形。作为FACTS(基于电力电子技术的灵活交流输电系统)技术与配电系统应用的延伸一DFACTS技术(又称Custompower技术)已成为改善电能质量的有力工具，该技术的核心器件IGCT，它比GTO具有更快的开关频率，并且关断容量已达到一定规模，因此DFACTS装置具有更快的响