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1、电能电能(dinnng)质量产品技术交质量产品技术交流流 上海卓能电气上海卓能电气(dinq)有限公有限公司司 吴志光吴志光 第一页，共87页。上海卓能电气上海卓能电气(dinq)(dinq)公司简介公司简介n 上海卓能电气有限公司是专业从事电能质量产品研发、生产、销售和服务为一体的民营高科技企业，是电能质量整体解决方案一流提供商。公司依托上海交通大学在电能质量控制领域20多年的技术积累、深厚的技术底蕴和国内的领先地位，以“打造电能质量行业第一品牌”为发展目标，拥有了具有自主知识产权的先进核心技术，建立了科学、完善的现代管理体制，现已成为国内电能质量行业技术领先厂家。n 目前，公司产品涵盖有源
2、电力滤波器、无源电力滤波器、混合型滤波补偿装置、FC、SVC等谐波治理及相关电能质量产品全面解决方案,并提供设计、制造、销售、维修、技术咨询等一条龙服务。公司在电力节能、高低压电力滤波补偿、谐波电网公害的检测、分析、治理方面具有独特技术的优势(yush)。公司营销和服务网络遍及全国，产品广泛应用于电力、钢铁、汽车、造船、通讯、矿山、石油、化工、轨道交通、医院、精密机械加工等领域。第二页，共87页。公司生产(shngchn)基地第三页，共87页。上海卓能电气有限公司上海卓能电气有限公司(yu xin (yu xin n s)n s)产品系列产品系列n1 1、ZN-APF ZN-APF 有源电力滤
3、波装置有源电力滤波装置n2 2、ZN-TSF ZN-TSF 低压动态无功补偿及谐波治理低压动态无功补偿及谐波治理(zhl)(zhl)成套装置成套装置n3 3、ZN-SVC ZN-SVC 高压动态无功补偿及谐波治理高压动态无功补偿及谐波治理(zhl)(zhl)成套装置成套装置n4 4、ZN-FC ZN-FC 高压无功补偿滤波成套装置高压无功补偿滤波成套装置n5 5、ZN-TBB ZN-TBB 高压线路无功补偿成套装置高压线路无功补偿成套装置n6 6、ZN-MK ZN-MK 低压无功补偿成套装置低压无功补偿成套装置第四页，共87页。什么什么(shn me)是电能质量是电能质量 1、电能质量是衡量供
4、电方为用电客户供应的电力是否符合要求，以及用电客户对供电方电网是否造成污染的指标体系，它直接影响着供、用电双方的安全性、可靠性和经济性。 2、电能质量一般是指电压、电流(dinli)的副值、频率、波形等参量和国际或国内规定值得偏差。 第五页，共87页。电能质量电能质量(zhling)的内容的内容1 1、公用电网谐波污染、公用电网谐波污染(wrn)(wrn)2 2、电压偏差、电压偏差3 3、频率偏差、频率偏差4 4、三相电压不平衡、三相电压不平衡5 5、电压波动与闪变、电压波动与闪变第六页，共87页。什么(shn me)叫无功？电源能量电源能量(nngling)(nngling)与感性负载线圈中
5、磁场与感性负载线圈中磁场能量能量(nngling)(nngling)或容性负载电容中的电场能或容性负载电容中的电场能量量(nngling)(nngling)之间进行着可逆的能量之间进行着可逆的能量(nngling)(nngling)交换而占有的电网容量叫无功，交换而占有的电网容量叫无功，无功功率无功功率 表达式如下：表达式如下： 式中无功量式中无功量 的单位为的单位为VarVar（乏），线电压（乏），线电压的单位为的单位为V V（伏），视在电流（伏），视在电流I I单位为单位为A A（安）。（安）。sinUIQ QQ第七页，共87页。无功(w n)电流示意图1、红色部分为有功(yu n)电流
6、2、蓝色部分为无功电流有功有功(yu n)电流电流无功电流无功电流第八页，共87页。什么(shn me)是无功功率n所谓无功功率通俗地讲就是不消耗电能的用电设备所消耗的功率。比如把一只电容器所谓无功功率通俗地讲就是不消耗电能的用电设备所消耗的功率。比如把一只电容器接入交流电路中，电路就会对电容器进行充放电，这样就引成电流，充电时电容器畜接入交流电路中，电路就会对电容器进行充放电，这样就引成电流，充电时电容器畜存电能，放电时电容器把电能又还给电源，这样电容器这个用电设备本身并不消耗电存电能，放电时电容器把电能又还给电源，这样电容器这个用电设备本身并不消耗电能，然而它却有功率（功率等于电压乖以电流
7、强度），这就是无功功率，电容器虽然能，然而它却有功率（功率等于电压乖以电流强度），这就是无功功率，电容器虽然不消耗电能，但是因为有电流，所以电力线路上会消耗电能（电线都有电阻），对供不消耗电能，但是因为有电流，所以电力线路上会消耗电能（电线都有电阻），对供电的电源变压器来说更是一种负担，因为变压器的容量（它能提供的功率）是有限的，电的电源变压器来说更是一种负担，因为变压器的容量（它能提供的功率）是有限的，无功功率会占用变压器的容量，使正常供电受到限止。同样，把一只电感器接入交流无功功率会占用变压器的容量，使正常供电受到限止。同样，把一只电感器接入交流电路，也会产生无功功率。不过电容器使电流相位
8、超前，而电感器使电流相位滞后，电路，也会产生无功功率。不过电容器使电流相位超前，而电感器使电流相位滞后，它们的作用正好相反，可以相互抵消。一般的用电设备都是电感性的，如工厂里的电它们的作用正好相反，可以相互抵消。一般的用电设备都是电感性的，如工厂里的电动机，它会产生感性无功功率，不但使电力线白白消耗电能，增加电力线路的负担，动机，它会产生感性无功功率，不但使电力线白白消耗电能，增加电力线路的负担，更是白白占用电源变压器的容量，是非常有害的。这时在电动机上并联电容器，使感更是白白占用电源变压器的容量，是非常有害的。这时在电动机上并联电容器，使感性负载与容性负载的作用相互抵消，这对电力线路和变压器
9、来说就没有无功功率的影性负载与容性负载的作用相互抵消，这对电力线路和变压器来说就没有无功功率的影响响(yngxing)(yngxing)了。无功补偿装置说白了就是配套的电容器（由许多只电容器并联而了。无功补偿装置说白了就是配套的电容器（由许多只电容器并联而成），它由自动控制设备自动接入电路，既不会补偿不足，也不会补偿过头。成），它由自动控制设备自动接入电路，既不会补偿不足，也不会补偿过头。 第九页，共87页。无功(w n)及分类 1 1、感性无功：电流、感性无功：电流(dinli)(dinli)矢量滞后电压矢量矢量滞后电压矢量9090度，度，如：电动机、变压器线圈、晶闸管变流设备等；如：电动机
10、、变压器线圈、晶闸管变流设备等；2 2、容性无功：电流、容性无功：电流(dinli)(dinli)矢量超前电压矢量矢量超前电压矢量9090度，度，如：电容器、电缆输配电线路、电力电子超前控如：电容器、电缆输配电线路、电力电子超前控制设备等；制设备等；3 3、基波无功：与电源频率相等的无功；、基波无功：与电源频率相等的无功；4 4、谐波无功：与电源频率不相等的无功。、谐波无功：与电源频率不相等的无功。第十页，共87页。什么什么(shn me)(shn me)是无功补偿？是无功补偿？ 谐波无功使电网受到污染，甚至会引起电谐波无功使电网受到污染，甚至会引起电网振荡网振荡颠覆。颠覆。第十一页，共87页
11、。解决方案解决方案n 无功(w n)补偿示意图电网负载用户用户(yngh)(yngh)终端无功就终端无功就地补偿地补偿第十二页，共87页。n显著(xinzh)提高配网出力 有功有功(yu n)无功无功(w n)可利用空间可利用空间第十三页，共87页。什么什么(shn me)(shn me)是动态无功补偿？是动态无功补偿？ 第十四页，共87页。进行进行(jnxng)(jnxng)就地动补的意义是什就地动补的意义是什么？么？ 第十五页，共87页。就地动补的有功就地动补的有功(yu n)(yu n)节能是什么？节能是什么？ 第十六页，共87页。使用使用(shyng)(shyng)就地动补后线路损耗的
12、节就地动补后线路损耗的节能比能比补偿后视在电流补偿后视在电流(dinli)(dinli)的平方与补偿前视在电流的平方与补偿前视在电流(dinli)(dinli)的的平方之比。平方之比。 即：即：I22rI22r：I12rI12r 式中式中 I1 I1 为补偿前视在电流为补偿前视在电流(dinli)(dinli)，I2 I2 为补偿后视为补偿后视 在电流在电流(dinli)(dinli)， r r为供配电设备线路电阻之和。为供配电设备线路电阻之和。第十七页，共87页。动补与静补的主要动补与静补的主要(zhyo)(zhyo)区别及优点区别及优点静补投切速度慢，不适合负载变化静补投切速度慢，不适合负
13、载变化(binhu)(binhu)频繁的场合，容易产生欠补或者过补偿，造成频繁的场合，容易产生欠补或者过补偿，造成电网电压波动，损坏用电设备；并且有触点投电网电压波动，损坏用电设备；并且有触点投切设备寿命短，噪声大，维护量大，影响电容切设备寿命短，噪声大，维护量大，影响电容器使用寿命。器使用寿命。动补可对任何负载情况进行实时快速补偿，并动补可对任何负载情况进行实时快速补偿，并有稳定电网电压功能，提高电网质量，无触点有稳定电网电压功能，提高电网质量，无触点零电流投切技术增加了电容器使用寿命，同时零电流投切技术增加了电容器使用寿命，同时具备治理谐波的功能。具备治理谐波的功能。 第十八页，共87页。
14、什么什么(shn me)(shn me)是谐波？是谐波？ 造成电网颠覆的严重事故。造成电网颠覆的严重事故。第十九页，共87页。谐波谐波(xi b)的概念的概念 周期性非正弦波可以利用傅立叶级数分解(fnji)为基波和谐波两部分。 基波f1指频率为F（中国为50Hz）的正弦波 谐波fn指频率为F正整数倍的正弦波谐波次数n谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1)基波基波 与与 三次三次(sn c)谐波谐波基波基波 与与 五次谐波五次谐波第二十页，共87页。谐波谐波(xi b)的产生的产生n当正弦波电压施加在非线性负载上时，电流就畸变为非正弦波，非正弦波电n流在电网阻抗上产生(chnshng)压降
15、，会使电压波形也变为非正弦波。第二十一页，共87页。谐波谐波(xi b)(xi b)的危害的危害 谐波电流和谐波电压的出现对公用电网是一谐波电流和谐波电压的出现对公用电网是一种污染，同时它使用电设备所处的环境恶化，种污染，同时它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的通讯系统和公用电网以外的设备造也对周围的通讯系统和公用电网以外的设备造成危害。其中对设备寿命和线损的影响是逐渐成危害。其中对设备寿命和线损的影响是逐渐积累其效应的慢过程，一般在一定时期后才暴积累其效应的慢过程，一般在一定时期后才暴露，因此露，因此(ync)(ync)很多问题并不能及早被发现。很多问题并不能及早被发现。 近年来，各种电力
16、电子装置的迅速普及使公近年来，各种电力电子装置的迅速普及使公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性也逐渐引起人们的注意。以下进行详细说明：也逐渐引起人们的注意。以下进行详细说明：第二十二页，共87页。谐波谐波(xi b)(xi b)的具体影响的具体影响n谐波对电网的影响谐波对电网的影响n对旋转电机影响对旋转电机影响n对变压器的影响对变压器的影响n对电容器组的影响对电容器组的影响n并联并联(bnglin)(bnglin)电容器对谐波的放大电容器对谐波的放大n其它影响其它影响第
17、二十三页，共87页。谐波对电网谐波对电网(dinwng)(dinwng)的影响的影响n谐波电流在电网中的流动会在线路上产生有功谐波电流在电网中的流动会在线路上产生有功功率损耗，虽然谐波电流与基波电流相比所占功率损耗，虽然谐波电流与基波电流相比所占比例不大，但谐波频率高，导线的趋肤效应使比例不大，但谐波频率高，导线的趋肤效应使谐波电阻比基波电阻增加很多，因此谐波引起谐波电阻比基波电阻增加很多，因此谐波引起的附加线路损耗增大，增大线损，降低安全。的附加线路损耗增大，增大线损，降低安全。n对于采用电缆的输电系统，谐波除了引起附加对于采用电缆的输电系统，谐波除了引起附加损耗外，还可以使电压波形损耗外，
18、还可以使电压波形(b xn)(b xn)出现尖出现尖峰，加速电缆绝缘老化，使温升增高，缩短了峰，加速电缆绝缘老化，使温升增高，缩短了电缆的使用寿命。电缆的使用寿命。第二十四页，共87页。对旋转电机对旋转电机(dinj)(dinj)影响影响n由于由于(yuy)(yuy)趋肤效应使电机的转子绕组过热，趋肤效应使电机的转子绕组过热，危及绝缘危及绝缘n谐波引起机械振动、噪声、谐波过电压谐波引起机械振动、噪声、谐波过电压第二十五页，共87页。对变压器的影响对变压器的影响(yngxing)(yngxing)n谐波电流流入变压器，增加了变压器的铜损和谐波电流流入变压器，增加了变压器的铜损和铁损，随着频率的提
19、高，趋肤效应更加铁损，随着频率的提高，趋肤效应更加(gnji)(gnji)严重，铁损也更大。有可能引起变压严重，铁损也更大。有可能引起变压器的局部严重过热。器的局部严重过热。 n当发生谐振时，会使铁心严重饱和，励磁中的当发生谐振时，会使铁心严重饱和，励磁中的谐波电流会大大增加。谐波电流会大大增加。n引起变压器的噪声引起变压器的噪声第二十六页，共87页。对电容器组的影响对电容器组的影响(yngxing)(yngxing)n谐波电流叠加在电容器的基波电流上，使电容器谐波电流叠加在电容器的基波电流上，使电容器电流有效值增大，温升增高，甚至引起过热而降电流有效值增大，温升增高，甚至引起过热而降低电容器
20、的使用寿命或使电容器损坏。低电容器的使用寿命或使电容器损坏。n谐波电压谐波电压(diny)(diny)叠加在电容器基波电压叠加在电容器基波电压(diny)(diny)上，不仅使电容器电压上，不仅使电容器电压(diny)(diny)有效值有效值增大，并可能使电压增大，并可能使电压(diny)(diny)峰值大大增加，使峰值大大增加，使电容器运行中发生的局部放电不能熄灭。这往往电容器运行中发生的局部放电不能熄灭。这往往是使电容器损坏的一个主要原因。是使电容器损坏的一个主要原因。第二十七页，共87页。并联并联(bnglin)(bnglin)电容器对谐波的放电容器对谐波的放大：大： 在工频频率下，电容
21、器的容抗比系统的感抗大在工频频率下，电容器的容抗比系统的感抗大得多，不会产生谐振。但对谐波频率而言，系得多，不会产生谐振。但对谐波频率而言，系统感抗大大增加而容抗大大减小，达到谐振条统感抗大大增加而容抗大大减小，达到谐振条件，就可能产生并联谐振或串联谐振。使谐波件，就可能产生并联谐振或串联谐振。使谐波电流（谐波电压）放大几倍甚至数十倍。无功电流（谐波电压）放大几倍甚至数十倍。无功功率补偿装置（电容器直接补偿）投入后，一功率补偿装置（电容器直接补偿）投入后，一些供电设备中的电器件（包括变压器、电抗器、些供电设备中的电器件（包括变压器、电抗器、电容器、自动开关电容器、自动开关(z dn ki un
22、)(z dn ki un)、接触器、接触器、继电器）经常损坏，这就是谐波电流被电容器继电器）经常损坏，这就是谐波电流被电容器直接补偿引起的谐波放大后而造成的。直接补偿引起的谐波放大后而造成的。第二十八页，共87页。其它(qt)影响1 1、对开关设备的影响：使开关设备的遮断、对开关设备的影响：使开关设备的遮断(zh (zh dun)dun)能力能力 降低，延缓甚至阻碍熄弧降低，延缓甚至阻碍熄弧2 2、导致继电保护和自动装置的误动作、导致继电保护和自动装置的误动作3 3、使电气测量仪表不准确、使电气测量仪表不准确4 4、对邻近的通信系统产生干扰、对邻近的通信系统产生干扰第二十九页，共87页。谐波治
23、理措施谐波治理措施(cush)简介简介nLCLC滤波器滤波器在谐波源附近安装若干单调谐及高通滤波支路，以吸收谐在谐波源附近安装若干单调谐及高通滤波支路，以吸收谐波电流，可以有效的减小谐波量。出现较早，具有结构简波电流，可以有效的减小谐波量。出现较早，具有结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低等优点，因单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低等优点，因此至今仍是应用最多的方法。此至今仍是应用最多的方法。nZN-TSFZN-TSF型型LCLC滤波器。滤波器。n增加换流装置的脉动增加换流装置的脉动(midng)(midng)数是一种较为积极的做法，数是一种较为积极的做法，可以有效的减小谐波量
24、。可以有效的减小谐波量。n采用高功率因数整流器。采用高功率因数整流器。n有源电力滤波器有源电力滤波器降低装置的价格，增大装置的容量，提高系统的可靠性。降低装置的价格，增大装置的容量，提高系统的可靠性。第三十页，共87页。什么是无源什么是无源(w yun)电力滤波器电力滤波器1 1、滤波电路由无源元件（电阻、电容、电、滤波电路由无源元件（电阻、电容、电感）组成。感）组成。2 2、无源电路中的器件不需要工作电源支持。、无源电路中的器件不需要工作电源支持。 3 3、无源电路中的信号、无源电路中的信号(xnho)(xnho)如果没有外如果没有外部信号部信号(xnho)(xnho)补充最后将衰减为零。补
25、充最后将衰减为零。 第三十一页，共87页。上海卓能电气上海卓能电气(dinq)有限公司生产的无源电力有限公司生产的无源电力滤波器滤波器第三十二页，共87页。什么什么(shn me)是有源电力滤波器是有源电力滤波器1 1、滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件、滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成（双极型管、单极型管、集成(j chn)(j chn)运放）运放）组成。组成。2 2、有源电路就是元件必须有工作电源支持，这、有源电路就是元件必须有工作电源支持，这里可理解源就是电源。里可理解源就是电源。3 3、有源元件定义为可以给外部电路提供大于零、有源元件定义为可以给外部电路
26、提供大于零的平均功率的元件，而且该平均功率可以持续的平均功率的元件，而且该平均功率可以持续无限长的时间无限长的时间 ，这时候可理解源就是有源元，这时候可理解源就是有源元件提供的信号源。件提供的信号源。 第三十三页，共87页。上海卓能电气有限公司上海卓能电气有限公司(yu xin n s)生产的有源滤波器生产的有源滤波器ZN-APF第三十四页，共87页。无源无源(w yun)电力滤波器的优缺电力滤波器的优缺点点 一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联(bnglin)低阻（调谐滤波）状态，给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的优点为成本低，运行稳定，技术
27、相对成熟，容量大。缺点为谐波滤除率一般只有60-70，对基波的无功补偿也是一定的。 目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源加无源混合型，即无源进行大容量的滤波补偿，有源进行微调。 第三十五页，共87页。无源无源(w yun)电力滤波器的特点电力滤波器的特点 无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点。由于无源滤波器是通过在系统中为谐波提供一并联低阻通路，以起到滤波作用(zuyng)，其滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定的。 第三十六页，共87页。无源无源(w yun)电力滤波器的缺点电力滤波器的缺点 1、滤波特性受系统参数的影响较大； 2、只能消除特定的几次谐波
28、，而对某些次谐波会产生放大作用； 3、滤波要求和无功补偿、调压要求有时难以协调； 4、谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载(guzi)； 5、有效材料消耗多，体积大。 6、在滤波时都有补偿，如系统本身功率因数较高，有可能会产生过补。 第三十七页，共87页。有源电力有源电力(dinl)滤波器的优缺点滤波器的优缺点 有源滤波自身就是谐波源。其依靠(yko)电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，这样可以抵消掉系统谐波，使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95以上，补偿无功
29、细致。缺点为价格高，容量小。由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟，所以当前常见的有源滤波容量不超过600kvar。其运行可靠性也不及无源。 第三十八页，共87页。有源电力有源电力(dinl)滤波器的特点滤波器的特点 与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有高度可控性、快速响应性，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，其具体特点如下(rxi)： a.滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险； b.具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。 c.尽管有源电力滤波器有着无源滤波器所不具备的巨大技术优势，但目前要想在电力系统中完全取代无源滤波器还不太现实。这是因
30、为与无源滤波器相比较，有源电力滤波器的成本较高，这一点是限制其推广使用的关键。第三十九页，共87页。高次谐波高次谐波(xi b)(xi b)1 1）次高次谐波，高次谐波电流含量是：）次高次谐波，高次谐波电流含量是：即即nn121121 271251)()(nn12161 21312111)()(第四十页，共87页。ZN-TSF系列动补的主要(zhyo)特点 用于低压电网，靠近负载，采用用于低压电网，靠近负载，采用TSCTSC（晶闸管投切电容器）动态无功（晶闸管投切电容器）动态无功功率补偿技术，晶闸管以功率补偿技术，晶闸管以10ms10ms速度直接将电容器投入电网，实现了低速度直接将电容器投入电
31、网，实现了低成本、高效益。成本、高效益。采用计算机数字化控制技术，对三相对称或非对称供配电线路中的无采用计算机数字化控制技术，对三相对称或非对称供配电线路中的无功功率进行实时、动态跟踪补偿，使功率因数始终保持在以上。在电功功率进行实时、动态跟踪补偿，使功率因数始终保持在以上。在电网电压高低不同时采用不同的补偿算法以确保不发生欠补偿和过补偿。网电压高低不同时采用不同的补偿算法以确保不发生欠补偿和过补偿。过补偿会引起电网电压升高。过补偿会引起电网电压升高。本技术可以抵销三相非对称负载引起的零序电流和负序电流，补偿后，本技术可以抵销三相非对称负载引起的零序电流和负序电流，补偿后，三相非对称负载和本装
32、置对电网等效于三相对称负载。三相非对称负载和本装置对电网等效于三相对称负载。本装置的微机故障自诊断系统可以对多种故障进行处理本装置的微机故障自诊断系统可以对多种故障进行处理(chl)(chl)，如，如过电流、过电压、电源缺相和相序错等，容错运行技术的应用，提高过电流、过电压、电源缺相和相序错等，容错运行技术的应用，提高了补偿装置在无人值守下的运行可靠性。了补偿装置在无人值守下的运行可靠性。 第四十一页，共87页。ZN-TSF系列(xli)动补的主要特点本装置的投切时间为本装置的投切时间为10ms10ms，系统动态响应一般，系统动态响应一般工业型为工业型为40ms40ms，快速型为，快速型为30
33、ms30ms。电容投入电网。电容投入电网和退出电网均在电流过零点，入网电流为正弦，和退出电网均在电流过零点，入网电流为正弦，确保确保84218421码投切方式对电网不产生码投切方式对电网不产生(chnshng)(chnshng)冲击电流，保证晶闸管安全工作，延长补偿电冲击电流，保证晶闸管安全工作，延长补偿电容器运行寿命。容器运行寿命。第四十二页，共87页。 ZN-TSF ZN-TSF系列动补治理系列动补治理(zhl)(zhl)谐波谐波的指标的指标治理五次谐波量治理五次谐波量50%50%以上；以上；非标准设计，可以对各次谐波进行治理，达非标准设计，可以对各次谐波进行治理，达到国家标准。到国家标准
34、。 适用场合适用场合适用于如：冶金、化工适用于如：冶金、化工(hugng)(hugng)、造纸等、造纸等工矿企业，及居民生活小区，商业区域。工矿企业，及居民生活小区，商业区域。第四十三页，共87页。ZN-TSFZN-TSF系列系列(xli)(xli)动补补偿量计动补补偿量计算公式算公式 补偿前和补偿后负载容量补偿前和补偿后负载容量(rngling)(rngling)不变的不变的情况下：变压器容量情况下：变压器容量(rngling)(rngling)为为S S，补偿前，补偿前功率因数为功率因数为 ，补偿后功率因数要求提高，补偿后功率因数要求提高到到 ， 那么补偿容量那么补偿容量(rngling)
35、(rngling)为为补偿前和补偿后满负载容量补偿前和补偿后满负载容量(rngling)(rngling)的情的情况下：变压器容量况下：变压器容量(rngling)(rngling)为为S S，补偿前功，补偿前功率因数为率因数为 ， 补偿后功率因数要求提高到补偿后功率因数要求提高到 那么补偿容量那么补偿容量(rngling)(rngling)为为1cos2cos1cos2cos1cos11cos1cos22121SQ21sinsin SQ第四十四页，共87页。计算方法计算方法无功功率的计算方法无功功率的计算方法 式中式中 为视在功率，为视在功率， 为功率因数角。为功率因数角。线路线路(xinl
36、)损耗的计算公式损耗的计算公式 PS=I2 r 式中式中I为视在电流为视在电流 r为供配电设备线路为供配电设备线路(xinl)内内阻和。阻和。变压器的损耗的计算公式变压器的损耗的计算公式 PB= rBI2 式中式中I为视在电流，为视在电流， rB 为变压器内阻。为变压器内阻。)sin(cos1 SQS)(cos13第四十五页，共87页。计算方法计算方法谐振频率的计算公式谐振频率的计算公式变压器阻抗的计算公式变压器阻抗的计算公式 式中式中n n为谐波次数，为谐波次数， 为电网角频率，为电网角频率，LBLB为变为变压压器漏感，器漏感，U2U2为变压器二次线电为变压器二次线电 压，压，UKUK为变压
37、器为变压器阻阻抗压降比，抗压降比，S S为变压器容量为变压器容量(rngling)(rngling)。 滤波器阻抗的计算公式滤波器阻抗的计算公式式中式中n n为谐波次数，为感性无功于容性无功容量为谐波次数，为感性无功于容性无功容量(rngling)(rngling)之比，之比， 为电网角频率。为电网角频率。 LCf21SUnULnZkBB100322000CnnZ0231第四十六页，共87页。计算计算(j sun)(j sun)补偿电容的容量补偿电容的容量如何计算如何计算(j sun)(j sun)安装安装ZN-TSFZN-TSF动补装置后的增动补装置后的增容容量？容容量？如何计算如何计算(j
38、 sun)(j sun)安装安装ZN-TSFZN-TSF动补装置后的节动补装置后的节电量？电量？第四十七页，共87页。示示 例例例如：某配电例如：某配电(pi din)(pi din)的一台的一台1000KVA/400V1000KVA/400V的的变压器，当变压器，当前变压器满负荷运行时的功率因数前变压器满负荷运行时的功率因数 ，现在需要安装现在需要安装ZN-TSFZN-TSF动补装置，要求将功率因数动补装置，要求将功率因数提高到，那么补偿装置的容量值多大？在负提高到，那么补偿装置的容量值多大？在负荷不变的前提下安装荷不变的前提下安装ZN-TSFZN-TSF，动补装置后的增容，动补装置后的增容
39、量为多少？若电网传输及负载压降按量为多少？若电网传输及负载压降按5%5%计算，其计算，其每小时的节电量为多少？每小时的节电量为多少？第四十八页，共87页。解解 答答补偿装置容量补偿装置容量= =安装安装ZN-TSFZN-TSF动补装置前的视在电流动补装置前的视在电流(dinli)=(dinli)=安装安装ZN-TSFZN-TSF动补装置前的有功电流动补装置前的有功电流(dinli)=(dinli)=安装安装ZN-TSFZN-TSF动补装置后视在电流动补装置后视在电流(dinli)(dinli)降低降低= =安装安装ZN-TSFZN-TSF动补装置后的增容量动补装置后的增容量= =增容比增容比=
40、 = 每小时的节电量每小时的节电量 ( (度度) )(144334 . 01000A)(108275. 01443A)(30495. 0/10821443A)(2114 . 03304KVA%21%1001000/21111100013%5400304var)(3501000)95. 0sin(cos)75. 0sin(cos11K第四十九页，共87页。动态动态(dngti)(dngti)无功功率补偿装置无功功率补偿装置的功能的功能 *抵消负载产生的基波无功功率抵消负载产生的基波无功功率 *抵消负载产生的谐波无功功率抵消负载产生的谐波无功功率 *解决解决(jiju)三相不平衡负载的平衡化问题三
41、相不平衡负载的平衡化问题第五十页，共87页。 抵消抵消(dxio)负载产生的基波无功功率负载产生的基波无功功率n 感应异步交流电动机的功率因数：n 在中、轻载运行时，n 在起、制动过程中n 例如：北京造纸厂打浆机的电动机功率为180KW，软起动时，电动机的电流达到1500A，而采用动态无功功率(w n n l)补偿装置后，电动机的起动电流为400A，并且网压跌落由 U=60V下降为 U=3Vn 变流装置（SCR）的功率因数：cos cos 为整流角n 当max=300时，功率因数：cos cos=0.866 Q=50% Sn 当 =600时，功率因数：cos cos=0.5 Q=87% Sn
42、当起动或低速咬钢时，800，功率因数； Q=98% Sn 例如：衡水京华焊管厂在轧钢车间使用变流装置，采用动态无功功率(w n n l)补偿装置（）后，在整个轧钢过程中，功率因数始终保持在以上。第五十一页，共87页。抵消负载产生的谐波(xi b)无功功率 -谐波无功功率主要由非线性负载产生(chnshng)变流装置（SCR）产生(chnshng)谐波无功，理论证明：三相全控桥整流逆变装置，六只晶闸管对称触发时产生(chnshng)6N1次谐波，幅值为十二相变流装置产生(chnshng)12N1次谐波，幅值为交流电弧炉非对称产生(chnshng)偶次谐波。1121N161N第五十二页，共87页。
43、解决三相(sn xin)不平衡负载的平衡化问题 根据不平衡三相负载理论：三相负载电流由三相平衡的正序电流和三相不平衡的负序电流及零序电流组成。（无零线的系统(xtng)无零序电流） 如果系统(xtng)无零序电流，通常将解决三相不平衡负载的平衡化问题归结为消除三相不平衡负载的负序电流。 理论证明：三相负载电流Ia、Ib、Ic中如果没有无功电流，并且零序电流为零，负序电流必然为零，即三相电流对称。那么三相不平衡负载的平衡化问题就转为各相无功电流的补偿问题。 无功功率补偿装置具由从变压器输出由功电流小的相抽取一定的由功电流，送到有功电流大的 相上去的作用，使变压器输出个各相对负载只输送有功电流，其
44、幅值为原负载总有功电流的三分之一。 例如；玻璃行业、晶体制造、三相供电单相使用等都是三相不平衡负载，都可以选取无功功率补偿装置解决平衡化问题。（举例，成都二零八厂负载严重非对称）第五十三页，共87页。动态无功功率补偿动态无功功率补偿(bchng)(bchng)的意义的意义 n降低供配电系统的损耗n提高供配电系统的利用率（增容）n稳定供配电系统的网压n动态无功功率补偿可以降低谐波(xi b)电流对供电系统的破坏作用第五十四页，共87页。降低(jingd)供配电系统的损耗 供配电系统的损耗于供配电系统通过的总电流的平方成正比，系统总电流下降 到，损耗将下降50%。 例如：一台315KVA的供电变压
45、器，高峰负荷时，电流达到额定( dng)值，功率因数cos1，如果通过无功功率补偿将功率因数提高到cos2问： A、改善功率因数以后，电能损耗下降的百分数为多少？ B、挖掘除变压器容量潜力S 为多少？ C、变压器及 线路每年减少损失为多少？解：A 将功率因数cos1提高到cos2，那么最大电流将由 I1下降到I2， 因为负荷有功功率不变； S1 cos1 =S2cos2即I2=I1 损耗于电流平方成正比，故其下降值为： B 因为负荷有功功率不变 S1 cos1 =S2cos2即S2=S1 S=S1-S2=315=78（KVA） C 变压器额定( dng)输出时，自身损耗在3%5%左右，那么变压
46、器每年减少损耗为；365243154%43.35%=47848（） 根据华北电管局统计资料，线损耗一般为5%，那么线路每年减少损耗为：365243150.75%43.35%=41867（） 注：动态无功功率补偿装置的有功节能只是降低了补偿点至发电机之间的供配电的损耗。所以高压网侧的无功补偿不能减少低压阀侧的损耗，亦不能使低压供电变压器的利用率提高，根据最佳补偿理论，就地动态无功功率补偿节能效果最为显著。21coscos%35.43%100212221III21coscos93.07 .01coscos1121S第五十五页，共87页。提高(t go)供配电系统的利用率（增容） n由于供配电系统中
47、无功功率的存在，使得功配电系统利用率下降至cos ，当功配电系统功率因数从cos1提高到cos2时， n供配电系统的增容率=n例1：某供电系统(n din x tn)通过无功功率补偿将功率因数由cos1提高到cos2；n那么增容率= =35.7%n例2：某一独立的供配电变流系统动态功率因数最低为cos1，通过动态无功功率补偿将功率因数提高到cos2n那么动态增容率= =350%n由此可见动态无功功率补偿的效果非常显著。 %100coscoscos112%1007 . 07 . 095. 0%1002 . 02 . 09 . 0第五十六页，共87页。稳定稳定(wndng)供配电系统的网压供配电系
48、统的网压 供配电系统的电压下降是由于系统内阻抗上的压降造成的。供配电系统内阻抗一般可以认为(rnwi)是变压器漏抗和系统阻抗组成，变压器漏抗一般大于系统阻抗，低压远距离供配电系统反之。 = + - 系统开路电压 - 系统运行电压 - 系统电压降 - 系统视在电流EEUUUUI第五十七页，共87页。无功(w n)补偿稳定系统电压n分析1：负载为纯阻抗时,变压器最大输出电压：nU= n 其中：当变压器输出为额定电流时，UK=n 结论：负载为纯阻性时，变压器输出电网U比变压器开路电压E由所降落，但是很小。n分析2：负载为纯感性时，n变压器最大输出网压： U=E-Un结论：负载为纯感性时，变压器输出网
49、压U比变压器开路 电压E有所降落，最大电压降落U =n分析3：负载为纯容性时，变压器最大输出网压：U=E+Un结论：负载为纯容性时，变压器输出网压U比变压器开路电压E有所升高U =n稳定网压的方法：n 提高功率因数，减少视在电流。n 改变U的方向使系统程容性。n 综上所述，动态无功功率补偿(bchng)可以通过对功率因数的调整实现对供配电系统网压幅值的控制，例如电弧的动态无功功率的补偿(bchng)22UE74100 EU100E UK100E UKU第五十八页，共87页。动态无功功率补偿可以降低谐波电流(dinli)对供电系统的破坏作用n 工业电网向非线性负载供电，不仅可以基波无功(w n)
50、电流，还可以电网供电频率的整倍数的谐波无功(w n)电流。谐波电流的危害有以下几个方面：n 谐波电流在变压器磁路中产生附加高频涡流铁损，使变压器过热，降低了变压器的功率。n 谐波电流趋肤效应是导线等效截面变小，增加线路损耗。n 谐波电流使供电电压产生畸形，影响电网上其他各种电器设备的正常工作，导致自动装置的误动作，仪表计量不准确。n 谐波电流对临近通讯系统产生干扰。n 谐波电流通过一般补偿电容器产生谐波放大，造成点容器使用寿命缩短，甚至损坏。n 谐波电流会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，造成严重事故。第五十九页，共87页。电容直接(zhji)补偿引起的谐波放大现象n随着电力电子技术的飞