电能管理技术精选PPT.ppt

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1、电能管理技术第1页，此课件共25页哦电能质量n电能质量是指公用电网供给用户端的交流电能的品质。电能质量是指公用电网供给用户端的交流电能的品质。n理想状态电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供理想状态电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。电。n同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值应大小相同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称且互差等、相位对称且互差1201202第2页，此课件共25页哦电能质量含义电能质量含义包括：电能质量含义包括：u电压质量：实际电压与理想电压的偏差电压质量：实际电压与理想电压的偏差u电流质量：与电压有密切关系的电流变化，交

2、流电源有恒定频率、电流质量：与电压有密切关系的电流变化，交流电源有恒定频率、正弦波形的要求外，还要求电流波形与供电电压同相位以保证高正弦波形的要求外，还要求电流波形与供电电压同相位以保证高功率因素运行功率因素运行u供电质量：其技术含义是指电压质量和供电可靠性，非技术含义是指服供电质量：其技术含义是指电压质量和供电可靠性，非技术含义是指服务质量。务质量。3第3页，此课件共25页哦电能质量主要研究课题解决电能质量主要研究课题包括：解决电能质量主要研究课题包括：u谐波对电网电能质量污染的影响并采取相应的对策。谐波对电网电能质量污染的影响并采取相应的对策。由于钢铁等金属熔炼，化工行业整流设备的增加，大

3、功率晶闸管整流装置及由于钢铁等金属熔炼，化工行业整流设备的增加，大功率晶闸管整流装置及电力电子器件的应用，使公用电网的谐波日趋严重，电源波形严重畸变电力电子器件的应用，使公用电网的谐波日趋严重，电源波形严重畸变u研究谐波对电力计量装置的影响并采取相应的措施。研究谐波对电力计量装置的影响并采取相应的措施。u加强电能质量控装置的研制。加强电能质量控装置的研制。电能质量控制装置的基本功能是要在极恶劣的供电条件下改善电能质量，保证供电能质量控制装置的基本功能是要在极恶劣的供电条件下改善电能质量，保证供电电压、电流的稳定、可靠，在谐波干扰产生的瞬间能立即将其抑制或消除。电电压、电流的稳定、可靠，在谐波干

4、扰产生的瞬间能立即将其抑制或消除。4第4页，此课件共25页哦电力系统频率n电力系统频率电力系统频率 指电力系统统一允许参数，国标指电力系统统一允许参数，国标电力系统频率允许偏差电力系统频率允许偏差以以50Hz50Hz正弦波作为电力系统的标准频率（工频）正弦波作为电力系统的标准频率（工频）规定电力正常的频率为规定电力正常的频率为50Hz0.2Hz50Hz0.2Hz。当系统容量较小时，可放。当系统容量较小时，可放宽到宽到50Hz0.5Hz50Hz0.5Hz。n实际运行中，各跨省电力系统频率的允许偏差都保持在实际运行中，各跨省电力系统频率的允许偏差都保持在0.10.10.1Hz0.1Hz。因此，电压

5、频率在电能质量中最有保障。因此，电压频率在电能质量中最有保障。5第5页，此课件共25页哦电压允许偏差n供电电压允许偏差是指电压偏离其额定值的百分比。供电电压允许偏差是指电压偏离其额定值的百分比。n35kV35kV及以上和对电压有特殊要求的用户及以上和对电压有特殊要求的用户 额定电压的额定电压的555 5n10kV10kV及以下高压供电和低压电力用户及以下高压供电和低压电力用户 额定电压的额定电压的7%7%7 7n低压照明用户低压照明用户 额定电压的额定电压的5 5 10106第6页，此课件共25页哦三相电压不平衡度n三相不平衡度是指系统中三相电压的不平衡程度，用电压或三相不平衡度是指系统中三相

6、电压的不平衡程度，用电压或电流负序分量与正序分量的均方根百分比表示。电流负序分量与正序分量的均方根百分比表示。n三相电压不平衡（即存在负序分量）会引起继电保护误动、电机三相电压不平衡（即存在负序分量）会引起继电保护误动、电机附加振动力矩和发热。附加振动力矩和发热。n额定转矩的电动机，如长期在负序电压含量额定转矩的电动机，如长期在负序电压含量4 4的状态下运行，的状态下运行，由于发热，电动机绝缘的寿命将会降低一半，若某相电压高由于发热，电动机绝缘的寿命将会降低一半，若某相电压高于额定电压，其运行寿命的下降将更加严重。于额定电压，其运行寿命的下降将更加严重。7第7页，此课件共25页哦三相电压不平衡

7、度n三相电压允许不平衡度規定三相电压允许不平衡度規定 电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2 2n同时规定了短时的不平衡度不得超过同时规定了短时的不平衡度不得超过4 4 短时允许值是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证继电保短时允许值是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证继电保护和自动装置正确动作。护和自动装置正确动作。n对接入公共连接点的每个用户引起该点正常电压不平衡度允许值对接入公共连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一般为1.31.3。8第8页，此课件共25页哦电压波动和闪变n电压波动和闪变电压波动和闪变 指电压幅值在一定范

8、围内指电压幅值在一定范围内有规则变动有规则变动时，电压最大值与最小值时，电压最大值与最小值之差相对额定电压的百分比之差相对额定电压的百分比 或电压幅值不超过或电压幅值不超过0.9p.u.1.1p.u.0.9p.u.1.1p.u.（标幺值）的一系列随即（标幺值）的一系列随即变化。变化。这种电压变化被称为闪变，以表达电压波动对照明灯的视觉这种电压变化被称为闪变，以表达电压波动对照明灯的视觉影响。影响。因此，闪变是说明对不同频率电压波动引起灯闪的敏感度及因此，闪变是说明对不同频率电压波动引起灯闪的敏感度及引起闪变刺激性程度的电压波动值，是人眼对灯闪的一种主观引起闪变刺激性程度的电压波动值，是人眼对灯

9、闪的一种主观感觉。感觉。9第9页，此课件共25页哦电压谐波n电压谐波是指电力系统各公共连接点的电压谐波含有率允许电压谐波是指电力系统各公共连接点的电压谐波含有率允许值值n其目的是将电网的谐波电压限制到对所有用电设备不致造成有害其目的是将电网的谐波电压限制到对所有用电设备不致造成有害影响的水平（兼容水平），保证对接入电网的用户都有合适的供影响的水平（兼容水平），保证对接入电网的用户都有合适的供电质量，并提出了电网谐波的兼容水平、规划水平和发射水平三电质量，并提出了电网谐波的兼容水平、规划水平和发射水平三个方面的标准个方面的标准n间谐波间谐波是指不是工频频率整数倍的谐波。间谐波往往由较大的是指不是

10、工频频率整数倍的谐波。间谐波往往由较大的电压波动或冲击性非线性负荷所引起，所有非线性的波动负荷电压波动或冲击性非线性负荷所引起，所有非线性的波动负荷如电弧炉、电焊机，各种变频调速装置，同步串级调速装置及如电弧炉、电焊机，各种变频调速装置，同步串级调速装置及感应电动机等均为间谐波源，电力载波信号也认为是一种间谐感应电动机等均为间谐波源，电力载波信号也认为是一种间谐波。波。n间谐波源的特点是放大电压闪变和对音频干扰，影响电视机画间谐波源的特点是放大电压闪变和对音频干扰，影响电视机画面及增大收音机的噪声，造成感应电动机振动及异常面及增大收音机的噪声，造成感应电动机振动及异常10第10页，此课件共25

11、页哦电能质量优化管理系统n电能质量电能质量优化管理系统优化管理系统 对电力系统供电电压、电流及功率因数三个主要电能质量参数的优化对电力系统供电电压、电流及功率因数三个主要电能质量参数的优化控制與均衡调节的管理控制與均衡调节的管理n电压质量管理电压质量管理 对输入电压参数取样，并与标准设定电压进行比對，根据比较值的高对输入电压参数取样，并与标准设定电压进行比對，根据比较值的高低决定电压调整方向与幅度低决定电压调整方向与幅度 由串联在管理系统上主回路之极性转换式电压模块，改变输出电压的幅值，確由串联在管理系统上主回路之极性转换式电压模块，改变输出电压的幅值，確保经过系统后的输出电压稳定于标准电压范

12、围。保经过系统后的输出电压稳定于标准电压范围。11第11页，此课件共25页哦电能质量优化管理系统n电流质量管理电流质量管理电力负载设备常存在如可控硅设备、电弧设备、电感或电容类电子设电力负载设备常存在如可控硅设备、电弧设备、电感或电容类电子设备等非线性负载。将使线路中电流谐波增加，电流波形畸变，增加线路备等非线性负载。将使线路中电流谐波增加，电流波形畸变，增加线路与设备损耗。与设备损耗。电能质量管理系统中的电流管理模块与谐波滤波系统可以对线路中电流谐波进行电能质量管理系统中的电流管理模块与谐波滤波系统可以对线路中电流谐波进行有效过滤，通过均衡电抗与滤波电容的使用抑制、吸收有害的谐波电流有效过滤

13、，通过均衡电抗与滤波电容的使用抑制、吸收有害的谐波电流 同时達成对尖峰电流和浪涌电流抑制，净化供电电流，使电流品质同时達成对尖峰电流和浪涌电流抑制，净化供电电流，使电流品质提升，避免谐波造成的損失。提升，避免谐波造成的損失。n无功补偿优化管理无功补偿优化管理电能质量优化管理系统对高频电容补偿回路，具有无功补偿作用电能质量优化管理系统对高频电容补偿回路，具有无功补偿作用 使整个供电线路功率因数提高，确保功率因数达到高电力标准。使整个供电线路功率因数提高，确保功率因数达到高电力标准。12第12页，此课件共25页哦1.調整電壓幅值所取得的節電效應調整電壓幅值所取得的節電效應n由於採用電磁平衡技術調整

14、用電設備上電壓的平衡度和穩定性，因而有著如下的節電由於採用電磁平衡技術調整用電設備上電壓的平衡度和穩定性，因而有著如下的節電效應：效應：n從系統圖可看出用電運行電壓從從系統圖可看出用電運行電壓從U1 U1 調為調為U2 U2 時，按公式時，按公式P=U/RP=U/R可得在純電阻的可得在純電阻的照明、電熱負荷中的節電率照明、電熱負荷中的節電率為：為：n如果：如果：U2=0.94U1 U2=0.94U1 則則=11.6%=11.6%，U2=0.92U1 U2=0.92U1 則則=15.4%=15.4%13第13页，此课件共25页哦2.三相電壓不平衡度對電動機獲得的節電效應三相電壓不平衡度對電動機獲

15、得的節電效應n在三相電壓幅值相等時，一般三相電壓是平衡的，其各相電在三相電壓幅值相等時，一般三相電壓是平衡的，其各相電壓向量也相差壓向量也相差120120，但在三相電壓不平衡時，則產生負序電，但在三相電壓不平衡時，則產生負序電壓和零序電壓分量。壓和零序電壓分量。14第14页，此课件共25页哦3.減少了電動機的起動電流的節電效應減少了電動機的起動電流的節電效應15第15页，此课件共25页哦5.高次諧波（特別是三次諧波）節電效應 n消減高次諧波（特別是三次諧波）的節電效應消減高次諧波（特別是三次諧波）的節電效應通常一些用戶總是因為在系統網絡中出現多種高次諧波分量（特別是靠近有大型整流負荷或大型多極

16、通常一些用戶總是因為在系統網絡中出現多種高次諧波分量（特別是靠近有大型整流負荷或大型多極水輪發電機附近的用戶最為嚴重）不但使電動機的損耗加大，亦影響了電度錶或其他計量裝置的水輪發電機附近的用戶最為嚴重）不但使電動機的損耗加大，亦影響了電度錶或其他計量裝置的準確度。安裝本裝置後可消減一半數量以上的高次諧波分量，也起到一定程度的節電效果。根據準確度。安裝本裝置後可消減一半數量以上的高次諧波分量，也起到一定程度的節電效果。根據一些受諧波影響比較嚴重的用戶波形圖（附某工廠用電負荷的諧波曲線圖）看出，可從原來安裝一些受諧波影響比較嚴重的用戶波形圖（附某工廠用電負荷的諧波曲線圖）看出，可從原來安裝前的前的

17、7.5%U17.5%U1高次諧波分量降為安裝後的高次諧波分量降為安裝後的3.5%U13.5%U1數值。數值。16第16页，此课件共25页哦6.系統的閃變現象（系統的閃變現象（Flicker）176.消減了系統出現的閃變現象（消減了系統出現的閃變現象（Flicker)上的電壓穩定，電壓擾動有時甚至長達半天以上，安裝本裝置後可基本平衡了電壓的波動，這是由於本裝上的電壓穩定，電壓擾動有時甚至長達半天以上，安裝本裝置後可基本平衡了電壓的波動，這是由於本裝置採用了最理想的磁性材料和特殊的結線來平衡了電流或電壓的瞬間變動。由於置採用了最理想的磁性材料和特殊的結線來平衡了電流或電壓的瞬間變動。由於E E發生

18、發生=-U=L=-U=L（d/dtd/dt）使工）使工作線路上的電壓得到緩慢的升降，這對用電設備起到了一定程度的保護作用，使用電線設備免受了系統中作線路上的電壓得到緩慢的升降，這對用電設備起到了一定程度的保護作用，使用電線設備免受了系統中的浪湧電壓的損害，並對一些工藝水平較高的工廠產成品的合格率得到提高從而增加了效益。的浪湧電壓的損害，並對一些工藝水平較高的工廠產成品的合格率得到提高從而增加了效益。回到最上回到最上第17页，此课件共25页哦电能质量n电能质量是指公用电网供给用户端的交流电能的品质。电能质量是指公用电网供给用户端的交流电能的品质。n理想状态电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对

19、用户供电。理想状态电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。n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、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、相位对称且互差相位对称且互差12012018第18页，此课件共25页哦电压偏差供电电压偏差是指电压偏离其额定值的百分比。供电电压偏差是指电压偏离其额定值的百分比。u35kV35kV及以上及以上 额定电压的额定电压的555 5u10kV10kV及以下高压供电和低压电力用户及以下高压供电和低压电力用户 额定电压的额定电压的7%7%7 7u低压照明用户低压照明用户 额定电压的额定电压的5 5 101019第19页，此课件

20、共25页哦工业电能問題n电力品质低电能质量差主因电力品质低电能质量差主因1 1、瞬变电压和浪涌电流的影响、瞬变电压和浪涌电流的影响 企业用电设备数量多、启动频繁、负荷变化大，容易引起瞬变电压企业用电设备数量多、启动频繁、负荷变化大，容易引起瞬变电压和浪涌电流对电网冲击，严重威胁其它设备的正常运行，导致电机的温和浪涌电流对电网冲击，严重威胁其它设备的正常运行，导致电机的温升和电表转速加快而浪费电能，系统用电效率下降。升和电表转速加快而浪费电能，系统用电效率下降。2 2、谐波的影响、谐波的影响 工业使用整流器、变频器、可控硅等非线性设备，会产生大量的谐波，工业使用整流器、变频器、可控硅等非线性设备

21、，会产生大量的谐波，使系统电压和电流的波形畸变，恶化电力品质，不但危害电网，增加电耗，使系统电压和电流的波形畸变，恶化电力品质，不但危害电网，增加电耗，也影响用电安全和设备使用寿命。也影响用电安全和设备使用寿命。20第20页，此课件共25页哦工业电能問題3 3、供电电压不稳定、供电电压不稳定 工业输变电网系统负荷大、分布广，用电高峰期和低谷期分布时段非常工业输变电网系统负荷大、分布广，用电高峰期和低谷期分布时段非常明显。明显。因在用电高峰和低谷时段电压波动很大，導致很大程度的电能浪费，同时因在用电高峰和低谷时段电压波动很大，導致很大程度的电能浪费，同时会恶化用电品质，影响到用电设备的使用寿命和

22、用电安全。会恶化用电品质，影响到用电设备的使用寿命和用电安全。电压波动幅值範圍电压波动幅值範圍0.9p.u.1.1p.u.0.9p.u.1.1p.u.变化。变化。21第21页，此课件共25页哦 電壓波動n由於採用電磁平衡技術調整用電設備上電壓的平衡度和穩定性：由於採用電磁平衡技術調整用電設備上電壓的平衡度和穩定性：n從系統圖可看出用電運行電壓從從系統圖可看出用電運行電壓從U1 U1 調為調為U2 U2 時，按公式時，按公式P=U/RP=U/R可得在純電可得在純電阻的照明、電熱負荷中的節電率阻的照明、電熱負荷中的節電率為：為：n如果：如果：U2=0.94U1 U2=0.94U1 則則=11.6%

23、=11.6%，U2=0.92U1 U2=0.92U1 則則=15.4%=15.4%22第22页，此课件共25页哦 三相電壓不平衡n在三相電壓幅值相等時，一般三相電壓是平衡的，其各相電在三相電壓幅值相等時，一般三相電壓是平衡的，其各相電壓向量也相差壓向量也相差120120，但在三相電壓不平衡時，則產生負序電壓和，但在三相電壓不平衡時，則產生負序電壓和零序電壓分量。零序電壓分量。23第23页，此课件共25页哦高次諧波效應 n消減高次諧波（特別是三次諧波）的節電效應消減高次諧波（特別是三次諧波）的節電效應 通常在系統網絡中出現多種高次諧波分量，使電動機的損耗加大，安裝電能管理系統可消通常在系統網絡中

24、出現多種高次諧波分量，使電動機的損耗加大，安裝電能管理系統可消減高次諧波分量，達成節電效果。減高次諧波分量，達成節電效果。24第24页，此课件共25页哦供電系統閃變25系統閃變現象（系統閃變現象（FlickerFlicker)電壓擾動有時長達半天以上，平衡了電流或電壓的瞬間變動使工作線路上的電壓得到緩慢電壓擾動有時長達半天以上，平衡了電流或電壓的瞬間變動使工作線路上的電壓得到緩慢的升降，這對用電設備起到了一定程度的保護作用，使用電線設備免受了系統中的浪湧電壓的升降，這對用電設備起到了一定程度的保護作用，使用電線設備免受了系統中的浪湧電壓的損失，從而提升電力效益。的損失，從而提升電力效益。第25页，此课件共25页哦