1、1电力电子技术电力电子技术在配电网中的应用在配电网中的应用 华北电力大学华北电力大学谭伟璞谭伟璞23配电网概述配电网概述w在电力网中主要起分配电能作用的网络称为配电网；在电力网中主要起分配电能作用的网络称为配电网；w配电网按电压等级来分类，可分为高压配电网（配电网按电压等级来分类，可分为高压配电网（35110KV），中压配电网（），中压配电网（610KV），低压配电网），低压配电网（220/380V）；）；w在负载率较大的特大型城市，在负载率较大的特大型城市，220KV电网也有配电功电网也有配电功能。能。w按供电区的功能来分类，可分为城市配电网，农村配按供电区的功能来分类，可分为城市配电网，农
2、村配电网和工厂配电网等。电网和工厂配电网等。w在城市电网系统中，主网是指在城市电网系统中，主网是指110KV及其以上电压等及其以上电压等级的电网，主要起连接区域高压（级的电网，主要起连接区域高压（220KV及以上）电及以上）电网的作用网的作用w配电网是指配电网是指35KV及其以下电压等级的电网，作用是给及其以下电压等级的电网，作用是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源4一、配电网的主要设备w开关设备w变压器w线路 w补偿设备 w监测设备 w避雷器w箱式变电站5二、配电网运行的主要技术内容w配电网损耗及无功补偿 w配电网内过电压及其防护措施 w配电网供电
3、可靠性与电能质量 w配电网中性点接地方式 w配电网电容电流计算w配电网继电保护 w配电网防雷保护 62.1 配电网损耗及无功补偿w影响配电网线损的因素分析 w理论线损计算 w降低线损的技术措施 w无功优化及固定补偿w自动跟踪无功补偿装置72.2 配电网内过电压及其防护措施w配电网弧光接地过电压 w配电网谐振过电压 线性谐振过电压 铁磁谐振过电压 断线谐振过电压 w传递过电压 82.3 配电网供电可靠性与电能质量w配电网可靠性的统计、分析与计算w配电网电压波动 w配电网谐波 92.4 配电网中性点接地方式w中性点经消弧线圈接地 w中性点经电阻接地 10二、配电网运行的主要技术内容w配电网运行技术
4、内容中，配电网损耗及无功补偿相对独立，基本是稳态分析内容。w配电网的过电压及供电可靠性与其中性点接地方式密切相关。w配电网电能质量主要是电压质量与电流质量，既有稳态的电压水平及谐波等，也包含暂态的电压暂降、电压闪变等。11二、配电网运行的主要技术内容w电力电子技术在配电网中的应用，重点介绍三个方面的内容。w配电网稳态运行分析配电网损耗及无功补偿。w配电网供电可靠性配电网中性点接地运行方式。w配电网电能质量配电网谐波抑制技术。12（一（一)配电网稳态运行分析配电网稳态运行分析 13主要内容w配电网的稳态电压计算 w配电网的损耗计算与降损措施 w简单配电网的潮流计算w复杂配电网的潮流计算 w配电网
5、的无功补偿和电压调整 w配电网的短路电流计算 w低压电网短路电流计算 14配电网的稳态电压计算配电网的稳态电压计算w一、配电网的电压降落w二、配电网的电压损耗w三、配电网的电压偏移15一、配电网的电压降落一、配电网的电压降落w所谓电压降落是指线路首末两端电压的相量差。1221)j()j(IXRIXRUU由上图可得16w1、已知环节末端电压及功率 以末端电压为参考相量，负荷为感性，则)(j222222IUQPI可得221)j(IXRUU2222j)j(UQPXRU2222222jURQXPUXQRPU或2221j UUUU2222XUQRPU2222RUQXPU17（a）末端电压降落的纵、横分量
6、；18w2、已知环节首端电压及功率 参照上述推导112)j(IXRUU1111111jURQXPUXQRPU111j UUU19（b）首端电压降落的纵、横分量 20w必须注意：当已知末端的电压及功率求首端的电压时，是取末端电压为参考相量的；而当知首端的电压及功率求末端电压时，是取首端电压为参考相量的，所以有 21UU21UU但22222121UUUU如图：21二、配电网的电压损耗二、配电网的电压损耗w所谓电压损耗是指线路首末两端电压的数值差。电压损耗的大小为图中的AG。22w如忽略其横分量，电压损耗由两部分组成的，即 UQXUPRU式中第一部分与有功功率和电阻有关，第二部分与无功功率和电抗有关
7、，而这些因素对电压损耗值的影响程度是由电网特性所决定的。23三、配电网的电压偏移三、配电网的电压偏移w所谓电压偏移是指线路首端或末端电压与线路额定电压的数值差。电压偏移常用百分值表示，即 1001NNUUU首端电压偏移 1002NNUUU末端电压偏移常以电压损耗和电压偏移作为衡量电压质量的主要指标。24配电网的损耗计算与降损措施配电网的损耗计算与降损措施w一、线路的功率损耗一、线路的功率损耗w二、变压器的功率损耗二、变压器的功率损耗w三、配电网的电能损耗三、配电网的电能损耗w四、配电网的降损措施四、配电网的降损措施25一、线路的功率损耗一、线路的功率损耗w如图所示的简单线路，已知末端电压和末端
8、功率，忽略电导。该线路的功率损耗由下述三部分组成。261线路末端导纳的功率损耗w由于忽略了线路的电导，故只需计算线路末端电纳的功率损耗，其值与线路末端电压有关，即 2222UBQB式中的负号表示容性无功功率。272阻抗的功率损耗w线路阻抗的功率损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。如已知条件是末端功率、末端电压，则 RUQPPR222222XUQPQX222222若已知条件为首端功率和电压，则 RUQPPR212121XUQPQX212121283线路首端导纳的功率损耗w该功率损耗与线路首端电压有关，由于略去了电导，只需计算电纳中的无功损耗，即2112UBQB首末端电压的不同，电纳中的无功
9、损耗并不相同。29二、变压器的功率损耗二、变压器的功率损耗w变压器的功率损耗包括阻抗的功率损耗与导纳的功率损耗两部分。301阻抗的功率损耗w双绕组变压器阻抗的功率损耗可以套用线路阻抗功率损耗的计算公式 TTRRUQPP222222TTXXUQPQ222222TTRRUQPP212121TTXXUQPQ212121或31w对于三绕组变压器，应用这些公式同样可以求出各侧绕组的功率损耗，即12121211212121111jjTTTXTRTXUQPRUQPQPS22122222212222222jjTTTXTRTXUQPRUQPQPS32123233212323333jjTTTXTRTXUQPRUQ
10、PQPS322导纳的功率损耗w变压器导纳的无功功率损耗是感性的，符号为正。21UGPTTG21UBQTTB33w在有些情况下，如不必求取变压器内部的电压降(不需要计算出变压器的阻抗、导纳)，这时功率损耗可直接由制造厂家提供的短路和空载试验数据求得，。2210221022222222222100%100%NNTBNTGNNkTXNNkTRUSUIQUUPPSUSUUQSUSUPP34实际计算时通常设 N1UU N2UU所以这些公式可简化为 NTBTGNkTXNkTRSIQPPSSUQSSPP100%100%002222235三、配电网的电能损耗三、配电网的电能损耗w1配电网的电能损耗和损耗率 在
11、同一时间内，配电网的电能损耗占供电量的百分比，称为配电网的损耗率，简称网损率或线损率。100供电量配电网电能损耗配电网损耗率36w2电力线路电能损耗的计算 假定在一段时间内线路的负荷不变，则功率损耗也不变，相应的电能损耗为 32223210103RTUQPRTIPTA由于电力系统的实际负荷是随时都在改变的，线路的功率损耗也随时间而改变。因此，应采用积分算式，即 dtRUQPdtRIPdtATTT3022232001010337w在工程实际中常采用简化的方法计算电能损耗。简化方法很多，用得最多的是电力网规划中电能损耗计算的方法最大负荷损耗时间法。最大负荷损耗时间可以理解为：如果线路中输送的功率一
12、直保持为最大负荷功率Smax（此时的有功损耗为Pmax），在小时内的电能损耗恰好等于线路全年的实际电能损耗，则称为最大负荷损耗时间。38w3变压器电能损耗的计算 变压器铁芯中电能损耗按全年投入运行的实际小时数来计算。计算式为 max0PTPA当变压器两侧电压在额定电压附近时，可由下式计算变压器全年的电能损耗，即 2max0NkSSPTPA39四、配电网的降损措施四、配电网的降损措施w1、合理使用变压器w2、重视和合理进行无功补偿w3、对电力线路改造，扩大导线的载流水平 w4、调整用电负荷，保持均衡用电40配电网的无功补偿和电压调整配电网的无功补偿和电压调整w一、配电网的无功补偿一、配电网的无功
13、补偿w二、电压调整二、电压调整w三、静止无功补偿器静止无功补偿器SVCw四、静止无功发生器四、静止无功发生器SVGw五、串联补偿五、串联补偿SC41一、配电网的无功补偿一、配电网的无功补偿w1、电力系统的无功平衡 影响电力系统电压的主要因素是无功功率。（1）电力系统的无功负荷及无功损耗 无功负荷是滞后功率因数运行的用电设备所吸取的无功功率。电力系统的无功负荷主要是异步电动机。电网中无功损耗一般有两部分：一是输电线路的无功损耗；二是变压器上的无功损耗。42（2）无功电源 电力系统的无功电源包括同步发电机、调相机、电容器及静止无功补偿器、线路充电功率等。（3）无功平衡 电力系统无功功率平衡包含两个
14、含义。首先是对于运行的各个设备，要求系统无功电源所发出的无功功率与系统无功负荷及无功损耗相平衡，即QQQLG43w其次是对于一个实际系统或是在系统的规划设计中，要求系统无功电源设备容量与系统运行所需要的无功电源及系统的备用无功电源相平衡，以满足运行的可靠性及适应系统负荷发展的需要，即 RGNQQQ44w2、无功补偿的原理加装了一部分无功补偿设备Qc后 cQQQ视在功率S比S小了，补偿后电力网的功率因数由补偿前的cos1提高到cos 2。45w3、无功补偿的意义（1）减少系统元件的容量，换个角度看是提高电网的输送能力。（2）降低网络功率损耗和电能损耗。（3）改善电压质量。46w4、配电网无功补偿
15、的配置原则（1）总体平衡与局部平衡相结合。（2）电业部门补偿和用户补偿向结合。（3）分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。（4）降损与调压相结合，以降损为主。47w5、无功补偿措施（1）利用同步发电机进行补偿。（2）利用调相机进行无功补偿。（3）利用电容器进行无功补偿。（4）利用静止补偿器进行无功补偿。48二、电压调整二、电压调整w1、电力系统的电压管理w在进行电力系统规划设计时，由于各负荷点对电压质量的要求还不明确，所以难以具体确定各中枢点电压控制的范围。为此规定了所谓“逆调压”、“顺调压”、“常调压”等几种中枢点电压控制的方式。49w2、电压调整的基本原理 以图所示的简单电力系统为例，说明
16、常用的各种调压措施所依据的基本原理。50由发电厂母线处电压开始推算，可求得 21121)(kUkQXPRkUkUkUUGGGb为维持用户处端电压满足要求，可以采用以下措施进行电压调整：（1）调节励磁电流以改变发电机端电压；（2）改变变压器T1、T2的变比；（3）通过改变电力网无功功率分布；（4）改变输电线路的参数（降低输电线路的电抗）。51w3、电压调整的措施（1）利用发电机调压（2）改变变压器变比调压（3）利用无功功率补偿调压（4）改变线路参数调压52w4、各种调压措施的合理应用（1）要求各类用户将负荷的功率因数提高到现行规程规定的参数。（2）改变发电机励磁，可以改变发电机输出的无功功率和发
17、电机的端电压。（3）根据无功功率平衡的需要，增添必要的无功补偿容量，并按无功功率就地平衡的原则进行补偿容量的分配。（4）当系统的无功功率供应比较充裕时，各变电所的调压问题可以通过选择变压器的分接头来解决。53（5）在整个系统无功不足的情况下，不宜采用调整变压器分接头的办法来提高电压。（6）对于10kV及以下电压等级的电网，由于负荷分散、容量不大，按允许电压损耗来选择导线截面是解决电压质量问题的正确途径。54三、静止无功补偿器三、静止无功补偿器SVCw静止无功补偿器（静止无功补偿器（SVC）：）：Static Var Compensator Controllerw利用电容器和电抗器组成的可提供感
18、性或容性利用电容器和电抗器组成的可提供感性或容性无功补偿的装置，能平滑控制动态无功功率。无功补偿的装置，能平滑控制动态无功功率。w六种方式：固定容性、固定感性、可变容性、六种方式：固定容性、固定感性、可变容性、可变感性、固定容性可变感性、可变容性可变感性、固定容性可变感性、可变容性可变感性。常用后两种。可变感性。常用后两种。w知名厂家：瑞士勃朗知名厂家：瑞士勃朗.鲍微利公司（鲍微利公司（BBC），），瑞典通用电气公司（瑞典通用电气公司（ASEA），美国通用电气），美国通用电气公司（公司（GE），美国西屋及日本富士等。），美国西屋及日本富士等。551、构成、构成SVC的三种基本组成模块的三种基本
19、组成模块wTSC-Thyristor-Switched Capacitor -晶闸管投切的电容器wTCR-Thyristor-Controlled Reactor -晶闸管控制的电抗器wHF/FC-Harmonic Filter(Fixed Capacitor)-滤波电容器(固定电容器)562、SVC的基本结构的基本结构 TCR FC TCR TSC FC TCRFC型 TCRTSCFC型 572.1 TSC-晶闸管投切的电容器晶闸管投切的电容器wStepwise controlwNo transientswNo harmonicswLow losseswRedundancy and flex
20、ibility582.1 TSC-晶闸管投切的电容器晶闸管投切的电容器w如果母线电压较高，一般配用隔离变压器，采用比较经如果母线电压较高，一般配用隔离变压器，采用比较经济的济的Y-YY-Y接线，晶闸管开关与电容器接成接线，晶闸管开关与电容器接成形。形。w在在TSCTSC控制方式下，晶闸管或者完全开通或者完全关闭，控制方式下，晶闸管或者完全开通或者完全关闭，即电流处于额定值和零值两点。即电流处于额定值和零值两点。w多个多个TSCTSC电路可以降低容性功率的跳跃，但需增加晶闸电路可以降低容性功率的跳跃，但需增加晶闸管数量。串联电抗器用于限制导通电流和短路电流的上管数量。串联电抗器用于限制导通电流和
21、短路电流的上升率。升率。w如果在电流自然过零点触发晶闸管，在电容器通电时，如果在电流自然过零点触发晶闸管，在电容器通电时，由于过渡过程会导致过电压，一般在晶闸管正式触发前由于过渡过程会导致过电压，一般在晶闸管正式触发前通过一个短脉冲对电容器进行预充电，以避免过电压。通过一个短脉冲对电容器进行预充电，以避免过电压。592.1 TSC-晶闸管投切的电容器晶闸管投切的电容器w工程示意图工程示意图602.2 TCR-晶闸管控制的电抗器晶闸管控制的电抗器wContinuous control wNo transients wGeneration of harmonicsLLXB2sin22)(613 S
22、VC控制器控制器w一、控制目标（稳态）：一、控制目标（稳态）：（1）提高功率因数。）提高功率因数。（2）提供电压支持。）提供电压支持。（3）降低网损。）降低网损。w二、控制器主要构成：二、控制器主要构成：1、检测环节、检测环节 2、算法环节、算法环节 3、控制环节、控制环节 4、保护环节、保护环节 5、辅助环节、辅助环节 623.1 SVC控制器（按功率因数控制）控制器（按功率因数控制）w理论基础：理论基础：cosP/（P2Q2）1/2633.1 SVC控制器（按功率因数控制）控制器（按功率因数控制）w一、控制方式：一、控制方式：根据进线功率因数的当今运行值，功率因数控制器自动投切补偿根据进线
23、功率因数的当今运行值，功率因数控制器自动投切补偿电容器组或可连续调节补偿量，使进线功率因数随时维持在某一电容器组或可连续调节补偿量，使进线功率因数随时维持在某一整定范围内。整定范围内。w二、控制器构成：二、控制器构成：1、功率因数检测环节、功率因数检测环节 2、延时环节、延时环节 3、可逆记数环节、可逆记数环节 4、过电压保护环节、过电压保护环节 5、驱动控制环节、驱动控制环节 6、手动控制、手动控制 7、自动起停环节、自动起停环节 8、执行环节、执行环节643.1 SVC控制器（按功率因数控制）控制器（按功率因数控制）（功率因数控制器各环节的作用）（功率因数控制器各环节的作用）1、功率因数检
24、测环节：量测相电流、线电压，计算进线功率因数当、功率因数检测环节：量测相电流、线电压，计算进线功率因数当今值，辨识功率因数进相或滞相，根据功率因数整定范围，下达今值，辨识功率因数进相或滞相，根据功率因数整定范围，下达投切指令至延时环节。投切指令至延时环节。2、延时环节：规定两次动作之间的最小时间，避免频繁投切。对、延时环节：规定两次动作之间的最小时间，避免频繁投切。对电动机启动过程尤为必要。电动机启动过程尤为必要。3、可逆记数环节：记录各组电容器的投切次数使其循环工作，以、可逆记数环节：记录各组电容器的投切次数使其循环工作，以保证各组电容器投入时间基本相等，工作寿命基本相同。保证各组电容器投入
25、时间基本相等，工作寿命基本相同。4、过电压保护环节：当运行电压超过补偿电容器的最大运行电压、过电压保护环节：当运行电压超过补偿电容器的最大运行电压时，立即退出电容器，以保证其安全。时，立即退出电容器，以保证其安全。5、TSC及及TCR的指令信号。的指令信号。6、手动控制：自动投切出现故障时的保障措施、手动控制：自动投切出现故障时的保障措施 7、自动启停环节：根据进线电流的大小，判断运行状态。当进线、自动启停环节：根据进线电流的大小，判断运行状态。当进线电流极小或没有时，自动断电退出运行。电流极小或没有时，自动断电退出运行。653.1 SVC控制器（按功率因数控制）控制器（按功率因数控制）按负荷
26、电流的控制：按负荷电流的控制：w日负荷曲线变化较大，但自然功率因数基本不变的场日负荷曲线变化较大，但自然功率因数基本不变的场合，采用只跟据负荷电流的大小进行投切控制。合，采用只跟据负荷电流的大小进行投切控制。w控制器构成特点：控制器构成特点：负荷电流检测环节替代功率因数负荷电流检测环节替代功率因数检测环节检测环节663.2 SVC控制器（电压控制）控制器（电压控制）理论基础：理论基础：673.2 SVC控制器（电压控制）控制器（电压控制）112)j(IXRUU1111111jURQXPUXQRPU111j UUU理论基础：理论基础：683.2 SVC控制器（电压控制）控制器（电压控制）并补的计
27、算：并补的计算：222222222221UXQRPUURQXPjUXQRPUU22221)(UXQQRPUUc)()(222222222UXQRPUXQRPUUXUQc693.2 SVC控制器（电压控制）控制器（电压控制）并补的计算：并补的计算：XUUUQc)(222703.3 SVC控制器（降低网损）控制器（降低网损）w理论基础：理论基础：w线路的功率损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两线路的功率损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。如已知条件是末端功率、末端电压，则部分。如已知条件是末端功率、末端电压，则 RUQPPR222222XUQPQX222222若已知条件为首端功率和电压，则若
28、已知条件为首端功率和电压，则 RUQPPR212121XUQPQX21212171四、静止无功发生器四、静止无功发生器w静止无功发生器静止无功发生器 Static var GeneratorSVGw静止同步补偿器静止同步补偿器Static Synchronous com-pensatorSTATCOM72四、静止无功发生器四、静止无功发生器wSVG既能向系统提供无功，又能从系既能向系统提供无功，又能从系统吸收无功，且与系统的无功功率交换统吸收无功，且与系统的无功功率交换量可以是任意的。量可以是任意的。wSTATCOM功能上类似于能产生三相功能上类似于能产生三相正弦对称电压的旋转同步电机。即可与
29、正弦对称电压的旋转同步电机。即可与系统进行无功交换，也可同时与系统进系统进行无功交换，也可同时与系统进行有功交换。行有功交换。731.SVG的系统示意图的系统示意图wSVG的基本结构：由可关断电力电子器件构成的基本结构：由可关断电力电子器件构成的电压源型的电压源型DC/AC逆变器，与系统的接线示意逆变器，与系统的接线示意图如下图。图如下图。DC/AC 742.SVG的工作原理相量图的工作原理相量图单相等值电路相量图单相等值电路相量图75 3.SVG的补偿特性的补偿特性SVGSVC1.00.276 习题一习题一1.SVG与与SVC并联补偿的不同之处是什么？并联补偿的不同之处是什么？2.同等系统条
30、件下，同等系统条件下，SVG与与SVC中的电力电中的电力电 子器件要求有什么不同？子器件要求有什么不同？3.并联无功补偿设备装在线路首端和末端的并联无功补偿设备装在线路首端和末端的作用效果有什么不同？作用效果有什么不同？77五、串联补偿五、串联补偿w串联补偿设备：串联补偿设备：配电网中的串联补偿设备主要是电容。配电网中的串联补偿设备主要是电容。w串联补偿电容器在线路中的接线：串联补偿电容器在线路中的接线：78五、串联补偿五、串联补偿w配电网中并联无功补偿，可以提高系统的配电网中并联无功补偿，可以提高系统的功率因数，降低网损，减小电压降落。功率因数，降低网损，减小电压降落。w在配电线路中串联接入
31、电容器进行补偿，在配电线路中串联接入电容器进行补偿，也能起到上述三种作用。也能起到上述三种作用。w串联补偿起上述三种作用时，作用效果及串联补偿起上述三种作用时，作用效果及设备要求有很大不同。设备要求有很大不同。79五、串联补偿五、串联补偿串联补偿时的相量分析：串联补偿时的相量分析：80五、串联补偿五、串联补偿串联补偿时的相量分析：串联补偿时的相量分析：81习题二习题二串联电容器补偿：串联电容器补偿：1.降低电压损耗与并补的不同？降低电压损耗与并补的不同？2.降低网损与并补的不同？降低网损与并补的不同？3.器件的要求有什么不同？器件的要求有什么不同？82工程设计工程设计具体内容：具体内容：给定补
32、偿容量，确定下述参数：给定补偿容量，确定下述参数：w1.补偿电容器：额定容量（额定电压、额补偿电容器：额定容量（额定电压、额定电流），电容值（实际补偿量）定电流），电容值（实际补偿量）w2.串联电抗器：额定电压、额定电流、额串联电抗器：额定电压、额定电流、额定电抗率、电感值定电抗率、电感值w3.开关及闸刀：额定电压、额定电流开关及闸刀：额定电压、额定电流电流互感器、电容器放电线圈、避雷器电流互感器、电容器放电线圈、避雷器83（二（二)配电网供电可靠性配电网供电可靠性 84配电网供电可靠性配电网供电可靠性w在电网其他条件相同时，系统的供电可在电网其他条件相同时，系统的供电可靠性只取决于电源中性点
33、的工作方式。靠性只取决于电源中性点的工作方式。w配电网常用中性点接地方式：配电网常用中性点接地方式：w1.1.中性点不接地中性点不接地w2.2.中性点经低阻接地中性点经低阻接地w3.3.中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地85一、中性点接地运行方式一、中性点接地运行方式w1.1.中性点不接地系统：小电流接地系统；中性点不接地系统：小电流接地系统；中性点非有效接地系统。中性点非有效接地系统。w2.2.中性点经低阻接地：大电流接地系统；中性点经低阻接地：大电流接地系统；中性点有效接地系统。中性点有效接地系统。w3.3.中性点经消弧线圈接地：小电流接地系统；中性点经消弧线圈接地：小电流接地系统；
34、中性点非有效接地系统。中性点非有效接地系统。86一、中性点接地运行方式一、中性点接地运行方式w中性点有效接地与中性点非有效接地系统：中性点有效接地与中性点非有效接地系统：w按系统的零序阻抗按系统的零序阻抗X X0 0与正序阻抗与正序阻抗X X1 1的比值的比值K K（零序电阻（零序电阻R R0 0与正序电抗与正序电抗X X1 1的比值的比值KK），将），将系统分为：系统分为：wa a、当、当K K 3 3（K K 1 1）时，系统为）时，系统为中性点有中性点有效接地系统效接地系统 ，也称大电流接地系统。，也称大电流接地系统。wb b、当、当K K 3 3（K K 1 1）时，系统为）时，系统为
35、中性点非中性点非有效接地系统有效接地系统 ，也称小电流接地系统。，也称小电流接地系统。87一、中性点接地运行方式一、中性点接地运行方式w配电网中发生概率最大的故障是单相接配电网中发生概率最大的故障是单相接地故障。地故障。w配电网中发生单相接地故障时各种中性配电网中发生单相接地故障时各种中性点接地运行方式的特点：点接地运行方式的特点：w中性点有效接地系统：单相接地电流较大，故障线中性点有效接地系统：单相接地电流较大，故障线路切除。继电保护简单。路切除。继电保护简单。w中性点非有效接地系统：单相接地电流较小，系统中性点非有效接地系统：单相接地电流较小，系统可以带故障运行一段时间。要考虑弧光接地过电
36、压可以带故障运行一段时间。要考虑弧光接地过电压的危害。与继电保护不易配合。的危害。与继电保护不易配合。88一、中性点接地运行方式一、中性点接地运行方式1 1、中性点不接地方式：、中性点不接地方式：a a、当发生单相接地故障时，线电压维持不变，非、当发生单相接地故障时，线电压维持不变，非故障相对地电压升高故障相对地电压升高 倍，不影响三相设备正倍，不影响三相设备正常运行；常运行；b b、当单相接地电容电流不大时，其所引起的热效、当单相接地电容电流不大时，其所引起的热效应能为电网各元件的绝缘所承受，所以允许电网应能为电网各元件的绝缘所承受，所以允许电网带故障运行；带故障运行；c c、可能产生异常过
37、电压：铁磁谐振过电压或间歇、可能产生异常过电压：铁磁谐振过电压或间歇性弧光接地过电压，其值可达性弧光接地过电压，其值可达3-43-4倍相电压，波及倍相电压，波及全网，影响网络中的设备绝缘寿命；全网，影响网络中的设备绝缘寿命；389一、中性点接地运行方式一、中性点接地运行方式系统接线示意图：系统接线示意图：RdIjdC1C2O90一、中性点接地运行方式一、中性点接地运行方式2 2、中性点经低阻接地方式：、中性点经低阻接地方式：a a、当发生单相接地故障时，线电压不再维、当发生单相接地故障时，线电压不再维持对称，三相设备不能正常运行；持对称，三相设备不能正常运行；b b、单相接地电容电流很大，不允
38、许电网带、单相接地电容电流很大，不允许电网带故障运行；故障运行；c c、主要工作是接地电阻值的选取，国内主、主要工作是接地电阻值的选取，国内主要按接地电流为要按接地电流为5005001000A1000A选取。选取。91一、中性点接地运行方式一、中性点接地运行方式3 3、中性点经消弧线圈接地方式：、中性点经消弧线圈接地方式：a a、当发生单相接地故障时，线电压维持不、当发生单相接地故障时，线电压维持不变，非故障相对地电压升高变，非故障相对地电压升高 倍，不影倍，不影响三相设备正常运行；响三相设备正常运行；b b、消弧线圈使流过、消弧线圈使流过故障点的接地电流降低，故障点的接地电流降低，能熄灭电弧
39、并避免电弧复燃能熄灭电弧并避免电弧复燃；c c、能、能降低单相接地故障引起的过电压。降低单相接地故障引起的过电压。392二、选择中性点接地方式的因素二、选择中性点接地方式的因素1 1、供电可靠性：对供电系统的主要要求。、供电可靠性：对供电系统的主要要求。2 2、安全因素：选择接地方式重点考虑的因素。、安全因素：选择接地方式重点考虑的因素。主要三个方面：主要三个方面：人身安全；人身安全；设备安全（设备安全：绝缘、火灾、接地故障扩大）；设备安全（设备安全：绝缘、火灾、接地故障扩大）；企业安全（不能瞬间停电的企业：企业安全（不能瞬间停电的企业：a.a.乙烯裂变装置，停乙烯裂变装置，停电一秒钟，装置中
40、原料报废，清理恢复需几小时，一电一秒钟，装置中原料报废，清理恢复需几小时，一次损失十万甚至上百万元。次损失十万甚至上百万元。b.b.矿井，生产作业有严格矿井，生产作业有严格流程，一次停电后，一切从头开始，通风系统、沼气流程，一次停电后，一切从头开始，通风系统、沼气含量等等。）含量等等。）3 3、过电压危害及继电保护的选择性和灵敏度、过电压危害及继电保护的选择性和灵敏度、投资费用、对通信、弱电设备的影响等。投资费用、对通信、弱电设备的影响等。93三、中性点谐振接地运行方式三、中性点谐振接地运行方式w中性点谐振接地运行方式即中性点谐振接地运行方式即中性点经消弧线中性点经消弧线圈接地运行方式圈接地运
41、行方式。94三、中性点谐振接地运行方式三、中性点谐振接地运行方式w中性点谐振接地运行方式主要内容：中性点谐振接地运行方式主要内容：1.主流消弧线圈类型：主流消弧线圈类型：2.消弧线圈的运行要求：消弧线圈的运行要求：3.消弧线圈的具体控制：消弧线圈的具体控制：95（三（三)配电网电能质量配电网电能质量 96电能质量问题电能质量问题w电压质量电压质量w电流质量电流质量w功率质量功率质量w电源质量电源质量w电磁兼容电磁兼容97 1.1.电压质量问题电压质量问题 2.2.电流质量问题电流质量问题配电网电能质量问题配电网电能质量问题98电压质量问题又分为静态与动态两大类：电压质量问题又分为静态与动态两大
42、类：1.1.静态电压质量问题：静态电压质量问题：w电压谐波电压谐波w三相不对称三相不对称w电压中断、电压长期偏低、偏高等电压中断、电压长期偏低、偏高等2.2.动态电压质量问题：动态电压质量问题：w周波级的动态电压升高（周波级的动态电压升高（SwellsSwells），），w脉冲（脉冲（ImpulsesImpulses）w电压跌落（电压跌落（SagsSags）w瞬时供电中断（瞬时供电中断（Momentary InterruptionsMomentary Interruptions）w波动与闪变等波动与闪变等一、一、电压质量问题电压质量问题99常见的动态电压质量问题：常见的动态电压质量问题：其中电
43、压跌落即电压下凹占其中很大的比例其中电压跌落即电压下凹占其中很大的比例一、一、电压质量问题电压质量问题100描述电能质量的性质：描述电能质量的性质：稳态现象：稳态现象：非稳态现象：非稳态现象：幅值幅值 上升率上升率 频率频率 幅度幅度 频谱频谱 持续时间持续时间 调制调制 频率、频谱频率、频谱 电源阻抗电源阻抗 发生率发生率 陷落深度陷落深度 能量强度能量强度 陷落面积陷落面积 电源阻抗电源阻抗一一 、电压质量问题电压质量问题101电压质量问题的来源：电压质量问题的来源：负荷（电流源型）负荷（电流源型）非线性、不对称、时变负荷非线性、不对称、时变负荷 多负荷投切多负荷投切系统本身（电压源型）系
44、统本身（电压源型）操作（倒闸、投切线路等）操作（倒闸、投切线路等）系统故障（短路、断线等）系统故障（短路、断线等）系统遭受干扰如闪电系统遭受干扰如闪电一、一、电压质量问题电压质量问题102电压质量问题的治理方法：电压质量问题的治理方法：1 1、并联电流源补偿、并联电流源补偿 特点：对特定的节点电压补偿时，对其特点：对特定的节点电压补偿时，对其它节点也有影响，通常容量较大，利己且它节点也有影响，通常容量较大，利己且利他，适合电力部门应用。利他，适合电力部门应用。2 2、串联电压源补偿、串联电压源补偿 特点：只对特定节点电压补偿，对其它特点：只对特定节点电压补偿，对其它 节点没有影响，容量较小，利
45、己的，适节点没有影响，容量较小，利己的，适 合用户应用。合用户应用。3 3、并联电流源串联电压源综合补偿、并联电流源串联电压源综合补偿一、一、电压质量问题电压质量问题103串联电压补偿的种类：串联电压补偿的种类：串联电容补偿串联电容补偿TCSC TCSC 晶闸管控制的串联电容晶闸管控制的串联电容移相器及移相器及TSPST/TCPSTTSPST/TCPST动态电压调节器（动态电压调节器（DVRDVR）或）或SSSCSSSC（补基波）（补基波）一、一、电压质量问题电压质量问题104二、二、电流质量问题电流质量问题w电流质量问题：电流质量问题：1.1.电力电子设备等非线性负荷给电网电力电子设备等非线
46、性负荷给电网 带来的电流畸变带来的电流畸变2.2.流入电网的谐波电流流入电网的谐波电流3.3.无功、不平衡负荷电流无功、不平衡负荷电流4.4.低频负荷变化造成的闪烁等低频负荷变化造成的闪烁等 105三、三、滤波器滤波器w滤波器谐波抑制设备（或谐波补偿），主要有两种基本形式：无源滤波器：LC串联谐振电路 有源滤波器：DC/AC逆变器 有源滤波器根据控制要求，可以是可控电压源，也可以是可控电流源。1063.13.1、无源无源滤波器滤波器w无源滤波器：LC串联谐振电路 基本原理：参数选择：电容、电感 （要考虑基波时的特性）1073.2 3.2 有源有源滤波器滤波器w有源滤波器：w有源滤波器的基本原理
47、和结构有源滤波器的基本原理和结构w有源滤波器的分类及优点分析有源滤波器的分类及优点分析1083.2.1 3.2.1 有源滤波器的基本原理和结构有源滤波器的基本原理和结构 如图如图1 1所示，所示，为负载电流，为负载电流，为有源滤波为有源滤波器的输出电流，器的输出电流，为电网提供的电流。为电网提供的电流。图图1 1 有源滤波器方框接线图有源滤波器方框接线图LICISI109 图图2 2 有源滤波器的波形图有源滤波器的波形图3.2.1 有源滤波器的基本原理和结构有源滤波器的基本原理和结构1103.2.1 有源滤波器的基本原理和结构有源滤波器的基本原理和结构将图将图2 2中的负载电流中的负载电流 按
48、傅立叶级数展开为：按傅立叶级数展开为：11111sin()cossinsincosLnnnIIntItIt2sin()nnnInt11pqnIII式中式中 基波有功电流基波有功电流 基波无功电流基波无功电流 高次谐波电流高次谐波电流1pI1qInI111cossinpIIt111sincosqIIt2sin()nnnnIIn tLI1113.2.1 有源滤波器的基本原理和结构有源滤波器的基本原理和结构 图图1 1中，中，即负荷电流，即负荷电流 由电由电源电流源电流 和有源滤波器输出的电流和有源滤波器输出的电流 共同提供，共同提供，如果控制有源滤波器的输出电流如果控制有源滤波器的输出电流,使使
49、，则电源中就只有基波功率（有功和无功）了，则电源中就只有基波功率（有功和无功）了，即即 ，从而达到抑制谐波的目的。简，从而达到抑制谐波的目的。简而言之，有源滤波器产生一个与电源谐波幅值而言之，有源滤波器产生一个与电源谐波幅值相同、相位相反的谐波注入谐波源，则可以将相同、相位相反的谐波注入谐波源，则可以将谐波抵消，使之不会流入系统。谐波抵消，使之不会流入系统。LCSIIILISICICnII11SpqIII1123.2.1 有源滤波器的基本原理和结构有源滤波器的基本原理和结构 由上述分析我们可以看到，有源滤波器由上述分析我们可以看到，有源滤波器可同时补偿无功功率，这只需使可同时补偿无功功率，这只
50、需使 ，则则 ，电源中就只含基波有功电流了，电源中就只含基波有功电流了，图图2 2中的波形中的波形 就是同时补偿了谐波和无功就是同时补偿了谐波和无功电流后的波形。电流后的波形。1CqnIII1SpIISI1133.2.1 有源滤波器的基本原理和结构有源滤波器的基本原理和结构w有源滤波器的结构有源滤波器包括五个部分：有源滤波器包括五个部分：图图3 3 有源滤波器结构框图有源滤波器结构框图1143.2.1 有源滤波器的基本原理和结构有源滤波器的基本原理和结构 电流谐波分量检测部分、电流谐波分量补电流谐波分量检测部分、电流谐波分量补偿控制电路、脉宽调制偿控制电路、脉宽调制(PWM)(PWM)逆变器、
