电力电子装置应用中的电能质量问题解决方案PPT课件下载推荐.ppt

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n电力电子装置总容量巨大，电力电子装置应用中的电能质量问题日趋严重，合理的匹配输配电网阻抗是解决这一问题的关键技术之一。

n本报告的案例只涉及部分低压办公、家用电气及变频装置的电能质量问题，解决方案也只涉及阻抗匹配技术。

922电力电子装置应用中的电能质量问题（案例）电力电子装置应用中的电能质量问题（案例）2.12.1低压办公家用电器的电能质量问题低压办公家用电器的电能质量问题2.22.2变频器的电能质量问题变频器的电能质量问题102.1部分低压办公家用电器的电能质量问题部分低压办公家用电器的电能质量问题2.1.1计算机类用电设备谐波和无功特性计算机类用电设备谐波和无功特性2.1.2空调类用电设备的谐波及无功特性空调类用电设备的谐波及无功特性2.1.3非线性照明类用电设备的谐波及无功特性非线性照明类用电设备的谐波及无功特性112.1.1计算机类用电设备谐波和无功特性计算机类用电设备谐波和无功特性1213便携式计算机电压、电流波形及频谱便携式计算机电压、电流波形及频谱14台式机整机电压、电流波形及频谱台式机整机电压、电流波形及频谱15计算机服务器和存储器系统电压、电流波形及频谱计算机服务器和存储器系统电压、电流波形及频谱162.1.22.1.2空调类用电设备的谐波及无功特性空调类用电设备的谐波及无功特性1718HairKFR-25GW电压、电流波形及流波形及频谱（制冷）（制冷）19HairKFR-25GW电压、电流波形及流波形及频谱（制（制热）202.1.32.1.3非线性照明类用电设备的谐波及无功特性非线性照明类用电设备的谐波及无功特性2122紧凑型凑型荧光灯光灯电压、电流波形及流波形及频谱232.2变频轧机电能质量问题变频轧机电能质量问题2.2.1变频轧机产生的谐波电流与配电电缆电容谐振故障案例变频轧机产生的谐波电流与配电电缆电容谐振故障案例2.2.2变频轧机引起电网电压波形缺口和尖刺干扰案例变频轧机引起电网电压波形缺口和尖刺干扰案例2.2.3变频器谐波故障案例变频器谐波故障案例2.2.4变频器引起的整流变压器严重发热故障案例变频器引起的整流变压器严重发热故障案例2.2.5变频器输出引起电机发热故障案例变频器输出引起电机发热故障案例242.2.1变频轧机产生的谐波电流与配电电缆电容谐振故障案例变频轧机产生的谐波电流与配电电缆电容谐振故障案例

（1）故障描述某冷轧厂年产150万吨中高等级汽车板和冷轧电工钢。

其中，酸洗轧机联合机组采用大功率交直交变频传动，其整流环节采用世界最先进的PWM整器，电力电子器件选用IGBT。

该机组投产后，供电变压器一直存在高频啸叫声，特别是2004年3至4月，该冷轧厂新增3彩涂机组，在现场调试过程中，3彩涂机组HB段220V出口控制电源所带负载共有5个1756PA75的PLC电源模块、5个CPC电源模块、15个温度变送器电源模块的压敏电阻烧坏，严重影响系统的安全经济运行。

25

（2）故障测试接线图）故障测试接线图26（3）10kV总进线电压电流波形与频谱总进线电压电流波形与频谱27（4）10kV总进线谐波电压、谐波电流数据报表总进线谐波电压、谐波电流数据报表28（5）变频轧机馈线电压电流波形与频谱）变频轧机馈线电压电流波形与频谱29（6）变频轧机馈线谐波电压、谐波电流波形与频谱）变频轧机馈线谐波电压、谐波电流波形与频谱30（7）考虑到电缆电容的网络谐波电流系数仿真）考虑到电缆电容的网络谐波电流系数仿真31（8）数据分析结论）数据分析结论I2为谐波电流源负载，为谐波电流源负载，68次高次谐波电流为其特征谐波电流，次高次谐波电流为其特征谐波电流，I1为总进线为总进线电流，由于电缆分布电容与系统阻抗并联谐振，使进入电流，由于电缆分布电容与系统阻抗并联谐振，使进入I1的的68次谐波电流放次谐波电流放大大3倍左右，倍左右，HRU68高达高达8.1%，THDU高达高达13.5%，严重超过电磁兼容限值，严重超过电磁兼容限值（8%），并通过变压器传递到其他低压负载，若变压器二次侧为阻容负载时，），并通过变压器传递到其他低压负载，若变压器二次侧为阻容负载时，则会产生串联谐振，使谐波电压放大，这正是原则会产生串联谐振，使谐波电压放大，这正是原3#彩涂出口变配电系统彩涂出口变配电系统220V母线母线68次左右谐波电压放大，烧坏电源模块的原因。

次左右谐波电压放大，烧坏电源模块的原因。

由于供电变压器及线路发热，每年谐波损耗高达由于供电变压器及线路发热，每年谐波损耗高达48万万kWh，严重影响系，严重影响系统安全经济运行。

统安全经济运行。

322.2.2变频轧机引起电网电压波形缺口和尖刺干扰案例变频轧机引起电网电压波形缺口和尖刺干扰案例

（1）故障测试接线图：

）故障测试接线图：

33

（2）110kV侧母线电压和侧母线电压和110kV出线电流波形与频谱出线电流波形与频谱34（3）110kV侧母线电压和变频器用户馈线电流波形与频谱侧母线电压和变频器用户馈线电流波形与频谱35（4）110kV侧母线电压和变频器用户馈线电流波形与频谱侧母线电压和变频器用户馈线电流波形与频谱36（5）电压波形缺口和尖刺的特征数据）电压波形缺口和尖刺的特征数据：

由上图可得到：

B相电压每周波出现一次波形缺口和电压尖刺，波形相电压每周波出现一次波形缺口和电压尖刺，波形缺口宽度为缺口宽度为1.5ms左右，缺口深度为左右，缺口深度为27.6kV（0.31p.u.），最大尖刺峰），最大尖刺峰峰值高出峰值高出66kV（0.38p.u.），缺口和尖刺持续时间在，缺口和尖刺持续时间在2ms7.8ms。

（6）电压波形缺口和尖刺产生的原因）电压波形缺口和尖刺产生的原因：

由电流频谱可看出，主导谐波电流次数为由电流频谱可看出，主导谐波电流次数为3、5、7，说明，说明110kV负负载有可控硅整流装置，当交流侧电源短路容量大于整流器容量载有可控硅整流装置，当交流侧电源短路容量大于整流器容量20倍以倍以上，在可控硅深度控制时，将引起公共连接点的电压波形出现较深的上，在可控硅深度控制时，将引起公共连接点的电压波形出现较深的换相缺口。

换相缺口。

由于受电路中电感和杂散电容的影响，换向缺口波形的两边出现由于受电路中电感和杂散电容的影响，换向缺口波形的两边出现过冲而成的电压尖刺。

过冲而成的电压尖刺。

37（7）电压波形换向缺口和尖刺的危害）电压波形换向缺口和尖刺的危害38392.2.32.2.3变频器谐波故障案例变频器谐波故障案例

（1）概述）概述40

（2）故障测试系统图：

）故障测试系统图：

41（3）全过程时域分析（以）全过程时域分析（以B相电压和相电压和I1的的B相电流波形）相电流波形）故故障障前前及及故故障障切切除除后后，电电压压波波形形正正常常；

故故障障发发生生期期电电流流电电压压波波形形畸畸变变严严重重；

故故障障雪雪崩崩期期，电电流流过过载载，电电流流波波形形畸畸变变严严重重，基基波波电电压压幅幅值值下下降降；

故故障障切切除除后后，电电压压质质量量正正常常。

由由此此可可见见，10kV10kV配配电电网网电电压压质质量量正正常常，故故障障期期间间电电压压质质量量下下降降是是故故障障设设备备干扰造成的。

干扰造成的。

42（4）故障发展期过程频域分析故障发展期过程频域分析22轧轧机机左左整整流流单单元元的的故故障障原原因因不不是是10kV10kV供供电电质质量量不不好好，而而是是左左整整流流单单元元故故障障所所产产生生3636次次谐谐波波电电流流注注入入电电网网和和右右整整流流单单元元，致致使使10kV10kV母母线线3636次次谐谐波波电电压压含含有有率率高高达达2323，大大大大超超过过电电磁磁兼兼容容标准（标准（0.20.2）。

）。

432.2.4变频器引起的整流变压器严重发热故障案例变频器引起的整流变压器严重发热故障案例

（1）概述）概述某企业整流变压器（下带某企业整流变压器（下带IGBT变频器）在低负荷运行调试时，变变频器）在低负荷运行调试时，变压器异常发热，其温升高达压器异常发热，其温升高达45C。

本项目从谐波分析出发，计算整。

本项目从谐波分析出发，计算整流变压器测试工况下的实际的损耗。

计算结果表明，整流变压器异流变压器测试工况下的实际的损耗。

计算结果表明，整流变压器异常发热的根本原因是高次谐波电流注入系统产生的谐波电压引起的。

常发热的根本原因是高次谐波电流注入系统产生的谐波电压引起的。

44

（2）整流变压器二次侧电压电流的波形与频谱（以）整流变压器二次侧电压电流的波形与频谱（以B相为例）相为例）45（3）整流变压器二次侧基波电压、基波电流与基波功率整流变压器二次侧基波电压、基波电流与基波功率46（4）整流变压器二次侧的主导谐波电压（线电压）、谐波电流整流变压器二次侧的主导谐波电压（线电压）、谐波电流47（5）结论）结论测试工况下，虽然基波负载电流很小，但大量的高次谐波电测试工况下，虽然基波负载电流很小，但大量的高次谐波电流流（基本电流的基本电流的4倍左右倍左右）注入电网使二次侧谐波电压严重升高注入电网使二次侧谐波电压严重升高（大于基波电压的（大于基波电压的20%），从而使变压器空载损耗和基波损耗），从而使变压器空载损耗和基波损耗大增，致使变压器发热严重，如不采取谐波滤波措施，变压器大增，致使变压器发热严重，如不采取谐波滤波措施，变压器寿命将大大缩短。

寿命将大大缩短。

482.2.5变频器输出引起电机发热故障案例变频器输出引起电机发热故障案例

（1）概述）概述某低压变频电机发热烧损，测试数据表明，变频器输出的零序谐某低压变频电机发热烧损，测试数据表明，变频器输出的零序谐波电压过高，正常情况下，电机电源进线为三角形接法，无零序波电压过高，正常情况下，电机电源进线为三角形接法，无零序电流通道，零序谐波电压不应引起电机发热，但实际测试数据表电流通道，零序谐波电压不应引起电机发热，但实际测试数据表明，零序谐波电流较大，例如明，零序谐波电流较大，例如U3=82V、I3=12A，说明电机存在，说明电机存在绝缘故障，形