高能耗非线性负荷对电能质量的影响及治理措施研究

摘要

随着国民经济的发展，大量的高能耗用户在促进用电量快速增加的同时，还给电网带来了大量的电能质量问题。高能耗电力用户所使用的一系列非线性负荷设备例如感应加热设备、电弧炉等，给电网带来了大量的电能质量问题，严重危害到了电网的稳定和用电安全。然而，这些高能耗用电企业对促进本地区的经济发展仍发挥着重大作用，不可取缔。所以加强对高能耗电力用户的非线性设备的电能质量的研究变得十分重要，它不仅对整个电网的稳定安全，而且对居民用电的用电安全和设备安全具有重大的意义。
　　本文首先介绍了电能质量的具体指标，在此基础上分析了非线性设备的种类以及各种非线性设备接入电网带来的电能质量问题。通过分析对比，发现在一系列的电能质量问题中，谐波问题最为严重，其对电网的电压和电流波形造成了很大的畸变。然后针对高能耗用户的最常见的两种典型非线性负荷（由电力电子元件组成的感应加热电源和由电弧或铁磁性材料组成的电弧炉负荷）分别搭建了MATLAB仿真模型，仿真结果表明相关模型能准确的反映典型非线性负荷对电网电能质量的影响。接着针对泰州地区某船舶设备铸造有限公司新上非线性负荷接入电网后对系统供电电能质量的影响进行了预测分析计算，给出了针对谐波电流、电压波动和闪变、三相不平衡度的预测分析方法，预测结果表明该公司需要采取相应的措施对可能出现的谐波问题进行治理。
　　最后，本文针对有源电力滤波器的工作原理和电路拓扑进行了理论分析，对常用的谐波治理方法进行了对比研究;在此基础上对谐波检测方法进行了仿真分析，在对常用的控制方法对比之后，决定采用滞环控制方法。并进一步建立了有源电力滤波器的仿真模型，并根据泰州某船舶设备铸造有限公司的实际情况，分别对感应加热设备和电弧炉负载加入有源电力滤波器治理前后进行仿真分析，然后通过现场实验的方法验证了利用APF对高能耗非线性负荷产生谐波的治理效果，相关结果证明了所采用治理方法的有效性，对泰州某船舶设备铸造有限公司的谐波治理问题具有实际的指导作用。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 国外电能质量研究现状

1．2．2 国内电能质量研究现状

1．3 课题研究内容

第2章 高能耗非线性负荷电能质量问题及影响

2．1 电能质量的含义

2．2 高能耗非线性负荷的特点及分类

2．2．1 非线性负荷的定义

2．2．2 非线性负荷的分类

2．3 高能耗非线性负荷对电能质量的影响

2．3．1 谐波超标

2．3．2 电压波动和闪变

2．3．3 三相不平衡

2．4 本章小结

第3章 高能耗用户典型非线性负荷的仿真研究

3．1 含有电力电子元件的非线性负荷

3．1．1 感应加热设备的原理及特点

3．1．2 感应加热设备负荷的建模及仿真分析

3．2 含有电弧和铁磁材料的非线性设备

3．2．1 电弧炉设备的原理及特点

3．2．2 电弧炉设备负荷的建模及仿真分析

3．3 本章小结

第4章 泰州地区某高能耗用户电能质量分析

4．1 泰州地区某船舶设备铸造有限公司概况

4．1．1 供电系统简介

4．1．2 系统各元件的参数及运行情况

4．2 电能质量考核点及标准限值

4．2．1 电能质量指标考核点

4．2．2 国家标准限值

4．3 对电能质量的影响分析

4．3．1 谐波电流的影响

4．3．2 电压波动和闪变的影响

4．3．3 三相不平衡的影响

4．4 本章小结

第5章 高能耗用户电能质量治理方案研究

5．1 抑制谐波的方法

5．2 谐波检测方法

5．3 有源滤波器的控制方法研究

5．4 有源电力滤波器的仿真

5．4．1 模型搭建

5．4．2 对感应加热负载进行补偿

5．4．3 对电弧炉负载进行补偿

5．5 实验验证

5．6 本章小结

6．1 全文工作总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介