《供電技術(shù)-第四版》機(jī)械工業(yè)出版社課件-6-電能質(zhì)量

第一節(jié)電能質(zhì)量概述第二節(jié)電壓偏差及其調(diào)節(jié)第三節(jié)電壓波動(dòng)和閃變及其抑制第四節(jié)高次諧波及其抑制第五節(jié)供電系統(tǒng)的三相不平衡第六節(jié)供電系統(tǒng)的無功功率補(bǔ)償?shù)?章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量于無功補(bǔ)償?shù)谝还?jié)電能質(zhì)量概述

一、電能質(zhì)量問題

電能質(zhì)量是指電氣設(shè)備正常運(yùn)行所需要的電氣特性，任何導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差都屬于電能質(zhì)量問題。二、理想的電能質(zhì)量

在三相電力系統(tǒng)中，理想的電能質(zhì)量是：系統(tǒng)頻率恒為額定頻率；三相電壓波形是三相對(duì)稱的、幅值恒為額定電壓的正弦波形；三相電流波形是三相對(duì)稱的正弦波形；供電不間斷。三、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、保護(hù)電氣環(huán)境、保障電力用戶正常使用電能的基本技術(shù)規(guī)范，是實(shí)施電能質(zhì)量監(jiān)督管理、推廣電能質(zhì)量控制技術(shù)、維護(hù)供用電雙方合法權(quán)益的法律依據(jù)。我國(guó)已經(jīng)頒布的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有：GB12325-2003《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》、GB12326-2000《電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變》、GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》、GB/T15543-1995《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》、GB/T15945-1995《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》、GB/T18481-2001《電能質(zhì)量暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓》。四、影響電能質(zhì)量的因素

電壓質(zhì)量是電能質(zhì)量的核心。影響電壓質(zhì)量的主要因素有：①負(fù)荷無功功率或無功功率變化量；②電網(wǎng)短路容量或電網(wǎng)等效電抗。負(fù)荷無功功率或無功變化量越大，對(duì)電壓質(zhì)量的影響越大；電網(wǎng)短路容量越大，則負(fù)荷變化對(duì)電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響越小。無功功率補(bǔ)償既是電網(wǎng)節(jié)能降耗的措施，也是改善電網(wǎng)電能質(zhì)量的措施之一。五、改善電網(wǎng)電能質(zhì)量的措施第二節(jié)電壓偏差及其調(diào)節(jié)

一、電壓偏差的含義由于變壓器分接頭選擇而引入的電壓偏差量可按下式進(jìn)行計(jì)算：電壓偏差是指電網(wǎng)實(shí)際電壓與額定電壓之差對(duì)額定電壓的百分?jǐn)?shù)，即產(chǎn)生電壓偏差的主要原因是正常的負(fù)荷電流或故障電流在系統(tǒng)各元件上流過時(shí)所產(chǎn)生的電壓損失所引起的。實(shí)際電壓偏高或偏低，對(duì)運(yùn)行中的電氣設(shè)備會(huì)造成不良影響。二、變壓器對(duì)電壓偏差的影響

變壓器中的電壓損失按式計(jì)算：當(dāng)變壓器一次側(cè)分接頭所加電壓為額定電壓時(shí),由變壓器本身所產(chǎn)生的總電壓偏差量為變壓器負(fù)載時(shí)二次側(cè)電壓為：三、電壓偏差的計(jì)算指定地點(diǎn)E的電壓偏差可由下式計(jì)算:四、電壓偏差的調(diào)節(jié)

GB12325-1990《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》中規(guī)定，供電部門與用戶的產(chǎn)權(quán)分界處或供用電協(xié)議規(guī)定的電能計(jì)量的最大允許電壓偏差應(yīng)不超過：

35kV及以上供電電壓：電壓正、負(fù)偏差絕對(duì)值之和為10%；

10kV及以下三相供電電壓：±7%；

220V單相供電電壓：+7%，-10%。

（一）電壓調(diào)節(jié)的方式

對(duì)中樞點(diǎn)的電壓進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)節(jié)。中樞點(diǎn)調(diào)壓方式：常調(diào)壓：不管中樞點(diǎn)的負(fù)荷怎樣變動(dòng)，都要保持中樞點(diǎn)的電壓偏差為恒定值；逆調(diào)壓：在最大負(fù)荷時(shí)，升高母線電壓，在最小負(fù)荷時(shí)，降低母線電壓。（二）電壓調(diào)節(jié)的方法對(duì)于電力用戶的供配電系統(tǒng)，電壓偏差調(diào)節(jié)主要以下兩方面入手。1.減小線路電壓損失

2.合理選擇變壓器的分接頭合理地減少系統(tǒng)的阻抗，減少系統(tǒng)的變壓級(jí)數(shù)；盡量保持系統(tǒng)三相平衡；使高壓線路深入負(fù)荷中心；采用多回路并聯(lián)供電；設(shè)置無功補(bǔ)償裝置等。

第三節(jié)電壓波動(dòng)和閃變及其抑制

電壓波動(dòng)是指電壓在系統(tǒng)電網(wǎng)中作快速短時(shí)的變化。電壓波動(dòng)值，以用戶公共供電點(diǎn)的相鄰最大與最小電壓方均根值之差對(duì)電網(wǎng)額定電壓UN的百分值表示，即電壓波動(dòng)是由于負(fù)荷急劇變動(dòng)的沖擊負(fù)荷所引起。影響電氣設(shè)備的正常工作。一、電壓波動(dòng)和閃變的基本概念閃變是指人眼對(duì)燈閃的主觀感覺。引起燈光（照度）閃變的波動(dòng)電壓，稱為閃變電壓。二、電壓波動(dòng)值的估算

1）當(dāng)已知三相負(fù)荷的有功和無功功率變化量△P和△Q時(shí)，則可按下式計(jì)算：

式中，R∑、X∑分別為電網(wǎng)的等值電阻和電抗。

2）在高壓電網(wǎng)中，由于X∑＞R∑

，因此可按下式計(jì)算：

三、電壓波動(dòng)和閃變的抑制

抑制電壓波動(dòng)和閃變的主要措施有：采用合理的接線方式，對(duì)負(fù)荷變化劇烈的大型設(shè)備，采用專用線或?qū)Ｓ米儔浩鞴╇?；提高供電電壓；減少電壓損失；增大供電容量；減少系統(tǒng)阻抗；增加系統(tǒng)的短路容量等方法，對(duì)抑制電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和閃變能起到良好的作用。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，也可以在電壓波動(dòng)嚴(yán)重時(shí)減少、甚至切除引起電壓波動(dòng)的負(fù)荷。另外為了減少無功功率沖擊引起的電壓閃變，國(guó)內(nèi)外普遍采用一種靜止無功功率補(bǔ)償裝置（SVC）進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。這種裝置在調(diào)節(jié)的快速性、功能的多樣性、工作的可靠性、投資和運(yùn)行費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性等方面具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。靜止無功補(bǔ)償器由特殊電抗器和電容器組成，有的是兩者之一為可控的，有的是兩者都是可控的，是一種并聯(lián)聯(lián)接的無功功率發(fā)生器和吸收器。近年來，電力系統(tǒng)中主要應(yīng)用的靜止補(bǔ)償器有自飽和電抗器型（簡(jiǎn)記為SR）和可控硅控制電抗器型(簡(jiǎn)記為TCR)兩種。第五節(jié)供電系統(tǒng)的三相不平衡

一、基本概念：在三相供電系統(tǒng)中，當(dāng)電流和電壓的三相相量間幅值不等或相位差不為1200時(shí)，則三相電流和電壓不平衡。三、危害：三相不平衡對(duì)供用電設(shè)備將帶來危害。（1）感應(yīng)電動(dòng)機(jī)：負(fù)序電壓在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩從而降低了電動(dòng)機(jī)的有用輸出轉(zhuǎn)矩；負(fù)序電壓產(chǎn)生負(fù)序電流。（2）變壓器：變壓器容量不能充分利用。（3)變流裝置：整流裝置會(huì)產(chǎn)生較大的非特征諧波，進(jìn)一步影響電能質(zhì)量。

二、原因：供電系統(tǒng)的三相不平衡主要是由三相負(fù)荷不對(duì)稱所引起的。電流和電壓不平衡現(xiàn)象有短時(shí)的（一相不對(duì)稱短路，斷線等），也有持續(xù)的（一相非對(duì)稱運(yùn)行方式；以及非對(duì)稱負(fù)荷等）。

五、三相不平衡的補(bǔ)償：首先將單相負(fù)荷平衡地分布于三相中，同時(shí)要考慮到用電設(shè)備功率因數(shù)的不同，盡量兼顧有功功率與無功功率均能分布。在低壓系統(tǒng)中，各相安裝的單相用電設(shè)備其各相之間容量最大值與最小值之差不應(yīng)超過15%。

四、三相不平衡度：

三相不平衡程度通常用不平衡系數(shù)表示。式中，εU%、εI%表示電壓及電流的不平衡系數(shù)；U1、U2和I1、I2表示正、負(fù)序電壓和正、負(fù)序電流。第六節(jié)供電系統(tǒng)的無功功率補(bǔ)償

一、功率因數(shù)定義1．瞬時(shí)功率因數(shù)

監(jiān)測(cè)負(fù)荷用。2．平均功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)用。3．最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)確定需要無功補(bǔ)償容量用。二、無功補(bǔ)償容量的確定

QN.C=Qc－Qc’＝Pc(tanφ-tanφ’)QN.C穩(wěn)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備，主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器（自愈式）。三、無功補(bǔ)償裝置的選擇低壓并聯(lián)電容器裝置根據(jù)負(fù)荷變化相應(yīng)自動(dòng)循環(huán)投切的電容器組數(shù)，在無功補(bǔ)償容量QN.C確定后可根據(jù)選定的單組容量qNC來選擇：動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備（SVC）用于急劇變動(dòng)的沖擊負(fù)荷如煉鋼電弧爐、軋鋼機(jī)等的無功補(bǔ)償。四、無功補(bǔ)償裝置的裝設(shè)位置在用戶供電系統(tǒng)中，有三種方式：高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償（個(gè)別補(bǔ)償）。例某用戶10kV變電所低壓計(jì)算負(fù)荷為800kW＋580kvar。若欲使低壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到0.92，則需在低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置容量是多少？并選擇電容器組數(shù)及每組容量。解：（