供電 第六章.ppt

1、第6章 供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償,內(nèi)容提要：本章主要介紹工廠供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量問題，首先介紹了電壓的偏差及其調(diào)節(jié)，然后介紹電壓波動和閃變及其抑制以及高次諧波及其抑制的問題，最后介紹了供電系統(tǒng)的三相不平衡。,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6章 供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量于無功補償,第一節(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)

2、量是：系統(tǒng)頻率恒為額定頻率；三相電壓波形是三相對稱的、幅值恒為額定電壓的正弦波形；三相電流波形是三相對稱的正弦波形；供電不間斷。,三、電能質(zhì)量標準,電能質(zhì)量標準是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行、保護電氣環(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)、維護供用電雙方合法權(quán)益的法律依據(jù)。 我國已經(jīng)頒布的電能質(zhì)量標準有：GB 12325-2003電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差、GB 12326-2000電能質(zhì)量 電壓波動和閃變、GB/T 14549-1993電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波、GB/T 15543-1995電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度、GB/T 15945-199

3、5電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率允許偏差、GB/T 18481-2001電能質(zhì)量 暫時過電壓和瞬態(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：負荷無功功率或無功功率變化量；電網(wǎng)短路容量或電網(wǎng)等效電抗。負荷無功功率或無功變化量越大，對電壓質(zhì)量的影響越大；電網(wǎng)短路容量越大，則負荷變化對電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響越小。,無功功率補償既是電網(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,高壓電網(wǎng),第二節(jié) 電壓偏差及其調(diào)節(jié),一、電壓偏差的含義,電壓偏差是指電網(wǎng)實際電壓與額定電壓之差對額定電壓的百分數(shù)，即,產(chǎn)生電壓偏差的主要原因是正常的負荷電流或故

4、障電流在系統(tǒng)各元件上流過時所產(chǎn)生的電壓損失所引起的。,實際電壓偏高或偏低，對運行中的電氣設(shè)備會造成不良影響。,二、變壓器對電壓偏差的影響,變壓器通常在其高壓側(cè)設(shè)有分接頭。,當在變壓器一次側(cè)分接頭上所加電壓為電網(wǎng)額定電壓，即U1=UN1時，單純由變壓器分接頭調(diào)整而引入的電壓偏差量可按下式進行計算：,二、變壓器對電壓偏差的影響,變壓器中的電壓損失與線路一樣，按式計算：,當變壓器一次側(cè)分接頭所加電壓為額定電壓時,由變壓器本身所產(chǎn)生的總電壓偏差量為,變壓器負載時二次側(cè)電壓為：,三、電壓偏差的計算,指定地點E的電壓偏差可由下式計算:,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

5、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、負偏差絕對值之和為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,對中樞點的電壓進行監(jiān)視和調(diào)節(jié)。,中樞點調(diào)壓方式： 常調(diào)壓：不管中樞點的負荷怎樣變動，都要保持中樞點的電壓偏差為恒定值； 逆調(diào)壓：在最大負荷時，升高母線電壓，在最小負荷時，降低母線電壓。,（二）電壓調(diào)節(jié)的方法,對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

6、系統(tǒng)的變壓級數(shù)； 盡量保持系統(tǒng)三相平衡； 使高壓線路深入負荷中心； 采用多回路并聯(lián)供電； 設(shè)置無功補償裝置等。,第三節(jié) 電壓波動和閃變及其抑制,電壓波動是指電壓在系統(tǒng)電網(wǎng)中作快速短時的變化。電壓波動值，以用戶公共供電點的相鄰最大與最小電壓方均根值之差對電網(wǎng)額定電壓UN的百分值表示。,電壓波動是由于負荷急劇變動的沖擊負荷所引起。影響電氣設(shè)備的正常工作。,一、電壓波動和閃變的基本概念,閃變是指人眼對燈閃的主觀感覺。引起燈光（照度）閃變的波動電壓，稱為閃變電壓。,二、電壓波動和閃變的抑制,抑制電壓波動和閃變的主要措施有：,采用合理的接線方式，對負荷變化劇烈的大型設(shè)備，采用專用線或?qū)Ｓ米儔浩鞴╇姡?提

7、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，對抑制電網(wǎng)的電壓波動和閃變能起到良好的作用。 在系統(tǒng)運行時，也可以在電壓波動嚴重時減少、甚至切除引起電壓波動的負荷。,另外為了減少無功功率沖擊引起的電壓閃變，國內(nèi)外普遍采用一種靜止無功功率補償裝置（SVC）進行無功功率補償。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、投資和運行費用的經(jīng)濟性等方面具有顯著的優(yōu)點。,靜止無功補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)用的靜止補償器有自飽和電抗器型（簡記為SR）和可

8、控硅控制電抗器型(簡記為TCR)兩種。,第四節(jié) 高次諧波及其抑制,一、高次諧波的產(chǎn)生與危害,諧波對幾乎所有連接于電網(wǎng)的電氣設(shè)備都有損害，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生諧波損耗，使設(shè)備過熱以及諧波過電壓、加速設(shè)備絕緣老化等。諧波對繼電保護、電能計量精度等也有影響 、諧波還對通信質(zhì)量有影響。,諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整倍數(shù)，也稱為高次諧波。,系統(tǒng)中的主要諧波源可分為兩大類：含半導(dǎo)體非線性元件的諧波源；含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源。,如在系統(tǒng)和用戶中存在諧波干擾，將會使系統(tǒng)中的電壓和電流發(fā)生畸變。供電系統(tǒng)中的諧波源主要是諧波電流源，諧波電流通過電網(wǎng)將在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生諧波電壓降，從而導(dǎo)致

9、諧波電壓的產(chǎn)生。,二、 諧波的評價估算,第h次諧波電壓含有量和第h次諧波電流含有率按下式計算：,諧波電壓總含量UH和諧波電流總含量IH按下式計算：,式中，Uh為第h次諧波電壓（方均根值）； U1為基波電壓（方均根值）； Ih第h次諧波電流（方均根值）；I1為基波電流（方均根值）。,電壓總諧波畸變率THDu和電流總諧波畸變率THDi按下式計算：,諧波電壓限值及諧波電流允許值的規(guī)定值可參考GB/T14549-1993電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波。,三、高次諧波的抑制,高次諧波的抑制方法：,1增加整流裝置的相數(shù),2裝設(shè)無源電力諧波濾波器,無源電力諧波濾波器由電力電容器，電抗器和電阻器按一定方式連接而成。,

10、3裝設(shè)有源電力濾波器,有源電力濾波器分并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，實際應(yīng)用中多為并聯(lián)型。 并聯(lián)型有源電力濾波器是一種向電網(wǎng)注入補償諧波電流，以抵消負荷所產(chǎn)生的諧波電流的濾波裝置，其主要電路由靜態(tài)功率變流器（逆變器）構(gòu)成，故具有半導(dǎo)體功率變流器的高可控性和快速響應(yīng)性。,諧波電流的補償,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，當電流和電壓的三相相量間幅值不等或相位差不為1200時，則三相電流和電壓不平衡。,三、危害：三相不平衡對供用電設(shè)備將帶來危害。（1）感應(yīng)電動機：負序電壓在電動機中產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩從而降低了電動機的有用輸出轉(zhuǎn)矩；負序電壓產(chǎn)生負序電流。（2）變壓器：變壓器容量不能充分利用。（3)變流裝置：整流裝置會產(chǎn)生較大的非特征諧波，進一步影響電能質(zhì)量。,二、原因：供電系統(tǒng)的三相不平衡主要是由三相負荷不對稱所引起的。電流和電壓不平衡現(xiàn)象有短時的（一相不對稱短路，斷線等），也有持續(xù)的（一相非對稱運行方式；以及非對稱負荷等）。,五、三相不平衡的補償：首先將單相負荷平衡地分