[信息与通信]供电质量提高与电能节约

1、工业企业供电工业企业供电单元六单元六 供电质量的提高与电能节供电质量的提高与电能节约约主要内容：主要内容：1 1电压调整电压调整2 2无功功率补偿无功功率补偿 工业企业供电工业企业供电课题课题1 1 供电系统的电压调整供电系统的电压调整供电质量：供电质量：电压、频率、波形电压、频率、波形一、电压调整方式一、电压调整方式1 1.逆调压逆调压最大负荷时：母线电压比线路最大负荷时：母线电压比线路UN高高5%5%；最小负荷时：母线电压等于线路最小负荷时：母线电压等于线路UN。 工业企业供电工业企业供电2 2.顺调压顺调压最大负荷时：不低于线路最大负荷时：不低于线路UN的的102.5%102.5% ；最

2、小负荷时：不高于线路最小负荷时：不高于线路UN的的107.5%107.5% 。 3 3.恒调压恒调压母线电压保持在较线路额定电压高母线电压保持在较线路额定电压高2%2%5%5%。 工业企业供电工业企业供电二、电压调整的基本原理二、电压调整的基本原理 R+jX UG K1 K2 Ub P+jQ bU1(KUG)NUQXPR 2K发电机发电机变比变比电网电网参数参数无功分布无功分布工业企业供电工业企业供电三、电压调整的措施三、电压调整的措施1 1.改变发电机励磁电流改变发电机励磁电流自动励磁调节装置自动励磁调节装置逆调压逆调压2 2.改变变压器分接头调压改变变压器分接头调压高压绕组有主高压绕组有主

3、接头接头分接头分接头6300kVA及以下：及以下： +5%、0、-5%8000kVA及以上：及以上： +2.5%、+5%、0、-2.5%、-5%工业企业供电工业企业供电 U1 RT+jXT U2 降压变压器降压变压器 双绕组变压器双绕组变压器分接头选择：分接头选择： 2UKUU/ )(1 NfUUK21 NfUUUUU2211 工业企业供电工业企业供电NfUUUUU2max2maxmax1max1)( NfUUUUU2min2minmin1min1)( 2min1max11fffUUU 普通变压器使用固定分接头：普通变压器使用固定分接头：工业企业供电工业企业供电 例例8-1 8-1 降压变电所

4、变压器降压变电所变压器10MVA10MVA、1101102 2/11kV/11kV。最大负荷高压侧。最大负荷高压侧113kV113kV，电压损，电压损失为失为UN的；最小负荷高压侧的；最小负荷高压侧115kV115kV，损失为，损失为。低压母线。低压母线顺调压顺调压方式，试选择变压器分接方式，试选择变压器分接头电压。头电压。 NfUUUUU2max2max1max1max1 解解kV8 .1151110025. 110063. 4110113 工业企业供电工业企业供电 例例8-1 8-1 降压变电所变压器降压变电所变压器10MVA10MVA、1101102 2/11kV/11kV。最大负荷高压

5、侧。最大负荷高压侧113kV113kV，电压损，电压损失为失为UN的；最小负荷高压侧的；最小负荷高压侧115kV115kV，损失为，损失为。低压母线顺调压方式，试选择变压器分接。低压母线顺调压方式，试选择变压器分接头电压。头电压。 NfUUUUU2min2min1min1min1 kV5 .1141110075. 110081. 2110115 工业企业供电工业企业供电kVUUUfff15.11525 .1148 .1152min1max11 kVkV。 校验：校验： 选分接头？选分接头？kVU27.105 .11511)11063. 4110113(max2 5 . 27 . 2100101

6、027.10(%)max m工业企业供电工业企业供电三绕组变压器分接头选择：同双绕组变压器三绕组变压器分接头选择：同双绕组变压器固定分接头调压固定分接头调压调压范围小调压范围小(10%)带负荷调压带负荷调压有载调压变压器有载调压变压器(15%)以上以上有载调压自动装置有载调压自动装置工业企业供电工业企业供电3 3.改变电力网参数调压改变电力网参数调压21KUQXPRKUUNGb R减小：减小：增大截面，不可取增大截面，不可取X减小：减小： 电容串联补偿电容串联补偿确定电容器的容抗确定电容器的容抗值和安装地点值和安装地点工业企业供电工业企业供电111UXQRPU 容量：容量： 111UXXQRP

7、UCC 11QUUUXCC 线路末端电线路末端电压需要提高压需要提高的数值的数值工业企业供电工业企业供电地点：地点：单电源放射式单电源放射式电容器装在线路末端电容器装在线路末端单电源树干式单电源树干式电容器装在未加串联电容器装在未加串联电容补偿前产生电容补偿前产生1/2线路电压损耗处线路电压损耗处工业企业供电工业企业供电4 4.改变无功功率分布调压改变无功功率分布调压221UQXPRUU U1 U2 P+jQ jQC R+jX Q-QC电容器容量？电容器容量？工业企业供电工业企业供电 U1 U2 P+jQ jQC R+jX 在变电所低压侧设置容量在变电所低压侧设置容量 为的无功补偿装置后为的无

8、功补偿装置后 CQQ-QC221)(CCCUXQQPRUU工业企业供电工业企业供电如果补尝前后如果补尝前后 保持不变保持不变 1U2222)(CCCUXQQPRUUQXPRU变压器变比选为变压器变比选为k CCKUU222222KKUUXUQCCC工业企业供电工业企业供电各种调压措施比较：各种调压措施比较：首先考虑发电机调压，不需附加设备及投资首先考虑发电机调压，不需附加设备及投资 无功充裕时，考虑变压器分接头调压无功充裕时，考虑变压器分接头调压 无功不足时，考虑增加无功功率电源无功不足时，考虑增加无功功率电源 串补电容使用不广泛串补电容使用不广泛 工业企业供电工业企业供电课题课题2 2 电网

9、高次谐波及其抑制电网高次谐波及其抑制一、高次谐波及其危害一、高次谐波及其危害基波：工频基波：工频50Hz 50Hz 谐波：二次谐波：二次100Hz100Hz、三次、三次150Hz150Hz等等 原因：供电系统中存在非线性元件原因：供电系统中存在非线性元件 电力公害电力公害：网侧功率因数低：网侧功率因数低 注入谐波电流注入谐波电流 工业企业供电工业企业供电(1)(1)系统波形畸变，电能品质变坏；系统波形畸变，电能品质变坏；(2)(2)设备铁损增加，过热，降低正常出力；设备铁损增加，过热，降低正常出力；(3)(3)电容器和电缆过热而损坏；电容器和电缆过热而损坏；(4)(4)线路电压损失和电能损失增

10、加；线路电压损失和电能损失增加；(5)(5)感应式电能表计量不正确；感应式电能表计量不正确；(6)(6)发生电压谐振，线路过电压，设备绝缘击穿；发生电压谐振，线路过电压，设备绝缘击穿；(7)(7)继电保护和自动装置误动作；继电保护和自动装置误动作；(8)(8)对附近通讯设备和通讯线路产生信号干扰。对附近通讯设备和通讯线路产生信号干扰。 高次谐波危害：高次谐波危害： 工业企业供电工业企业供电二、高次谐波抑制技术二、高次谐波抑制技术 1 1.传统的抑制谐波电流的方法传统的抑制谐波电流的方法 (1) （1 1）增加整流器的相数）增加整流器的相数 在同一整流变压器的铁心上，采用不同在同一整流变压器的铁

11、心上，采用不同 接法的两个二次绕组以实现接法的两个二次绕组以实现6 6相整流相整流； 用两台变压器，每台变压器的二次绕组用两台变压器，每台变压器的二次绕组 采用不同接法以实现采用不同接法以实现1212相整流相整流； 整流变压器主绕组加附加绕组曲折接线整流变压器主绕组加附加绕组曲折接线 形成多相整流，可实现形成多相整流，可实现3636、4848相整流相整流。工业企业供电工业企业供电（2 2）设置谐波滤波器）设置谐波滤波器电力电容器电力电容器空心电抗器空心电抗器电阻器电阻器 图图 8-4 典型滤波器的接线方式典型滤波器的接线方式 C L R C R (a)单调谐滤波器单调谐滤波器 (b)高通滤波器

12、高通滤波器 Cd L 滤波器宜接成星形滤波器宜接成星形 电抗器接在电容电抗器接在电容器后的低压侧器后的低压侧 滤波装置与谐波滤波装置与谐波源并联源并联工业企业供电工业企业供电（3 3）尽量设法让整流装置运行在）尽量设法让整流装置运行在控制角控制角 比较小的情况下比较小的情况下 （4 4）利用有源滤波技术）利用有源滤波技术 1 1）一台滤波装置可以抑制多种高次谐波；）一台滤波装置可以抑制多种高次谐波；2 2）当高次谐波电流某些时候超出装置容量时，）当高次谐波电流某些时候超出装置容量时， 仍可保持在额定功率下继续运行；仍可保持在额定功率下继续运行；3 3）具有保护功能，便于维护。）具有保护功能，便

13、于维护。 工业企业供电工业企业供电 2.2.采用场控高频自关断器件采用场控高频自关断器件 (1)(1)单相不可控整流电路谐波电流的抑制单相不可控整流电路谐波电流的抑制 ( (a a) )传统不可控整流电路传统不可控整流电路 ( (b b) )增加升压斩波电路和增加升压斩波电路和电压闭环电压闭环( (c c) )增加升压斩波电路和电流与电压双闭环增加升压斩波电路和电流与电压双闭环 工业企业供电工业企业供电(2) (2) 三相不可控整流电路电网谐波电流抑制三相不可控整流电路电网谐波电流抑制 自关断器件（自关断器件（如如IGBTIGBT） (3) (3) 整流管与电容的组合方法整流管与电容的组合方法

14、 工业企业供电工业企业供电课题课题3 3 电能节约意义及措施电能节约意义及措施一、电能节约的意义一、电能节约的意义企业：企业：降低成本、加速资金周转、扩大再生产降低成本、加速资金周转、扩大再生产 国家：国家：减少电力基建投资，节约动力资源减少电力基建投资，节约动力资源工业企业供电工业企业供电二、电能节约的一般措施二、电能节约的一般措施在供电方面：在供电方面： 应充分发挥设备的潜力，提高利用率，应充分发挥设备的潜力，提高利用率，提高负荷功率因数，使有限的设备供应更多提高负荷功率因数，使有限的设备供应更多的电能。的电能。 在设计方面：在设计方面： 正确选择供电系统，如采用高压深入负荷正确选择供电系

15、统，如采用高压深入负荷中心以及采用改善和提高功率因数等。中心以及采用改善和提高功率因数等。 工业企业供电工业企业供电(1) (1) 加强能源管理，健全管理机构和制度；加强能源管理，健全管理机构和制度；(2) (2) 实行计划供用电，提高能源的利用率；实行计划供用电，提高能源的利用率；(3) (3) 实行负荷调整，降低负荷高峰，提高供实行负荷调整，降低负荷高峰，提高供 电能力；电能力；(4) (4) 实行经济运行方式，全面降低损耗；实行经济运行方式，全面降低损耗；(5) (5) 加强运行维护，提高设备的检修质量。加强运行维护，提高设备的检修质量。 工业企业供电工业企业供电(1) (1) 更新淘汰

16、现有低效率的供用电设备；更新淘汰现有低效率的供用电设备；(2) (2) 改造现有能耗大的供用电设备；改造现有能耗大的供用电设备；(3) (3) 改造现有企业供配电系统，降低线损；改造现有企业供配电系统，降低线损；(4) (4) 合理选择供用电设备的容量，或进行技术合理选择供用电设备的容量，或进行技术 改造，提高设备的负荷率；改造，提高设备的负荷率；(5) (5) 采用无功功率人工补偿设备，人工地提高采用无功功率人工补偿设备，人工地提高 功率因数。功率因数。工业企业供电工业企业供电补充：计划用电措施及电费补充：计划用电措施及电费、计划用电的必要性、计划用电的必要性1.1.电能生产特点：发电、用电

17、和供电平衡。电能生产特点：发电、用电和供电平衡。 2.2.计划用电解决电力供需矛盾的措施。计划用电解决电力供需矛盾的措施。 3.3.计划用电是电能节约的重要保证。计划用电是电能节约的重要保证。 工业企业供电工业企业供电二、计划用电的一般措施二、计划用电的一般措施1.1.建立健全计划用电的各级管理机构和制度。建立健全计划用电的各级管理机构和制度。 2.2.供用电双方签订供用电双方签订供用电合同供用电合同。 3.3.实行分时电价，包括实行分时电价，包括峰谷峰谷、丰枯丰枯季节电价。季节电价。 4.4.按用户最大量或最大装设容量收取基本电费。按用户最大量或最大装设容量收取基本电费。 5.5.装设电力负

18、荷管理装置。装设电力负荷管理装置。 工业企业供电工业企业供电三、电价政策与电费计收三、电价政策与电费计收电电力力法法电价实行统一政策，统一定价原则，电价实行统一政策，统一定价原则，分级管理分级管理制定电价，应当合理补偿成本，合理制定电价，应当合理补偿成本，合理确定收益，依法计入税金，坚持公平确定收益，依法计入税金，坚持公平负担，促进电力建设。负担，促进电力建设。 工业企业供电工业企业供电 用电计量的一般要求用电计量的一般要求1 1）供电企业应在用户每一个受电点内按不同电价类）供电企业应在用户每一个受电点内按不同电价类别，分别安装用电计量装置。别，分别安装用电计量装置。2 2）计费电能表及附件的

19、购置、安装、移动、更换、）计费电能表及附件的购置、安装、移动、更换、校验、拆除、加封、启封及表计接线等，均由供电企校验、拆除、加封、启封及表计接线等，均由供电企业负责办理。业负责办理。3 3）对）对10kV10kV及以下电压供电的用户，应配置专用的及以下电压供电的用户，应配置专用的电能计量柜：对电能计量柜：对35kV35kV及以上电压供电的用户，应有专及以上电压供电的用户，应有专用的电流互感器二次线圈和专用的电压互感器二次连用的电流互感器二次线圈和专用的电压互感器二次连接线，并不得与保护、测量回路共用。接线，并不得与保护、测量回路共用。4 4）用电计量装置应装在供电设施的产权分界处。）用电计量

20、装置应装在供电设施的产权分界处。5 5）供电企业按规定周期校验，并对电能表进行检查。）供电企业按规定周期校验，并对电能表进行检查。 工业企业供电工业企业供电民用电：民用电： 一部电价制（电度电价制）一部电价制（电度电价制） 工业用电：工业用电：两部电价制（基本电价、电度电价）两部电价制（基本电价、电度电价） 按总降压变按总降压变电所主变压电所主变压器容量计收器容量计收按企业年最按企业年最大需用负荷大需用负荷计收计收 依功率依功率因数增因数增减电费减电费 工业企业供电工业企业供电表表1-5 依照功率因数调整电费标准依照功率因数调整电费标准功率因数以功率因数以0.850.85为标准为标准功率因数以

21、功率因数以0.900.90为标准为标准用户实用户实际当月际当月平均功平均功率因数率因数用户当用户当月电费月电费减少减少（% %）用户实用户实际当月际当月平均功平均功率因数率因数用户当用户当月电费月电费增加增加（% %）用户实用户实际当月际当月平均功平均功率因数率因数用户当用户当月电费月电费减少减少（% %）用户实用户实际当月际当月平均功平均功率因数率因数用户当用户当月电费月电费增加增加（% %）0.850.850.860.860.870.870.880.880.890.890.900.900 01.01.01.01.50.840.840.830.830.82

22、0.820.810.810.800.800.790.71.02.03.00.900.900.910.910.920.920.930.930.940.940.950.950 02.02.02.02.00.890.890.880.880.870.870.860.860.850.850.840.81.02.03.0功率因数自功率因数自0.590.59以下每以下每降低降低0.010.01则全部电费增加则全部电费增加2%2%功率因数自功率因数自0.690.6

23、9以下每以下每降低降低0.010.01则全部电费增加则全部电费增加2%2%工业企业供电工业企业供电课题课题4 4 无功功率补偿无功功率补偿一、功率因数计算一、功率因数计算UIP3cos 22cosQPPWWW 211 PQWWPQS 工业企业供电工业企业供电2303011cos PQ 设计企业设计企业工业企业供电工业企业供电 供电方式供电方式 用户端的经济功率因数值用户端的经济功率因数值用户的节能效益和电能质量最佳用户的节能效益和电能质量最佳 工业企业供电工业企业供电二、提高功率因数的意义二、提高功率因数的意义UIP3cos 利用率利用率 U、I一定，一定，cos 越高越高 P 越大越大 NU

24、QXPRU cos 越高越高 Q 越小越小 越小越小U 工业企业供电工业企业供电越小越小P RIP23 2222coscos33NNURPRUP cos 越高越高 P=Scos P一定，一定，cos 越高越高 S 越小越小 工业企业供电工业企业供电三、功率因数的人工补偿三、功率因数的人工补偿提高自然功率因数提高自然功率因数 人工补偿提高功率因数人工补偿提高功率因数 同步发电机同步发电机 同步电动机同步电动机 异步电动机同步化异步电动机同步化 电力电容器电力电容器 动态无功补偿装置动态无功补偿装置 工业企业供电工业企业供电容量、地点、容量、地点、补偿方式补偿方式 21tantan avCPQ容量

25、：容量： PQS 1 1 2130tantan PQc 2 21maxtantan TWQaC对于已生产企业对于已生产企业 工业企业供电工业企业供电CCqQn 数量：数量： 接线：接线： 星形星形 三角形三角形 CXUQ/2 整数或整数或3 3的的倍数倍数工业企业供电工业企业供电补偿方式：补偿方式： 高压集中补偿高压集中补偿 低压成组补偿低压成组补偿 低压分散补偿低压分散补偿 补偿范围、初投资、维护、保护、放电回路补偿范围、初投资、维护、保护、放电回路 工业企业供电工业企业供电高压集中补偿高压集中补偿C1C2低压成组补偿低压成组补偿MTC3低压分散补偿低压分散补偿高压集中补偿区高压集中补偿区未

26、补偿区未补偿区低压成组补偿区低压成组补偿区未补偿区未补偿区低压分散补偿区低压分散补偿区未补偿区未补偿区工业企业供电工业企业供电高压集中补偿高压集中补偿 保保护护放电回路放电回路工业企业供电工业企业供电低低压压集集中中补补偿偿 保护保护放电放电回路回路工业企业供电工业企业供电低低压压分分散散补补偿偿 保护保护放电回路放电回路工业企业供电工业企业供电 C1 C2 C3补偿范围补偿范围 最小最小 中间中间 最大最大 投资投资 最少最少 中间中间 最差最差 维护维护 方便方便 中间中间 不便不便 场合场合 大中型企业大中型企业 中小企业中小企业 小型企业小型企业短路保护短路保护 C串串FU 线路线路F

27、U 用电设备用电设备FU放电电阻放电电阻 TV一次绕组一次绕组 灯丝电阻灯丝电阻 设备绕组线圈设备绕组线圈工业企业供电工业企业供电并联电容器控制：并联电容器控制： 控控制制手动手动投切投切自动自动调节调节低压补偿低压补偿长期无功稳定长期无功稳定高压补偿投高压补偿投切次数少切次数少避免过补偿避免过补偿才能满足电压才能满足电压偏差允许值偏差允许值 工业企业供电工业企业供电接接触触器器分分组组投投切切工业企业供电工业企业供电断断路路器器分分组组投投切切工业企业供电工业企业供电低压自动补偿装置低压自动补偿装置工业企业供电工业企业供电并联电容器保护：并联电容器保护： 相间短路保护相间短路保护熔断器熔断器

28、过电流保护过电流保护低压电容器或小低压电容器或小于于450kvar450kvar的高的高压电容器压电容器 容量较大容量较大的高压电的高压电容器容器 过负荷保护过负荷保护过电压保护过电压保护有谐波源有谐波源 不得超过额不得超过额定电压定电压10%10% 工业企业供电工业企业供电并联电容器运行维护：并联电容器运行维护： 1 1）电力电容器常见的异常及处理）电力电容器常见的异常及处理 过电压下运行过电压下运行 过电流下运行过电流下运行 渗漏油渗漏油 温度过高温度过高 2 2）电力电容器常见的故障）电力电容器常见的故障 外壳膨胀鼓肚或漏油；外壳膨胀鼓肚或漏油；套管破裂，发生闪络有火花；套管破裂，发生闪络有火花；内部短路、声音异常或喷油起火；内部短路、声音异常或喷油起火；外壳温度高于外壳温度高于5555，示温蜡片熔化。，示温蜡片熔化。 工业企业供电工业企业供电 3 3）电力电容器的故障处理）电力电容器的故障处理 当电力电容器喷油、爆炸着火时，应立即当电力电容器喷油、爆炸着火时，应立即断开电源，并用砂子或干式灭火器灭火。断开电源，并用砂子或干式灭火器灭火。 电容器的断路器跳闸，而分路熔断器未断。电容器的断路器跳闸，而分路熔断器未断。 当电力电容器的熔断器熔断时，应向调度汇当电力电容器的熔断器熔断时，应向调度汇报，待取得同意后，再拉开电力电容器的断路报，待取得同意后，再拉开