《供电技术_第四版》机械工业出版社课件_6_电能质量

1、西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件第一节第一节 电能质量概述电能质量概述第二节第二节 电压偏差及其调节电压偏差及其调节第三节第三节 电压波动和闪变及其抑制电压波动和闪变及其抑制第四节第四节 高次谐波及其抑制高次谐波及其抑制第五节第五节 供电系统的三相不平衡供电系统的三相不平衡第六节第六节 供电系统的无功功率补偿供电系统的无功功率补偿西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件第一节第一节 电能质量概述电能质量概述 西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件一、电能质量问题一、电能质量问题 电能质量是指电气设备正常运行所需要的电气特性，任何导致用电设备故障或不能正常工作的

2、电压、电流或频率的偏差都属于电能质量问题。 二、理想的电能质量二、理想的电能质量 在三相电力系统中，理想的电能质量是：系统频率恒为额定频率；三相电压波形是三相对称的、幅值恒为额定电压的正弦波形；三相电流波形是三相对称的正弦波形；供电不间断。 西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件三、电能质量标准三、电能质量标准 电能质量标准是保证电网安全经济运行、保护电气环境、保障电力用户正常使用电能的基本技术规范，是实施电能质量监督管理、推广电能质量控制技术、维护供用电双方合法权益的法律依据。我国已经颁布的电能质量标准有：GB 12325-2003电能质量 供电电压允许偏差、GB 12326-20

3、00电能质量 电压波动和闪变、GB/T 14549-1993电能质量 公用电网谐波、GB/T 15543-1995电能质量 三相电压允许不平衡度、GB/T 15945-1995电能质量 电力系统频率允许偏差、GB/T 18481-2001电能质量 暂时过电压和瞬态过电压。西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件四、影响电能质量的因素四、影响电能质量的因素 电压质量是电能质量的核心。影响电压质量的主要因素有：负荷无功功率或无功功率变化量；电网短路容量或电网等效电抗。负荷无功功率或无功变化量越大，对电压质量的影响越大；电网短路容量越大，则负荷变化对电网电压质量的影响越小。 无功功率补偿既是

4、电网节能降耗的措施，也是改善电网电能质量的措施之一。五、改善电网电能质量的措施五、改善电网电能质量的措施西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件第二节第二节 电压偏差及其调节电压偏差及其调节 西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件一、电压偏差的含义一、电压偏差的含义 20N21T2fN2fN2%100%(1) 100%NUUU UUUU U由于变压器分接头选择而引入的电压偏差量可按下式进行计算：由于变压器分接头选择而引入的电压偏差量可按下式进行计算： 电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差对额定电压的电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差对额定电压的百分数，即百分数，即 产生

5、电压偏差的主要原因是正常的负荷电流或故障电流在产生电压偏差的主要原因是正常的负荷电流或故障电流在系统各元件上流过时所产生的电压损失所引起的。系统各元件上流过时所产生的电压损失所引起的。 实际电压偏高或偏低，对运行中的电气设备会造成不良影响。实际电压偏高或偏低，对运行中的电气设备会造成不良影响。 二、变压器对电压偏差的影响二、变压器对电压偏差的影响 N%100%NUUUU西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件变压器中的电压损失按式计算：变压器中的电压损失按式计算： TTT2N%100%PRQXUU2N2TN2%100%fTUUUUUU 当变压器一次侧分接头所加电压为额定电压时当变压器一

6、次侧分接头所加电压为额定电压时, ,由变压器本由变压器本身所产生的总电压偏差量为身所产生的总电压偏差量为 变压器负载时二次侧电压为：变压器负载时二次侧电压为： 2211%TTNfUUUUUU西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件GUA%Ul1%UT%Ul2%UD%UA%u%ABCD6420-4-6-2三、电压偏差的计算三、电压偏差的计算Ul1%UT%Ul2%UD%指定地点指定地点E E的电压偏差可由下式计算的电压偏差可由下式计算: : E%UUU 西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件四、电压偏差的调节四、电压偏差的调节 GB12325-1990电能质量电能质量 供电电压允

7、许偏差供电电压允许偏差中规定，中规定，供电部门与用户的产权分界处或供用电协议规定的电能计量的供电部门与用户的产权分界处或供用电协议规定的电能计量的最大允许电压偏差应不超过：最大允许电压偏差应不超过： 35kV及以上供电电压：电压正、负偏差绝对值之和为及以上供电电压：电压正、负偏差绝对值之和为10%； 10kV及以下三相供电电压：及以下三相供电电压：7%； 220V单相供电电压：单相供电电压：+7%，-10%。西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件 （一）电压调节的方式（一）电压调节的方式 对中枢点的电压进行监视和调节。对中枢点的电压进行监视和调节。 中枢点调压方式：中枢点调压方式：n

8、常调压：不管中枢点的负荷怎样变动，都要保持中枢点的电压偏常调压：不管中枢点的负荷怎样变动，都要保持中枢点的电压偏 差为恒定值；差为恒定值；n逆调压：在最大负荷时，升高母线电压，在最小负荷时，降低母逆调压：在最大负荷时，升高母线电压，在最小负荷时，降低母 线电压。线电压。西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件（二）电压调节的方法（二）电压调节的方法 对于电力用户的对于电力用户的供配电系统，电压偏供配电系统，电压偏差调节主要以下两方差调节主要以下两方面入手。面入手。1. 减小线路电压损失减小线路电压损失 2. 合理选择变压器的分接头合理选择变压器的分接头合理地减少系统的阻抗，合理地减少系

9、统的阻抗，减少系统的变压级数；减少系统的变压级数；尽量保持系统三相平衡；尽量保持系统三相平衡；使高压线路深入负荷中心；使高压线路深入负荷中心；采用多回路并联供电；采用多回路并联供电；设置无功补偿装置等。设置无功补偿装置等。 0 .3 8 k V21Ul2% = 66 1 0 k V5 .5Ul1% = 1 4a )最 大 负 荷 时最 小 负 荷 时UT% = 3+8.5+10.5= +10-1= +9= +10-3Uf%-UT%0最 大 负 荷最 小 负 荷-6= +7+1.5-7b)Uf%-UT%10+7426-2u%-40-8-68+7108+1.5-6+3.50+9+7-5.5-704

10、20-4-2-6u%C)-86西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件第三节第三节 电压波动和闪变及其抑制电压波动和闪变及其抑制 西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件 电压波动是指电压在系统电网中作快速短时的变化。电电压波动是指电压在系统电网中作快速短时的变化。电压波动值，以用户公共供电点的相邻最大与最小电压方均根值压波动值，以用户公共供电点的相邻最大与最小电压方均根值之差对电网额定电压之差对电网额定电压UN的百分值表示，即的百分值表示，即 电压波动是由于负荷急剧变动的冲击负荷所引起。影响电压波动是由于负荷急剧变动的冲击负荷所引起。影响电气设备的正常工作。电气设备的正常工作

11、。 maxminN100%UUdU一、电压波动和闪变的基本概念一、电压波动和闪变的基本概念 闪变是指人眼对灯闪的主观感觉。引起灯光（照度）闪闪变是指人眼对灯闪的主观感觉。引起灯光（照度）闪变的波动电压，称为闪变电压。变的波动电压，称为闪变电压。 西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件二、电压波动值的估算二、电压波动值的估算 1）当已知三相负荷的有功和无功功率变化量）当已知三相负荷的有功和无功功率变化量P和和Q时，时，则可按下式计算：则可按下式计算： 2N100%RPXQdU 式中，式中，R、X分别为电网的等值电阻和电抗。分别为电网的等值电阻和电抗。 2）在高压电网中，由于）在高压电网

12、中，由于XR ，因此可按下式计算：，因此可按下式计算： tk%100%QUS西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件三、电压波动和闪变的抑制三、电压波动和闪变的抑制 抑制电压波动和闪变的主要措施有：采用合理的接线方式，抑制电压波动和闪变的主要措施有：采用合理的接线方式，对负荷变化剧烈的大型设备，采用专用线或专用变压器供电；对负荷变化剧烈的大型设备，采用专用线或专用变压器供电；提高供电电压；减少电压损失；增大供电容量；减少系统阻抗；提高供电电压；减少电压损失；增大供电容量；减少系统阻抗；增加系统的短路容量等方法，对抑制电网的电压波动和闪变能增加系统的短路容量等方法，对抑制电网的电压波动和

13、闪变能起到良好的作用。在系统运行时，也可以在电压波动严重时减起到良好的作用。在系统运行时，也可以在电压波动严重时减少、甚至切除引起电压波动的负荷。少、甚至切除引起电压波动的负荷。西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件 另外为了减少无功功率冲击引起的电压闪变，国内外普遍另外为了减少无功功率冲击引起的电压闪变，国内外普遍采用一种静止无功功率补偿装置采用一种静止无功功率补偿装置（SVC）进行无功功率补偿。进行无功功率补偿。这种装置在调节的快速性、功能的多样性、工作的可靠性、投这种装置在调节的快速性、功能的多样性、工作的可靠性、投资和运行费用的经济性等方面具有显著的优点。资和运行费用的经济性

14、等方面具有显著的优点。 静止无功补偿器由特殊电抗器和电容器组成，有的是两者静止无功补偿器由特殊电抗器和电容器组成，有的是两者之一为可控的，有的是两者都是可控的，是一种并联联接的无之一为可控的，有的是两者都是可控的，是一种并联联接的无功功率发生器和吸收器。近年来，电力系统中主要应用的静止功功率发生器和吸收器。近年来，电力系统中主要应用的静止补偿器有自饱和电抗器型（简记为补偿器有自饱和电抗器型（简记为SR）和可控硅控制电抗器型）和可控硅控制电抗器型(简记为简记为TCR)两种。两种。西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件第五节第五节 供电系统的三相不平衡供电系统的三相不平衡 西安理工大学自

15、动化与信息工程学院供电技术电子课件 一、基本概念一、基本概念：在三相供电系统中，当电流和电压的三在三相供电系统中，当电流和电压的三相相量间幅值不等或相位差不为相相量间幅值不等或相位差不为1200时，则三相电流和电压时，则三相电流和电压不平衡。不平衡。 三、三、危害：危害：三相不平衡对供用电设备将带来危害。（三相不平衡对供用电设备将带来危害。（1 1）感）感应电动机：负序电压在电动机中产生反向转矩从而降低了电动应电动机：负序电压在电动机中产生反向转矩从而降低了电动机的有用输出转矩；负序电压产生负序电流。（机的有用输出转矩；负序电压产生负序电流。（2 2）变压器：变）变压器：变压器容量不能充分利用

16、。（压器容量不能充分利用。（3)3)变流装置：整流装置会产生较大变流装置：整流装置会产生较大的非特征谐波，进一步影响电能质量。的非特征谐波，进一步影响电能质量。 二、原因：二、原因：供电系统的三相不平衡主要是由三相负荷不对称供电系统的三相不平衡主要是由三相负荷不对称所引起的。电流和电压不平衡现象有短时的（一相不对称短路，所引起的。电流和电压不平衡现象有短时的（一相不对称短路，断线等），也有持续的（一相非对称运行方式；以及非对称负荷断线等），也有持续的（一相非对称运行方式；以及非对称负荷等）。等）。西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件 五、三相不平衡的补偿：五、三相不平衡的补偿：首先

17、将单相负荷平衡地分布于三相首先将单相负荷平衡地分布于三相中，同时要考虑到用电设备功率因数的不同，尽量兼顾有功功率中，同时要考虑到用电设备功率因数的不同，尽量兼顾有功功率与无功功率均能分布。在低压系统中，各相安装的单相用电设备与无功功率均能分布。在低压系统中，各相安装的单相用电设备其各相之间容量最大值与最小值之差不应超过其各相之间容量最大值与最小值之差不应超过15%。 四、三相不平衡度：四、三相不平衡度： 三相不平衡程度通常用不平衡系数三相不平衡程度通常用不平衡系数表示。表示。 2U1%100%UU2I1%100%II式中，式中，U%、 I%表示电压及电流的不平衡系数；表示电压及电流的不平衡系数

18、；U1、U2和和I1、I2表示正、负序电压和正、负序电流。表示正、负序电压和正、负序电流。西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件第六节第六节 供电系统的无功功率补偿供电系统的无功功率补偿 西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件一一、功率因数定义功率因数定义 1瞬时功率因数瞬时功率因数 监测负荷用。监测负荷用。 cos3PPSUI 2平均功率因数平均功率因数 调整电费用。调整电费用。 pav22pqcosWWW 3最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数 确定需要无功补偿容量用。确定需要无功补偿容量用。 cccosPS西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件SCSCP

19、CQCQC二、无功补偿容量的确定二、无功补偿容量的确定 QN.C=QcQc Pc(tan-tan) QN.C 稳态无功功率补偿设备，主要有同步补偿机稳态无功功率补偿设备，主要有同步补偿机和并联电容器（自愈式）。和并联电容器（自愈式）。 三、无功补偿装置的选择三、无功补偿装置的选择 低压并联电容器装置根据负荷变化相应自动低压并联电容器装置根据负荷变化相应自动循环投切的电容器组数，在无功补偿容量循环投切的电容器组数，在无功补偿容量QN.C确确定后可根据选定的单组容量定后可根据选定的单组容量qNC来选择：来选择： N.CN.CQnq 动态无功功率补偿设备动态无功功率补偿设备（SVC）用于急剧变动的冲击负荷如炼钢电弧炉、轧钢用于急剧变动的冲击负荷如炼钢电弧炉、轧钢机等的无功补偿。机等的无功补偿。 西安理工大学自动化与信息工程学院供电技术电子课件四、无功补偿装置的装设位置四、无功补偿装置的装设位置 在用户供电系统中，有三种方式：高压集中补偿、低压集中补偿和分散就地在用户供电系统中，有三种方式：高压集中补偿、低压集中补偿和分散就地补偿（个别补偿）。补偿（个别补偿）。M1C分 散 就 地 补 偿2C3C610kV0.38kV高 压 集 中 补 偿高 压 集 中