电能质量简析

1、电压是电能质量的重要指标之一。电压质量对电力电压是电能质量的重要指标之一。电压质量对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命有重要的影响。品质量以及电气设备的安全与寿命有重要的影响。因此电压调整具有一定的重要性。因此电压调整具有一定的重要性。1. 允许电压偏移指标允许电压偏移指标严格保证电压经济上不可行，也没有必要，允许的电压偏移：严格保证电压经济上不可行，也没有必要，允许的电压偏移： 35kV35kV及以上：及以上：正负偏移的绝对值之和不超过额定电压的正负偏移的绝对值之和不超过额定电压的10%10%10kV10

2、kV以下三相供电电压：以下三相供电电压： 7%7%低压照明（低压照明（220V220V单相供电）：单相供电）： +7%+7%，-10%-10%农村电网：农村电网： + +15%15%，-10%-10%（+10%+10%，-15%-15%）2. 中枢点电压管理中枢点电压管理1) 1) 中枢点：中枢点：电力系统中重要的供电点（电压支撑点）。电力系统中重要的供电点（电压支撑点）。电力系统中负荷点数目众多又很分散，有必要选择一些有电力系统中负荷点数目众多又很分散，有必要选择一些有代表性的节点，这些点的电压质量符合要求，其它各点的代表性的节点，这些点的电压质量符合要求，其它各点的电压质量也能基本满足要求

3、。电压质量也能基本满足要求。如：如： 区域性水、火电厂高压母线区域性水、火电厂高压母线 有大量地方负荷的发电机电压母线有大量地方负荷的发电机电压母线 枢纽变电所的二次母线枢纽变电所的二次母线2) 2) 中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定 中枢点向两个负荷点供电中枢点向两个负荷点供电 中枢点向多个负荷点供电中枢点向多个负荷点供电 如果中枢点是发电机母线如果中枢点是发电机母线 在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围应有公共部分应有公共部分 中枢点向两个负荷点供电中枢点向两个负荷点供电 SBmaxt/h SSBminSAma

4、x SAmint/h Vt/h VSABASBO 中枢点向两个负荷点供电中枢点向两个负荷点供电 由图可见，尽管由图可见，尽管A A、B B两负荷点的电压有两负荷点的电压有1010的变化的变化范围，但是由于两处负荷大小和变化规律不同，两段范围，但是由于两处负荷大小和变化规律不同，两段线路的电压损耗值及变化规律亦不相同。为同时满足线路的电压损耗值及变化规律亦不相同。为同时满足两负荷点的电压质量要求，中枢点电压的允许变化范两负荷点的电压质量要求，中枢点电压的允许变化范围就大大缩小，最大时为围就大大缩小，最大时为7 7，最小时仅有，最小时仅有1 1 中枢点向多个负荷点供电中枢点向多个负荷点供电 一般选

5、择最高点和最低点来确定中枢点电压即可。即一般选择最高点和最低点来确定中枢点电压即可。即地区负荷最大时，电压最低的负荷点的允许电压下限地区负荷最大时，电压最低的负荷点的允许电压下限电压损耗作为中枢点的最低电压；地区负荷最小时电压损耗作为中枢点的最低电压；地区负荷最小时，电压最高的负荷点的允许电压上限电压损耗作为，电压最高的负荷点的允许电压上限电压损耗作为中枢点的最高电压。中枢点的最高电压。 中枢点为发电机母线中枢点为发电机母线 除了上述要求外，还应受厂用电设备和发电机的最高除了上述要求外，还应受厂用电设备和发电机的最高允许电压、保持系统稳定的最低允许电压的限制。允许电压、保持系统稳定的最低允许电

6、压的限制。2) 2) 中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定 在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围应有公共部分应有公共部分调整中枢点电压，使其在公共部分的允许范围内变动，调整中枢点电压，使其在公共部分的允许范围内变动，就可以满足各负荷点的调压要求，而不必在各负荷点再就可以满足各负荷点的调压要求，而不必在各负荷点再装设调压设备。装设调压设备。并不是所有情况下都可以调压中枢点电压来满足所有负并不是所有情况下都可以调压中枢点电压来满足所有负荷节点的电压要求，有时要采取附加措施，如在负荷点荷节点的电压要求，有时要采取附加措施，如

7、在负荷点装设调压设备。装设调压设备。 弄清由中枢点调压的各负荷节点的负荷的变化规律和弄清由中枢点调压的各负荷节点的负荷的变化规律和电压允许的范围；电压允许的范围； 根据，计算各负荷节点对中枢点电压的要求；根据，计算各负荷节点对中枢点电压的要求； 各负荷对中枢点电压要求的公共区域，即为中枢点电各负荷对中枢点电压要求的公共区域，即为中枢点电压容许变化范围，反过来说，只要中枢点电压在这一范围压容许变化范围，反过来说，只要中枢点电压在这一范围内，即可以满足各点的调压要求内，即可以满足各点的调压要求 逆调压模式逆调压模式 在高峰负荷时升高中枢点电压（在高峰负荷时升高中枢点电压（1.05V1.05VN N

8、），在低谷负荷时降低），在低谷负荷时降低中枢点电压（中枢点电压（1.0V1.0VN N，保持额定电压），保持额定电压） 适用于：线路长，负荷变动大的场合适用于：线路长，负荷变动大的场合 若发电机电压一定，则大负荷时，中枢点电压下降，小负荷时，若发电机电压一定，则大负荷时，中枢点电压下降，小负荷时，中枢点电压稍高，与逆调压相反，所以逆调压往往难实现中枢点电压稍高，与逆调压相反，所以逆调压往往难实现 顺调压模式顺调压模式 高峰负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的高峰负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5102.5； 低谷负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电

9、压的低谷负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的107.5107.5的调压模式。的调压模式。 适用于：某些供电距离较近，或者负荷变动不大的变电所适用于：某些供电距离较近，或者负荷变动不大的变电所 恒调压模式恒调压模式介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。任何负荷下中枢点电压基本保持不变且略大于任何负荷下中枢点电压基本保持不变且略大于V VN N ，一般较线一般较线路电压高路电压高2%-5%2%-5%。式中式中k1k1和和k2k2分别为升压和降压变压器的变比，分别为升压和降压变压器的变比，R R和和X X分别为变压器和线路的总电阻和总电抗分

10、别为变压器和线路的总电阻和总电抗3. 电压调整电压调整的基本原理的基本原理G1G1b22VVVV =PRQXkkVkkR+jXP+jQ1:K1Vb1:K2VGG1G1b22VVVV =PRQXkkVkk由公式可见，为了调整用户端电压由公式可见，为了调整用户端电压 V Vb b 可以采取以下措施：可以采取以下措施：（1 1）调节励磁电流以改变发电机机端电压）调节励磁电流以改变发电机机端电压 V VG G（2 2）适当选择变压器的变比）适当选择变压器的变比（3 3）改变线路的参数）改变线路的参数（4 4）改变无功功率的分布）改变无功功率的分布 电压电压调整调整措施措施 发电机调压发电机调压 改变变

11、压器变比调压改变变压器变比调压 利用无功功率补偿调压利用无功功率补偿调压 线路串联电容补偿调压线路串联电容补偿调压依靠自动励磁装置调节励磁电流来改变端电压依靠自动励磁装置调节励磁电流来改变端电压对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同（1 1）由孤立的发电厂不经升压直接供电的小型电力网，改）由孤立的发电厂不经升压直接供电的小型电力网，改变发电机端电压就可以满足负荷点的电压质量要求（变发电机端电压就可以满足负荷点的电压质量要求（逆调压逆调压），不必另外再增加调压设备。），不必另外再增加调压设备。（2 2）对于线路较长、供电范围交大、有多级变压的

12、供电系）对于线路较长、供电范围交大、有多级变压的供电系统，发电机调压主要是为了满足近处地方负荷的电压质量要统，发电机调压主要是为了满足近处地方负荷的电压质量要求（求（逆调压逆调压）。）。1. 发电机调压发电机调压对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同（3 3）对于由若干发电厂并列运行的电力系统，进行电压调）对于由若干发电厂并列运行的电力系统，进行电压调整的电厂需有相当充裕的无功容量储备，一般不易满足。另整的电厂需有相当充裕的无功容量储备，一般不易满足。另外调整个别发电厂的母线电压，会引起无功功率重新分配，外调整个别发电厂的母线电压，会引起无

13、功功率重新分配，可能同无功功率的经济分配发生矛盾。所以在大型电力系统可能同无功功率的经济分配发生矛盾。所以在大型电力系统中发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施。中发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施。改变变压器变比可以升高或降低次级绕组的电压。改变变改变变压器变比可以升高或降低次级绕组的电压。改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头2. 改变变压器变比调压改变变压器变比调压（1 1）降压变压器分接头的选择）降压变压器分接头的选择（2 2）升压变压器分接头的选择）升压变压器分接头的选择 调压分接头在高压绕组，高压调压分接头

14、在高压绕组，高压/ /中压绕组中压绕组 对应额定电压的分接头为主接头对应额定电压的分接头为主接头 6300kVA6300kVA及以下及以下 3 3个分接头个分接头 0.5%0.5% 8000kVA 8000kVA及以上及以上 5 5个分接头个分接头 2 22.5%2.5%V VT T( PR( PRT TQXQXT T ) / V) / V1 1V V2 2( V( V1 1V VT T ) / k) / kk kV V1t1t/V/V2N2N 是变压器的变比，即高压绕组分接头电压是变压器的变比，即高压绕组分接头电压V V1t1t和低压和低压绕组额定电压绕组额定电压V V2N2N之比。之比。将

15、将 k k 代入上式，得高压侧分接头电压：代入上式，得高压侧分接头电压： V V1t1t( V( V1 1V VT T ) ) * * V V2N2N / V / V2 2 当变压器通过不同的功率时，可以通过计算求出在不同负荷下当变压器通过不同的功率时，可以通过计算求出在不同负荷下为满足低压侧调压要求所应选择的高压侧分接头电压为满足低压侧调压要求所应选择的高压侧分接头电压（1 1）降压变压器分接头的选择）降压变压器分接头的选择V2P+jQV1RT+ +jXTk:1普通的双绕组变压器的分接头只能在停电的情况下改变，在正常普通的双绕组变压器的分接头只能在停电的情况下改变，在正常的运行中无论负荷怎样

16、变化只能使用一个固定的分接头。这样可的运行中无论负荷怎样变化只能使用一个固定的分接头。这样可以计算最大负荷和最小负荷下所要求的分接头电压以计算最大负荷和最小负荷下所要求的分接头电压V V1tmax1tmax ( V( V1max1maxV Vtmax tmax ) V) V2N 2N / V/ V2max2maxV V1tmin1tmin ( V( V1min1minV Vtmintmin ) V ) V2N 2N / V/ V2min2min然后求取它们的算术平均值，即然后求取它们的算术平均值，即V V1t.av1t.av ( V( V1tmax1tmax V V1tmin 1tmin )

17、/2) /2根据值可选择一个与它最接近的分接头。然后根据所选取的分接根据值可选择一个与它最接近的分接头。然后根据所选取的分接头校验最大负荷和最小负荷时低压母线电压上的实际电压是否符头校验最大负荷和最小负荷时低压母线电压上的实际电压是否符合要求合要求当考虑负荷变化时，分别求出最大和最小负荷时的抽头选择，然后当考虑负荷变化时，分别求出最大和最小负荷时的抽头选择，然后取其算术平均值，再进行校验是否满足电压要求，基本步骤如下取其算术平均值，再进行校验是否满足电压要求，基本步骤如下 ：1) 根据最大和最小负荷的运行情况，求出其一次侧电压根据最大和最小负荷的运行情况，求出其一次侧电压 V1max 和和 V

18、1min ，以及通过变压器的负荷，以及通过变压器的负荷 Pmax+jQmax 和和 Pmin+jQmin ，求取变压，求取变压器的电压损耗器的电压损耗 Vmax 和和 Vmin。4). 选择邻近的接头作为所选择的接头选择邻近的接头作为所选择的接头 3). 取其算术平均值取其算术平均值2). 套用公式计算最大负荷和最小负荷时的分接头选择套用公式计算最大负荷和最小负荷时的分接头选择1maxmax1 max22maxtNVVVVV1minmin1 min22 mintNrVVVVV1 .1 max1 min1()2t avttVVV5). 套用低压侧电压计算公式进行验算套用低压侧电压计算公式进行验算

19、 1maxmax2max21NtVVVVV1minmin2min21NtVVVVV（2 2）升压变压器分接头的选择）升压变压器分接头的选择由于升压变压器中功率方向是从低压侧送往高压侧的，故公由于升压变压器中功率方向是从低压侧送往高压侧的，故公式中式中V VT T前的符号应相反，即应将电压损耗和高压侧电压相前的符号应相反，即应将电压损耗和高压侧电压相加。因而有：加。因而有：V V1t1t( V( V1 1+ +V VT T ) ) * *V V2N2N/V/V2 2式中，式中， V V2 2为变压器低压侧的实际电压或给定电压；为变压器低压侧的实际电压或给定电压； V V1 1为高为高压侧所要求的

20、电压压侧所要求的电压V2P+jQV1RT+ + jXT1:k 采用固定分接头的变压器进行调压，不可能改变电压损耗的数值采用固定分接头的变压器进行调压，不可能改变电压损耗的数值，也不能改变负荷变化时次级电压的变化幅度；通过对变比的适当，也不能改变负荷变化时次级电压的变化幅度；通过对变比的适当选择，只能把这一电压变化幅度对于次级额定电压的相对位置进行选择，只能把这一电压变化幅度对于次级额定电压的相对位置进行适当的调整。适当的调整。 如果计及变压器电压损耗在内的总损耗，最大负荷和最小负荷时如果计及变压器电压损耗在内的总损耗，最大负荷和最小负荷时的电压变化幅度超过了分接头的可能调整范围，或者调压要求的

21、变的电压变化幅度超过了分接头的可能调整范围，或者调压要求的变化趋势与实际的相反，则此时要装设带负荷调压的变压器或采用其化趋势与实际的相反，则此时要装设带负荷调压的变压器或采用其它调压措施。它调压措施。（3 3）总结）总结 将高低绕组看作双绕组，确定高绕组分接头将高低绕组看作双绕组，确定高绕组分接头 将高中绕组看作双绕组，确定中绕组分接头将高中绕组看作双绕组，确定中绕组分接头（4 4）三绕组变压器分接头的选择）三绕组变压器分接头的选择有载调压变压器：有载调压变压器： 变压器无载调压原理变压器无载调压原理: :无励磁调压是在变压器一，二次侧都脱离无励磁调压是在变压器一，二次侧都脱离 电源的情况下，

22、变换高压侧分接头来改变绕组匝数进行调压的。电源的情况下，变换高压侧分接头来改变绕组匝数进行调压的。 变压器有载调压原理变压器有载调压原理: :有载调压是有载调压是 有载分接开关，在保证不切有载分接开关，在保证不切 断负载电流的情况下，变换高压绕组分接头，来改变高压匝数进断负载电流的情况下，变换高压绕组分接头，来改变高压匝数进 行调压的。行调压的。（5 5）有载调压变压器（加压调压变压器）有载调压变压器（加压调压变压器）系统无功不足时，不宜采用调整系统无功不足时，不宜采用调整 K K 的方法（某地区的方法（某地区 V V 上升后，上升后，所需所需 Q Q 上升，扩大无功缺额，全局效果不好），宜用

23、补偿法。上升，扩大无功缺额，全局效果不好），宜用补偿法。无功功率的产生基本上不消耗能源，但是无功功率沿电力网传送无功功率的产生基本上不消耗能源，但是无功功率沿电力网传送却要引起有功功率损耗和电压损耗。却要引起有功功率损耗和电压损耗。合理的配置无功功率补偿容量，以改变电力网的无功潮流分布，合理的配置无功功率补偿容量，以改变电力网的无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户处的可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户处的电压质量。电压质量。电压调整的措施电压调整的措施3. 利用无功功率补偿调压利用无功功率补偿调压(1) (1) 并联无功补偿调压的基本原理并联无功

24、补偿调压的基本原理 2PRQXVV2()ePRQQ XVV当当RX RX 时，补偿的调压效果好，否则不太适合时，补偿的调压效果好，否则不太适合 22222()()ccccVPRQXPRQXQVVXVV第二项很小第二项很小 (2) (2) 按调压要求选择补偿量的基本原理按调压要求选择补偿量的基本原理 V V1 1 和和P P + j+ jQ Q 给定给定 122PRQXVVV122()cccPRQQ XVVV2222222cccccccPRQQXQ XPRQXPRQXVVVVVVV222()cccVQVVX(2) (2) 按调压要求选择补偿量的基本原理按调压要求选择补偿量的基本原理 V V1 1

25、 和和P P + j+ jQ Q 给定给定 222()cccVQVVX2222222()cccckVkVVXk VVVXk选择补偿容量的基本原则：在满足各种运行方式下的调压要求下，选择补偿容量的基本原则：在满足各种运行方式下的调压要求下，与其它调压方式配合，使补偿容量最小。与其它调压方式配合，使补偿容量最小。有补偿的变压器选择的基本原则：在满足调压的要求下，使补偿容有补偿的变压器选择的基本原则：在满足调压的要求下，使补偿容量最小量最小 补偿容量与调压要求和降压变压器补偿容量与调压要求和降压变压器的变比选择均有关的变比选择均有关 通常在大负荷时降压变电所电压偏低，小负荷时电压偏高通常在大负荷时降

26、压变电所电压偏低，小负荷时电压偏高。电容器只能发出感性无功功率以提高电压，但电压过高。电容器只能发出感性无功功率以提高电压，但电压过高时却不能吸收感性无功功率来使电压降低。为了充分利用时却不能吸收感性无功功率来使电压降低。为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷补偿容量，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时全部退出。时全部退出。(3) (3) 静电电容器补偿容量选择静电电容器补偿容量选择 根据调压要求，按最小负荷时没有补偿确定变压器变比根据调压要求，按最小负荷时没有补偿确定变压器变比 按最大负荷时的调压要求选择补偿容量按最大负荷时的调压要求选择补偿容量 校验实际电压

27、是否满足要求校验实际电压是否满足要求3. 利用无功功率补偿调压利用无功功率补偿调压(3) (3) 静电电容器补偿容量选择静电电容器补偿容量选择1minmin2min222min2mintNNVVVVVVVV22 max2max2 max()cccVVQVkXk调相机的特点是既能过励磁运行，又能欠励磁运行。如果调相机的特点是既能过励磁运行，又能欠励磁运行。如果调相机在调相机在最大负荷时按额定容量过励磁运行最大负荷时按额定容量过励磁运行，在，在最小负荷最小负荷按（按（0.50.50.650.65）额定容量欠励磁运行）额定容量欠励磁运行，那么，调相机的容，那么，调相机的容量将得到最充分的利用。量将得

28、到最充分的利用。3. 利用无功功率补偿调压利用无功功率补偿调压(4) (4) 同步调相机补偿容量选择同步调相机补偿容量选择(4) (4) 同步调相机补偿容量选择同步调相机补偿容量选择最大负荷时调相机发出全部感性无功最大负荷时调相机发出全部感性无功 ，最小负荷时吸收最小负荷时吸收 感性无功感性无功( )( )，有：，有：cNQcNQ0.5 0.6522 max2max2 max22 min2min2 min()()ccNcccNcVVQVkXkVVQVkXk2 min2 min2min2 max2 max2max2 max2max2 min2min222 max2 min()()cccccccc

29、VkVVVkVVVVVVkVV注意：按计算的注意：按计算的k k选择分接头，再计算实际的选择分接头，再计算实际的k k，然后计算实际的，然后计算实际的调相机容量调相机容量 Q QcNcN。 变压器参数不易改变变压器参数不易改变在线路上串联接入静电电容器，利用电容器的容抗补偿在线路上串联接入静电电容器，利用电容器的容抗补偿线路的感抗，使电压损耗中线路的感抗，使电压损耗中QX/VQX/V分量减小，从而可提分量减小，从而可提高线路末端电压高线路末端电压TCSCTCSC：Thyristor Controlled Series CompensatorThyristor Controlled Series Compensator，可控硅控制的串联补偿，可控硅控制的串联补偿4. 改善线路参数调压（线路串联电容补偿）改善线路参数调压（线