电能质量-电压偏差

电压偏差电能质量一、电压偏差的定义电力系统在正常运行方式下，某一节点的实际电压与系统标称电压（通常，电力系统的额定电压采用标称电压去描述，对电气设备则采用额定电压的术语）之差对系统标称电压的百分数称为该节点的标称电压。其数学表达式为：

电压偏差仅仅针对电力系统正常运行状态而言。

二、电压偏差的限值

国家标准GB12325—1990《电能质量

供电电压允许偏差》：⑴35KV及以上供电电压的正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%，如供电电压上下偏差同号时（均为正或负），按较大的偏差绝对值作为衡量依据；⑵10KV及以下三相供电电压允许偏差为标称电压的+7%；⑶220V单相供电电压允许偏差为标称电压的+7%、-10%三、电压偏差产生的原因

1、系统无功功率不平衡是引起系统电压偏离标称值的根本原因。系统无功功率不平衡意味着将有大量的无功功率流经供电线路和变压器，由于线路和变压器存在阻抗，造成线路和变压器首末端电压出现差值。无功功率不平衡越严重，电压偏差越大。2、供配电网络结构的不合理也能导致电压偏差。供配线路输送距离过长，输送容量过大，导线截面过小等因素都会加大线路的电压损失，从而产生电压偏差。为此，我国对不同电压等级的供配电线路规定了合理的输送距离和输送容量。四、电压偏差过大的危害

1、对用电设备的危害 所有用户的用电设备都是按照设备的额定电压进行设计和制造的。当电压偏离额定电压较大时，用电设备的运行性能恶化，不仅运行效率降低，很可能会由于过电压或过电流而损坏。

2、对电网的危害系统运行电压偏低，输电线路的功率极限大幅度降低，可能产生系统频率不稳定现象，甚至导致电力系统频率崩溃，造成系统解列。如果电力系统缺乏无功电源，可能产生系统频率不稳定现象，导致电压崩溃。频率稳定和电压稳定的破坏都会造成严重的灾难，给电力系统和各行各业的生产以及人民生活带来重大的损失。四、电压偏差过大的危害

系统运行电压过高，可能使系统中各种电气设备的绝缘受损，使带铁芯的设备饱和，产生谐波，并可能引发铁磁谐振，同样威胁电力系统的安全和稳定运行。电压偏差不仅对系统的稳定造成威胁，而且影响系统的经济运行。当输送功率一定时，输电线路和变压器的电流与运行电压成反比，而输电线路和变压器的有功损耗与电流平方成正比。因此，系统电压偏低将使电网的有功损耗、无功功率以及电压损失大大增加；系统电压偏高，超高压电网的电晕损耗加大。所有这些都使供电成本增加。五、改善电压偏差的措施保证系统各节点电压在正常水平的充分必要条件是系统具备充足的无功功率电源，同时采取必要的调压手段。1)配置充足的无功功率电源由于高压线路和变压器的等值电抗远大于等值电阻，变压器和无功损耗也比有功损耗大得多，从而导致整个系统的无功损耗远大于有功损耗。无功补偿的原则是尽量做到分区、分层、分变电所进行补偿，实现无功功率的就地平衡，并要留有足够的事故无功功率备用容量。电力系统的无功功率电源有同步发电机，同步调相机，电容器，电抗器和静止无功补偿装置（SVC）等；五、改善电压偏差的措施

1、同步发电机发电机是电力系统中唯一的有功功率电源，同时也是最基本的无功功率电源。发电机不仅能发出无功功率(过励)，同时也能吸收无功功率。发电机在吸收无功功率的时候成为进相运动。优点：速度快且不需要额外的投资。缺点：调节能力不大；发电机的进相(欠励)运行增大了系统静态不稳定的风险同时使发电机的端部发热加剧(电枢电流产生的磁通方向与转子磁场相同,并使端部磁通加强,这就造成由于涡流所产生的端部发热大大限制了发电机的输出),对发电机的安全运行构成潜在危险。五、改善电压偏差的措施

2、同步调相机同步调相机实质上是不带机械负载的同步电动机。改变同步调相机的励磁，可以使同步调相机工作在过励磁或欠励磁状态，从而发出或吸收无功功率。他是最早采用的无功调节设备之一。优点：当系统故障引起电压下降时，可以快速动作，输出大量感性无功功率，起到电压支撑的作用。缺点：其本身及附属设备的有功功率损耗大，约为额定容量的2%~3%；它是旋转机械，运行维护复杂，投资也大。所以同步调相机已不作为主要的无功功率调节设备五、改善电压偏差的措施

3、电容器作为无功功率补偿用的电容器以并联的方式接入电力系统，长期以来电容器一直是电力系统优先采用的无功功率补偿设备。4、电抗器作为吸收容性无功功率的主要设备，电抗器一般不接入220kV以上电压等级的电网。5、静止无功补偿装置和静止无功发生装置基于电力电子半控器件的静止无功补偿装置（SVC)和基于电力电子全控器件的静止无功发生装置具有动态无功功率补偿特性。与同步调相机一样，他们既可向系统输出无功功率，也可吸收系统无功功率。六、电压偏差的调整手段（1）用发电机调压。

优点：不需要投资，且简便、经济。缺点：如果发电机经多级变压供电，仅用发电机调压，往往不能满足负荷电压的要求。适用于发电机母线直馈负荷的情况，且多采用逆调压方式；（2）改变变压器变比调压：就是改变变压器匝数的比例关系，从而改变一侧的电压大小。

1）无载调压变压器：改变分接头时需要停电的变压器

不宜频繁操作，往往只作季节性操作。适用于出线线路不长、负荷变化不大的电压调整。六、电压偏差的调整手段

2）有载调压变压器：又称带负荷调压变压器，它可以在带负荷情况下，根据负荷大小随时更改分接头；由于分接头较多（一般为7~27个分接头）、调压范围大，因此容易满足电压偏差的要求。目前，其已经在电力系统中得到了广泛的应用，成为保证电压质量的主要手段。（3）改变线路参数调压。电阻大于电抗的低压电网减小电阻是采用增加线路导线的截面积来实现的。高压电网普遍采用缩小输电线路电抗的方法实现输电线路参数的改变。

减小线路电抗的方法有如下两种：

1）采用分裂导线法该方法适用于220kV及以上电压等级输电线路的新建和改建六、电压偏差的调整手段2）串联电容器。(在线路上串联电容器有又称为串联电容补偿)过补偿：K>1，指串联电容完全补偿了本线路电抗，而且还部分补偿线路电压器电抗（线路接在变压器低压侧）或者高压线路的电抗，整个线路的等值阻抗呈现容性。欠补偿：K<1，指串联电容器不能完全补偿本线路电抗，整个线路的等值阻抗仍然呈现感性。完全补偿：K=1

,指串联电容器完全补偿本线路电抗，这个线路等值阻抗呈现电阻性。(K=XC/XL)六、电压偏差的调整手段

1)与装设并联电容器相比，串联电容补偿法的调压效果显著，特别适合于电压波动频繁、负荷功率因数低的场合。