電能質量-電壓偏差

1、電壓偏差電壓偏差電能質量電能質量一、電壓偏差的定義一、電壓偏差的定義 電力系統(tǒng)在正常運行方式下，某一節(jié)點的實際電壓與系統(tǒng)標稱電壓（通常，電力系統(tǒng)的額定電壓采用標稱電壓去描述，對電氣設備則采用額定電壓的術語）之差對系統(tǒng)標稱電壓的百分數(shù)稱為該節(jié)點的標稱電壓。其數(shù)學表達式為： 電壓偏差僅僅針對電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)而言。 %100UUUUNNre二、電壓偏差的限值二、電壓偏差的限值 國家標準GB123251990電能質量 供電電壓允許偏差 ：35KV及以上供電電壓的正、負偏差的絕對值之和不超過標稱電壓的10%，如供電電壓上下偏差同號時（均為正或負），按較大的偏差絕對值作為衡量依據(jù)；10KV及以下三相供

2、電電壓允許偏差為標稱電壓的+7%；220V單相供電電壓允許偏差為標稱電壓的+7%、-10%三、電壓偏差產生的原因三、電壓偏差產生的原因1 、 系 統(tǒng) 無 功 功 率 不 平 衡 是 引 起 系 統(tǒng) 電 壓 偏 離 標 稱值的根本原因。 系統(tǒng)無功功率不平衡意味著將有大量的無功 功率流經供電線路和變壓器，由于線路和變壓器存在阻抗，造成線路和變壓器首末端電壓出現(xiàn)差值。無功功率不平衡越嚴重，電壓偏差越大。2、供配電網(wǎng)絡結構的不合理也能導致電壓偏差。 供配線路輸送距離過長，輸送容量過大，導線截面過小等因素都會加大線路的電壓損失，從而產生電壓偏差。為此，我國對不同電壓等級的供配電線路規(guī)定了合理的輸送距離和

3、輸送容量。四、電壓偏差過大的危害四、電壓偏差過大的危害1、對用電設備的危害所有用戶的用電設備都是按照設備的額定電壓進行設計和制造的。當電壓偏離額定電壓較大時，用電設備的運行性能惡化，不僅運行效率降低，很可能會由于過電壓或過電流而損壞。 2、對電網(wǎng)的危害 系統(tǒng)運行電壓偏低，輸電線路的功率極限大幅度降低，可能產生系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至導致電力系統(tǒng)頻率崩潰，造成系統(tǒng)解列。如果電力系統(tǒng)缺乏無功電源，可能產生系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象，導致電壓崩潰。頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的破壞都會造成嚴重的災難，給電力系統(tǒng)和各行各業(yè)的生產以及人民生活帶來重大的損失。四、電壓偏差過大的危害四、電壓偏差過大的危害 系統(tǒng)運行電壓過高，

4、可能使系統(tǒng)中各種電氣設備的絕緣受損，使帶鐵芯的設備飽和，產生諧波，并可能引發(fā)鐵磁諧振，同樣威脅電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。 電壓偏差不僅對系統(tǒng)的穩(wěn)定造成威脅，而且影響系統(tǒng)的經濟運行。當輸送功率一定時，輸電線路和變壓器的電流與運行電壓成反比，而輸電線路和變壓器的有功損耗與電流平方成正比。因此，系統(tǒng)電壓偏低將使電網(wǎng)的有功損耗、無功功率以及電壓損失大大增加；系統(tǒng)電壓偏高，超高壓電網(wǎng)的電暈損耗加大。所有這些都使供電成本增加 。五、改善電壓偏差的措施五、改善電壓偏差的措施 保證系統(tǒng)各節(jié)點電壓在正常水平的充分必要條件是系統(tǒng)具備充足的無功功率電源，同時采取必要的調壓手段。 1)配置充足的無功功率電源 由于高壓

5、線路和變壓器的等值電抗遠大于等值電阻，變壓器和無功損耗也比有功損耗大得多，從而導致整個系統(tǒng)的無功損耗遠大于有功損耗。 無功補償?shù)脑瓌t是盡量做到分區(qū)、分層、分變電所進行補償，實現(xiàn)無功功率的就地平衡，并要留有足夠的事故無功功率備用容量。 電力系統(tǒng)的無功功率電源有同步發(fā)電機，同步調相機，電容器，電抗器和靜止無功補償裝置（SVC）等；五、改善電壓偏差的措施五、改善電壓偏差的措施1、同步發(fā)電機 發(fā)電機是電力系統(tǒng)中唯一的有功功率電源，同時也是最基本的無功功率電源。發(fā)電機不僅能發(fā)出無功功率(過勵)，同時也能 吸收無功功率。發(fā)電機在吸收無功功率的時候成為進相運動。 優(yōu)點：速度快且不需要額外的投資。 缺點：調節(jié)

6、能力不大；發(fā)電機的進相(欠勵)運行增大了系統(tǒng)靜態(tài)不穩(wěn)定的風險同時使發(fā)電機的端部發(fā)熱加劇(電樞電流產生的磁通方向與轉子磁場相同,并使端部磁通加強,這就造成由于渦流所產生的端部發(fā)熱大大限制了發(fā)電機的輸出),對發(fā)電機的安全運行構成潛在危險。五、改善電壓偏差的措施五、改善電壓偏差的措施2、同步調相機 同步調相機實質上是不帶機械負載的同步電動機。改變同步調相機的勵磁，可以使同步調相機工作在過勵磁或欠勵磁狀態(tài)，從而發(fā)出或吸收無功功率。他是最早采用的無功調節(jié)設備之一。 優(yōu)點：當系統(tǒng)故障引起電壓下降時，可以快速動作，輸出大量感性無功功率，起到電壓支撐的作用。 缺點：其本身及附屬設備的有功功率損耗大，約為額定容

7、量的2%3%；它是旋轉機械，運行維護復雜，投資也大。所以同步調相機已不作為主要的無功功率調節(jié)設備五、改善電壓偏差的措施五、改善電壓偏差的措施3、電容器 作為無功功率補償用的電容器以并聯(lián)的方式接入電力系統(tǒng)，長期以來電容器一直是電力系統(tǒng)優(yōu)先采用的無功功率補償設備。4、電抗器 作為吸收容性無功功率的主要設備，電抗器一般不接入220kV以上電壓等級的電網(wǎng)。5、靜止無功補償裝置和靜止無功發(fā)生裝置基于電力電子半控器件的靜止無功補償裝置（SVC)和基于電力電子全控器件的靜止無功發(fā)生裝置具有動態(tài)無功功率補償特性。與同步調相機一樣，他們既可向系統(tǒng)輸出無功功率，也可吸收系統(tǒng)無功功率。六、電壓偏差的調整手段六、電壓

8、偏差的調整手段（1）用發(fā)電機調壓。 優(yōu)點：不需要投資，且簡便、經濟。 缺點：如果發(fā)電機經多級變壓供電，僅用發(fā)電機調壓，往往不能滿足負荷電壓的要求。 適用于發(fā)電機母線直饋負荷的情況，且多采用逆調壓方式；（2）改變變壓器變比調壓：就是改變變壓器匝數(shù)的比例關系，從而改變一側的電壓大小。 1）無載調壓變壓器：改變分接頭時需要停電的變壓器 不宜頻繁操作，往往只作季節(jié)性操作。適用于出線線路不長、負荷變化不大的電壓調整。六、電壓偏差的調整手段六、電壓偏差的調整手段 2）有載調壓變壓器：又稱帶負荷調壓變壓器，它可以在帶負荷情況下，根據(jù)負荷大小隨時更改分接頭； 由于分接頭較多（一般為727個分接頭）、調壓范圍大

9、，因此容易滿足電壓偏差的要求。目前，其已經在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，成為保證電壓質量的主要手段。（3）改變線路參數(shù)調壓。 電阻大于電抗的低壓電網(wǎng)減小電阻是采用增加線路導線的截面積來實現(xiàn)的。高壓電網(wǎng)普遍采用縮小輸電線路電抗的方法實現(xiàn)輸電線路參數(shù)的改變。 減小線路電抗的方法有如下兩種： 1）采用分裂導線法該方法適用于220kV及以上電壓等級輸電線路的新建和改建六、電壓偏差的調整手段六、電壓偏差的調整手段 2）串聯(lián)電容器。(在線路上串聯(lián)電容器有又稱為串聯(lián)電容補償) 過補償：K1 ，指串聯(lián)電容完全補償了本線路電抗，而且還部分補償線路電壓器電抗（線路接在變壓器低壓側）或者高壓線路的電抗，整個線路的等值阻抗呈現(xiàn)容性。 欠補償： K1 ，指串聯(lián)電容器不能完全補償本線路電抗，整個線路的等值阻抗仍然呈現(xiàn)感性。 完全補償：K=1 ,指串聯(lián)電容器完全補償本線路電抗，這個線路等值阻抗呈現(xiàn)電阻性。(K=XC/XL)六、電壓偏差的調整手段六、電壓偏差的調整手段 1)與裝設并聯(lián)電容器相比，串聯(lián)電容補償法的調壓效果顯著，特別適合于電壓波動頻繁、負荷功率因數(shù)低的場合。 2)以調壓為目的時，一般裝設在單端電源供電的110kV及以下電壓等級的分支線上。 3) 在低壓配電線路中，為了提高線