供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量(精)課件

1、第九章 供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量 第一節(jié) 概述 一、供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量 由于出發(fā)點(diǎn)不同，電能質(zhì)量存在很多不同的定義。電力公司常將電能質(zhì)量定義為供電可靠性并用統(tǒng)計(jì)數(shù)字來表示；而設(shè)備制造商則將電能質(zhì)量定義為能使設(shè)備正常運(yùn)行的供電特征，因此不同的設(shè)備制造商往往采用不同的電能質(zhì)量指標(biāo)；從用戶方面考慮，電能質(zhì)量定義為：導(dǎo)致用戶設(shè)備失效或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏移。電能質(zhì)量是眾多單一類型的電力系統(tǒng)干擾問題的總稱，實(shí)質(zhì)是電壓質(zhì)量，主要描述供電電壓偏離其理想狀態(tài)的程度。對于供配電系統(tǒng)來說，電能質(zhì)量主要是指電壓、頻率和波形的質(zhì)量。二、評價(jià)供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的主要指標(biāo) （1）電壓偏差。 （2）電壓波動(dòng)和閃變。

2、（3）三相電壓不對稱度。 （4）諧波。 （5）頻率偏差。頻率偏差是電力系統(tǒng)實(shí)際基波頻率偏離標(biāo)稱頻率的程度。即： 頻率偏差對系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響（1）將引起異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；（2）將使與系統(tǒng)有關(guān)的測控設(shè)備受系統(tǒng)頻率的影響而降低其性能，甚至不能正常工作；（3）將引起異步電動(dòng)機(jī)和變壓器激磁電流增加，所消耗的無功功率增加，惡化了電力系統(tǒng)的電壓水平；（4）頻率的變化還可能引起系統(tǒng)中濾波器的失諧和電容器組發(fā)出的無功功率變化。電力系統(tǒng)頻率偏差允許值是0.2HZ；系統(tǒng)容量較小時(shí)，其頻率偏差允許值是0.5HZ。 頻率偏差通常由電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)，供配電系統(tǒng)一般不采取調(diào)整措施。式中 頻率偏差； 實(shí)際基波頻率； 標(biāo)稱

3、頻率。第二節(jié) 電壓偏差及改善措施 一、電壓偏差的概念 供配電系統(tǒng)改變運(yùn)行方式和負(fù)荷緩慢地變化會(huì)使供配電系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓也隨之變化，這時(shí)各點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓之差凸U稱為電壓偏差。電壓偏差凸U也常用與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的百分比表示。即： 式中 電壓偏差百分比； 實(shí)際電壓； 電網(wǎng)標(biāo)稱電壓。二、電壓偏差對系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響 電壓偏差過大會(huì)對供配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，主要表現(xiàn)在：1電壓偏差對感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的影響電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與瑞電壓的平方成正比，即：。當(dāng)電壓出現(xiàn)正偏差時(shí)，電動(dòng)機(jī)機(jī)端電壓升高，其激磁電流和溫升也增加，絕緣受到過電壓和過熱的威脅，影響其使用壽命，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生有害的諧波電流；當(dāng)電壓出現(xiàn)負(fù)偏差

4、時(shí)，其實(shí)轉(zhuǎn)矩下降較多，轉(zhuǎn)速降低，引起產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的降低，同時(shí)負(fù)荷電流卻會(huì)增加，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。2電壓偏差對照明設(shè)備的影響照明設(shè)備的發(fā)光效率與電壓的關(guān)系極大，因此，電壓降低會(huì)引起照明設(shè)備的效率降低，造成照度不足，影響照明效果；當(dāng)電壓過低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氣體放電光源的照明器不能正常點(diǎn)燃；另一方面，電光源的工作壽命也受電壓的影響很大，當(dāng)電壓偏高時(shí)，光源壽命縮短很多。3電壓偏差對電子設(shè)備的影響隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用和自動(dòng)控制系統(tǒng)的不斷精細(xì)化，對于一個(gè)計(jì)算中心來說，電壓偏差會(huì)造成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作紊亂，數(shù)據(jù)損壞；對于精密機(jī)床、機(jī)器人等，電壓偏差可能造成無法保持對由其驅(qū)動(dòng)過程的精確控制。4電壓偏差對無

5、功補(bǔ)償?shù)挠绊戨妷哼^低會(huì)引起補(bǔ)償電容器組輸出無功減少，不能滿足補(bǔ)償要求。三、電壓偏差的允許值 1系統(tǒng)的供電電壓允許偏差國家標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量供電電壓允許偏差 GB1232590規(guī)定：（1） 35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對值之和不超過額定電壓的 10。若供電電壓上下偏差同號（均為正或負(fù)）時(shí)，按較大的偏差絕對值作為衡量依據(jù)。（2）10kV及以下供電電壓允許偏差為額定電壓的土 7。（3） 022kV單相供電電壓允許偏差為十7、一10。2用電設(shè)備端電壓允許偏差國家標(biāo)準(zhǔn)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB5005295規(guī)定：（1）電動(dòng)機(jī)允許電壓偏差為額定電壓的士 5。（2）照明時(shí)，允許電壓偏差在一般工作場所為額定電

6、壓的全5；對于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時(shí)，可為額定電壓的十5、10；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為額定電壓的十5、10。3其他用電設(shè)備當(dāng)無特殊規(guī)定時(shí)允許電壓偏差為額定電壓的士5。四、電壓偏差的改善措施 （一）調(diào)整供配電系統(tǒng)供電端的電壓1、逆調(diào)壓 2、穩(wěn)壓（常調(diào)壓） 3、不調(diào)壓（二）其它改善措施第三節(jié) 電壓波動(dòng)和閃變及改善措施 1電壓波動(dòng) 一系列的電壓變動(dòng)或電壓包絡(luò)線的周期性變動(dòng)，當(dāng)其變化速度等于或大于每秒02時(shí)稱為電壓波動(dòng)。2電壓閃變 負(fù)荷急劇的波動(dòng)造成供配電系統(tǒng)瞬時(shí)電壓升降，則照明設(shè)施的照度隨之急劇變化，使人眼對燈光的閃爍感到不適，這種現(xiàn)象稱為電壓閃變。 3電壓變動(dòng)

7、頻度 單位時(shí)間內(nèi)電壓變動(dòng)的次數(shù)。電壓由大到小或由小到大各算一次變動(dòng)，同一方向的若干次變動(dòng)，如間隔時(shí)間小于30ms，則算一次變動(dòng)。電壓變動(dòng)頻度廣的計(jì)算公式為：式中 m某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)電壓變化的次數(shù)。 T沖擊負(fù)荷的周期，單位為h。 4短時(shí)間閃變值和長時(shí)間閃變值 短時(shí)間閃變值是衡量短時(shí)間（若干分鐘）內(nèi)閃變強(qiáng)弱的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，長時(shí)間閃變值是由短時(shí)間閃變量推算出，反映長時(shí)間（若干小時(shí)）閃變強(qiáng)弱的量值。這兩個(gè)值是評價(jià)電壓閃變的指標(biāo)。可以由閃變儀直接測量，也可由仿真計(jì)算得到。一、電壓波動(dòng)和閃變的概念 二、電壓波動(dòng)和閃變對系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響 1電壓波動(dòng)和閃變對照明設(shè)備的影響 引起照明設(shè)備中光源的閃爍，使得照明質(zhì)

8、量下降。2電壓波動(dòng)和閃變對顯示設(shè)備的影響 電壓波動(dòng)和閃變會(huì)引起電視機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器中顯像管工作不正常，圖像變形。3電壓波動(dòng)和閃變對電動(dòng)機(jī)的影響 電壓不穩(wěn)定使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻，影響所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。 4電壓波動(dòng)和閃變對電子設(shè)備的影響 電壓波動(dòng)和閃變會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備、自控設(shè)備或測試儀器無法準(zhǔn)確工作。 三、電壓波動(dòng)和閃變的允許值1變動(dòng)限值 電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)，由波動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生的電壓變動(dòng)限值和變動(dòng)頻度如表91所示。 2閃變限值 電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)，由波動(dòng)波動(dòng)負(fù)荷引起的短時(shí)間閃變值和長時(shí)間閃變值應(yīng)滿足如表9-2所示要求的限值。3波動(dòng)負(fù)荷用戶電壓波動(dòng)和閃變值 （詳見教材P280）四、電壓波動(dòng)和閃變的限制措施

9、1、采用單獨(dú)回路供電2、降低共用配電線路阻抗3、提高供電電壓4、增加短路容量5、采用靜止型無功功率補(bǔ)償裝置 第四節(jié) 三相電壓不對稱及改善措施 三相電壓不對稱的程度通常用三相電壓不對稱度來表示，它表示三相系統(tǒng)的電壓正序分量與電壓負(fù)序分量的均方根值百分比。即：一、三相電壓不對稱度的概念 式中 三相電壓正序分量的均方根值； 三相電壓負(fù)序分量的均方很值； 三相電壓不對稱度。二、三相電壓不對稱對系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響 1對變壓器的影響 對于三相電力變壓器，當(dāng)三相電壓不對稱時(shí)，由于要求三相負(fù)荷均不能過載，因此，變壓器額定容量必須大于其負(fù)荷最大一相的容量的3倍，使三相電力變壓器的利用率降低。2對電動(dòng)機(jī)的影響

10、負(fù)序電流流入同步電動(dòng)機(jī)或異步電動(dòng)機(jī)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)因產(chǎn)生附加損耗而過熱，產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)短而降低使用效率；同時(shí)還會(huì)使電動(dòng)機(jī)壽命降低。3對變流裝置的影響 對多相整流裝置，不對稱電壓使電流在各整流元件上導(dǎo)通的時(shí)間和大小發(fā)生差異，因而必須降低整流裝置的允許功率，從而導(dǎo)致部分元器件效能得不到充分利用。此外，在不對稱電壓下工作，對多相整流裝置會(huì)產(chǎn)生偶次非特征諧波，其幅值與電壓的不對稱度成正比。4對補(bǔ)償電容的影響 對于對稱連接的電容器，加上不對稱電壓后，會(huì)引起三相無功功率輸出的不平衡，改變總無功功率的輸出。三、三相電壓不對稱度的允許值 （1）電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2，短時(shí)不得超過4。電氣設(shè)備額定

11、工況的電壓允許不平衡度和負(fù)序電流允許值仍由各自標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 （2）接于公共接點(diǎn)的每個(gè)用戶，引起該點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值一般為13。 1均衡單相負(fù)荷使三相上分布的單相負(fù)荷盡量平衡；同時(shí)應(yīng)考慮到用電設(shè)備功率因數(shù)的不同，盡量使有功和無功功率在三相系統(tǒng)達(dá)到均衡；低壓系統(tǒng)三相之間的容量之差不宜超過15。2對不平衡負(fù)荷采用單獨(dú)的單相變壓器供電。四、三相電壓不對稱度的改善措施 1諧波（分量） 對周期性交流量進(jìn)行付立葉級數(shù)分析，得到的頻率為基波頻率大于1的整數(shù)倍的分量稱為諧波。 2諧波次數(shù) 諧波頻率與基波頻率的整數(shù)比。 3諧波含量 從周期性交流量中減去基波分量后所得的量。第五節(jié) 諧波及改善措施 一、諧波的概念

12、 （1）諧波電壓含量UH：（2）諧波電流含量IH4諧波含有率HR周期性交流量中含有的第h次諧波分量的均方根值與基波分量的均方根值之比。（1）第h次諧波電壓含有率HRUh：（2）第h次諧波電流含有率HRIh：5總諧波畸變率THD 周期性交流量中的諧波含量的均方根值與其基波分量的均方根值之比。 （1）電壓總畸變率 ： （2）電流總畸變率 ： 二、諧波對系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響影響如下： （1）諧波電流在旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)繞組中流通，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生附加功率損耗而過熱，產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和噪聲。 （2）引起無功補(bǔ)償電容器組諧振和諧波電流放大，導(dǎo)致電容器組因過負(fù)荷或過電壓而損壞，對電力電纜也會(huì)造成過負(fù)荷或過電壓而損壞。 （3）由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的存在，使輸電線路、變壓器等因產(chǎn)生附加損耗而過熱。 （4）電壓或電流波形的畸變改變了電壓或電流的變化率，影響了斷路器的斷路容量，對晶閘管的使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響。 （5）對繼電保護(hù)和自動(dòng)控制裝置產(chǎn)