電能質(zhì)量分析與控制

1、電能質(zhì)量分析與控制目錄電能質(zhì)量量概述傳統(tǒng)電能能質(zhì)量分分析與改改善措施施電壓波動動與閃變變第一章電電能質(zhì)質(zhì)量概論論電能既是是一種經(jīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用用、清潔潔方便且且容易傳傳輸、控控制和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的能能源形式式，又是是一種由由電力部部門向電電力用戶戶提供，并由供供、用雙雙方共同同保證質(zhì)質(zhì)量的特特殊產(chǎn)品品。第一節(jié)概概述人們首先先把電力力系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行中電壓和頻率偏離標(biāo)稱稱值的多多少作為為檢驗(yàn)電電能質(zhì)量量的主要要指標(biāo)。如何深入入理解現(xiàn)現(xiàn)代電能能質(zhì)量問問題，如如何把提提高電能能質(zhì)量與與增強(qiáng)競競爭意識識、電力力市場占占有率聯(lián)聯(lián)系起來來，如何何從技術(shù)術(shù)、經(jīng)濟(jì)濟(jì)和運(yùn)行行管理等等方面加加大力度度，保證證優(yōu)質(zhì)供供電，以以最小程程

2、度減少少對現(xiàn)代代工業(yè)企企業(yè)和重重要電力力用戶的的影響，既是電電力用戶戶需求和和電力系系統(tǒng)運(yùn)行行給我們們提出的的新任務(wù)務(wù)，也是是信息時(shí)時(shí)代給我我們提出出的新挑挑戰(zhàn)。一、供電電系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行與電電能質(zhì)量量的關(guān)系系1.電能質(zhì)量量的基本本要求為保證電電能安全全經(jīng)濟(jì)地地輸送、分配和和使用，理想供供電系統(tǒng)統(tǒng)的運(yùn)行行應(yīng)具有有如下基基本特性性：（1）以單一恒定定的電網(wǎng)網(wǎng)標(biāo)稱頻頻率（50Hz或60Hz，我國采采用50Hz）、規(guī)定定的若干干電壓等等級（如如配電系系統(tǒng)一般般為110kV,35kV,10kV,380V/220V）和以正正弦函數(shù)數(shù)波形變變化的交交流電向向用戶供供電，并并且這些些運(yùn)行參參數(shù)不受受用電負(fù)負(fù)荷特性

3、性的影響響。 （2）始終保保持三相交流流電壓和和負(fù)荷電電流的平平衡。用電設(shè)設(shè)備汲取取電能應(yīng)應(yīng)當(dāng)保證證最大傳傳輸效率率，即達(dá)達(dá)到單位位功率因因數(shù)，同同時(shí)各用用電負(fù)荷荷之間互互不干擾擾。（3）電能的的供應(yīng)充足足，即向電電力用戶戶的供電電不中斷斷，始終終保證電電氣設(shè)備備的正常常工作與與運(yùn)轉(zhuǎn)，并且每每時(shí)每刻刻系統(tǒng)中中的功率率供需都都是平衡衡的。一、供電電系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行與電電能質(zhì)量量的關(guān)系系一、供電電系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行與電電能質(zhì)量量的關(guān)系系上述理想想供電系系統(tǒng)的基基本特性性構(gòu)成了了供電運(yùn)運(yùn)行對電電能質(zhì)量量的基本本要求，如果將將其概括括描述可可如圖1-1所示。上圖中三三個(gè)基本本集合的的交集之之內(nèi)確定定了合格格電能質(zhì)質(zhì)

4、量的指指標(biāo)要求求，是我我們將要要闡述的的供電系系統(tǒng)電能能質(zhì)量的的三個(gè)基基本要素素。圖1-1示意性地地表明，這三項(xiàng)項(xiàng)質(zhì)量指指標(biāo)相互互間存在在著緊密密的依存存和制約約關(guān)系。一、供電電系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行與電電能質(zhì)量量的關(guān)系系2.電能質(zhì)量量的特征征電能，或或稱之為為電產(chǎn)品品，除了了具有其其他工業(yè)業(yè)產(chǎn)品的的基本特特征之外外，由于于其產(chǎn)品品形式單單一，而而且其生生產(chǎn)、輸輸送與消消耗的全全過程獨(dú)獨(dú)具特色色，因此此在引起起電能質(zhì)質(zhì)量問題題的原因因上、在在劣質(zhì)電電能的影影響與評評價(jià)等方方面與一一般產(chǎn)品品的質(zhì)量量問題不不同，具具有以下下顯著特特點(diǎn)：一、供電電系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行與電電能質(zhì)量量的關(guān)系系（1）電力系系統(tǒng)的電電能質(zhì)量量始

5、終處處在動態(tài)變化化中。（2）電力系系統(tǒng)是一一個(gè)整體體,其電能質(zhì)質(zhì)量狀況況相互影影響。電電能不易易儲存，其生產(chǎn)產(chǎn)、輸送送、分配配和轉(zhuǎn)換換直至消消耗幾乎乎是同時(shí)時(shí)進(jìn)行的的。（3）電能質(zhì)質(zhì)量擾動動具有潛潛在危害害性與廣廣泛傳播播性。（4）有些情情況下用用戶是保保證電能能質(zhì)量的的主體部部分。（5）對電力力系統(tǒng)的的電能質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)進(jìn)行綜綜合評估估非常困困難。（6）控制和和管理電電力系統(tǒng)統(tǒng)電能質(zhì)質(zhì)量是一一項(xiàng)系統(tǒng)統(tǒng)工程。二、當(dāng)代代電力系系統(tǒng)對電電能質(zhì)量量的要求求隨著時(shí)代代進(jìn)步與與科技的的飛速發(fā)發(fā)展，現(xiàn)現(xiàn)代電網(wǎng)網(wǎng)與負(fù)荷荷構(gòu)成出出現(xiàn)了新新的變化化趨勢，由此帶帶來的電電能質(zhì)量量問題越越來越引引起電力力部門和和電力

6、用用戶的高高度重視視。電網(wǎng)網(wǎng)與負(fù)荷荷構(gòu)成出出現(xiàn)的變變化趨勢勢主要表表現(xiàn)在：二、當(dāng)代代電力系系統(tǒng)對電電能質(zhì)量量的要求求（1）電力系系統(tǒng)擴(kuò)張張與聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)逐漸形形成，系系統(tǒng)運(yùn)行行的安全全穩(wěn)定性性和可靠靠性要求求不斷提提高。（2）在保證證電力系系統(tǒng)一定定的自然然壟斷特特性的條條件下，引進(jìn)競競爭機(jī)制制，實(shí)施施電力市市場化營營運(yùn)，強(qiáng)強(qiáng)化環(huán)境境保護(hù)意意識與提提高信息息管理水水平已經(jīng)經(jīng)勢在必必行。（3）當(dāng)代電電力系統(tǒng)統(tǒng)與計(jì)算算機(jī)技術(shù)術(shù)和通信信技術(shù)的的結(jié)合更更加緊密密，采用用高新技技術(shù)（如如TCSC、FACTS、HVDC、Cus-Pow）以提高高電力傳傳輸能力力二、當(dāng)代代電力系系統(tǒng)對電電能質(zhì)量量的要求求和實(shí)現(xiàn)配配

7、電自動動化的趨趨勢方興興未艾。（4）電力用用戶為滿滿足其對對產(chǎn)品的的個(gè)性化化、多樣樣性生產(chǎn)產(chǎn)的需求求，從最最大經(jīng)濟(jì)濟(jì)利益出出發(fā)，在在大功率率沖擊性性、非線線性負(fù)荷荷容量迅迅速增長長的同時(shí)時(shí)，更大大規(guī)模地地采用科科技含量量高的器器件、設(shè)設(shè)備與技技術(shù)。 二、當(dāng)代代電力系系統(tǒng)對電電能質(zhì)量量的要求求負(fù)荷敏感感度：是是指負(fù)荷荷對電能能質(zhì)量問問題的敏敏感程度度，即提提供給負(fù)負(fù)荷的電電能質(zhì)量量不良時(shí)時(shí)負(fù)荷能能承受干干擾仍正正常工作作的能力力。 一般可將將負(fù)荷分分為三類類：普通通負(fù)荷（CommonLoad）、敏感感負(fù)荷（SensitiveLoad）和重要要（要求求嚴(yán)格的的）負(fù)荷荷（CriticalLoad）。

8、二、當(dāng)代代電力系系統(tǒng)對電電能質(zhì)量量的要求求電力系統(tǒng)統(tǒng)的各個(gè)個(gè)部分都都是相互互聯(lián)系的的，使用用電雙方方的相互互影響越越來越緊緊密。因因此，綜綜合協(xié)調(diào)調(diào)處理電電能質(zhì)量量問題至至關(guān)重要要。另外外需要注注意到，由于看看問題的的角度不不同，在在導(dǎo)致電電能質(zhì)量量下降的的原因與與責(zé)任上上，供用用電雙方方往往存存在很大大的分歧歧。美國喬治治動力公公司曾組組織和實(shí)實(shí)施了一一項(xiàng)對電電力部門門和電力力用戶關(guān)關(guān)于電能能質(zhì)量問問題起因因的調(diào)查查，其結(jié)結(jié)果如圖圖1-2所示。據(jù)據(jù)分析，雖然對對電力市市場的質(zhì)質(zhì)量調(diào)查查還存在在分類方方法上的的不同，但是調(diào)調(diào)查報(bào)告告清楚地地表明，電力公公司和電電力用戶戶對引發(fā)發(fā)電能質(zhì)質(zhì)量問題題

9、的原因因的看法法往往有有很大的的分歧，盡管雙雙方都把把2/3的事件起起因歸咎咎于自然然因素（如雷電電等），但用戶戶仍然認(rèn)認(rèn)為電力力部門在在這方面面的責(zé)任任要比自自我測評評結(jié)果大大得多。二、當(dāng)代代電力系系統(tǒng)對電電能質(zhì)量量的要求求二、當(dāng)代代電力系系統(tǒng)對電電能質(zhì)量量的要求求綜上所述述，現(xiàn)代代電力系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)與負(fù)荷荷構(gòu)成的的變化是是工業(yè)生生產(chǎn)不斷斷發(fā)展的的必然結(jié)結(jié)果，有有利于電電力用戶戶提高生生產(chǎn)率和和獲得更更大的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益；同時(shí)時(shí)通過采采用高效效的電力力負(fù)荷設(shè)設(shè)備，大大量節(jié)約約電能和和延緩用用電的需需求，從從而節(jié)省省電力建建設(shè)所需需的大量量投資。三、改善善電能質(zhì)質(zhì)量的意意義電能作為為人們廣廣泛使用

10、用的能源源，其應(yīng)用程程度是一一個(gè)國家家發(fā)展水水平和綜綜合國力力的主要要標(biāo)志之之一。時(shí)至今日日，電力力工業(yè)面面向市場場經(jīng)濟(jì)，引進(jìn)競競爭機(jī)制制，以求求最小成成本與最最大效益益，電能能質(zhì)量的的優(yōu)劣已已經(jīng)成為為電力系系統(tǒng)運(yùn)行行與管理理水平高高低的重重要標(biāo)志志，控制制和改善善電能質(zhì)質(zhì)量也是是保證電電力系統(tǒng)統(tǒng)自身可可持續(xù)發(fā)發(fā)展的必必要條件件。第二節(jié)電電能質(zhì)質(zhì)量概念念、定義義及分類類 電能質(zhì)量量術(shù)語:國際電氣氣電子工工程室?guī)煄焻f(xié)會（IEEE）標(biāo)準(zhǔn)化化協(xié)調(diào)委委員會已已正式通通過采用用“PowerQuality”（電能質(zhì)質(zhì)量）術(shù)語的決決定。我我國國家家標(biāo)準(zhǔn)中中已正式式更名采采用國際際通用的的英文名名稱。一 基本

11、本概念與與定義電能質(zhì)量量：從普遍意意義上講講，電能能質(zhì)量是是指優(yōu)質(zhì)質(zhì)供電。電力部門門可能把把電能質(zhì)質(zhì)量定義義為電壓、頻頻率的合合格率以及連續(xù)供電電的年小時(shí)時(shí)數(shù)，并并且用統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)字字來說明明電力系系統(tǒng)是安安全可靠靠運(yùn)行的的。電力用戶戶則可能能把電能能質(zhì)量簡簡單定義義為是否否向設(shè)備備提供了了電力。一 基本本概念與與定義從工程實(shí)實(shí)用角度度出發(fā)，將電能能質(zhì)量概概念進(jìn)一一步具體體分解并并給出解解釋。電壓質(zhì)量量。 給出出實(shí)際電電壓與理理想電壓壓間的偏偏差，以以反映供供電部門門向用戶戶分配的的電力是是否合格格。電壓壓質(zhì)量通通常包括括電壓偏差差、電壓壓頻率偏偏差、電電壓不平平衡、電電壓瞬變變現(xiàn)象、電壓波波動與

12、閃閃變、電電壓暫降降（暫升升）與中中斷、電電壓諧波波、電壓壓陷波、欠電壓壓、過電電壓等。一 基本本概念與與定義電流質(zhì)量量。電流質(zhì)量量與電壓壓質(zhì)量密密切相關(guān)關(guān)。電流流質(zhì)量包包括電流流諧波、間諧波波或次諧諧波、電電流相位位超前或或滯后、噪聲等等。供電質(zhì)量量。它包括技技術(shù)含義義（電壓壓質(zhì)量和和供電可可靠性）和非技技術(shù)含義義（供電電部門對對用戶投投訴與抱抱怨的反反應(yīng)速度度和電力力價(jià)目的的透明度度等）兩兩部分。用電質(zhì)量量。 它包包括電流流質(zhì)量和和非技術(shù)術(shù)含義等等，如用用戶是否否按時(shí)，如數(shù)繳繳納電費(fèi)費(fèi)等。二 電能能質(zhì)量的的分類1.電能質(zhì)量量的基本本分類對于電能能質(zhì)量現(xiàn)現(xiàn)象可以以根據(jù)不不同基礎(chǔ)礎(chǔ)來分類類。以

13、下下介紹了了近幾年年國際上上在電能能質(zhì)量現(xiàn)現(xiàn)象分類類和特性性描述等等方面取取得的研研究成果果。其中中，在國國際電工工界有影影響的IEC以電磁現(xiàn)現(xiàn)象及互互干擾的的途徑和和頻率特特性為基基礎(chǔ)，引引出了廣廣義的電電磁擾動動的基本本想象分分類，如如表1-1所示。二 電能能質(zhì)量的的分類 表1-2給出了IEEE制定的電電力系統(tǒng)統(tǒng)電磁現(xiàn)現(xiàn)象的特特性參數(shù)數(shù)及分類類。它為為我們提提供了一一個(gè)清晰晰描述電電能質(zhì)量量及電磁磁干擾現(xiàn)現(xiàn)象的實(shí)實(shí)用工具具。2.變化型和和事件型型分類按照電能能質(zhì)量擾擾動現(xiàn)象象的兩個(gè)個(gè)重要表表現(xiàn)特征征變化的連連續(xù)性和和事件的的突發(fā)性性為基礎(chǔ)礎(chǔ)分成兩兩類。連續(xù)型（連連續(xù)出現(xiàn)現(xiàn)）事件型（突突然發(fā)

14、生生）圖1-3、圖1-4所示為供供電電壓壓幅值的的概率密密度函數(shù)數(shù)曲線和和概率分分布函數(shù)數(shù)曲線。第三節(jié)電電能質(zhì)質(zhì)量現(xiàn)象象描述本節(jié)中我我們重點(diǎn)點(diǎn)對表1-2中的七類類現(xiàn)象作作進(jìn)一步步描述，以便讀讀者對電電能質(zhì)量量涵蓋的的內(nèi)容有有一個(gè)整整體的了了解。一、瞬變變現(xiàn)象關(guān)于瞬變變現(xiàn)象，IEEEStd100-1992電氣與電電子標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)術(shù)語詞詞典有一個(gè)含含義更寬寬、描述述更簡單單的定義義：變量的部部分變化化，且從從一種穩(wěn)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)態(tài)過渡到到另一種種穩(wěn)定狀狀態(tài)的過過程中該該變化逐逐漸消失失的現(xiàn)象象。瞬變現(xiàn)象象的兩種種普遍類類型沖擊和振振蕩1.沖擊性瞬瞬變現(xiàn)象象沖擊性瞬瞬變是一一種在穩(wěn)穩(wěn)態(tài)條件件下，電電壓、電電流非

15、工工頻的、單極性性的突然然變化現(xiàn)現(xiàn)象。最常見引引發(fā)其的的原因是雷電。如圖1-5示。2.振蕩瞬變變現(xiàn)象振蕩瞬變變是一種種在穩(wěn)態(tài)態(tài)條件下下，電壓壓、電流流的非工工頻、有有正負(fù)極極性的突突然變化化現(xiàn)象。常用頻頻譜成分分、持續(xù)續(xù)時(shí)間、和幅值值大小來來描述其其特性。其頻譜譜分為高高、中、低頻，如表1-2所示。高頻振蕩蕩現(xiàn)象中頻振蕩蕩現(xiàn)象低頻振蕩蕩現(xiàn)象圖1-6為背靠背背電容器器增能引引起的幾幾千赫電電流振蕩蕩波形。 低頻振蕩蕩現(xiàn)象出出現(xiàn)在輔輔助輸配配電系統(tǒng)統(tǒng)，最常常見的是是電容器器組沖能能。電壓壓振蕩頻頻率為300900赫，峰值值可達(dá)到到2.0p.u.。一般其其典型值值為1.31.5p.u.，持續(xù)時(shí)時(shí)間在

16、0.53周波，具具體情況況要根據(jù)據(jù)系統(tǒng)的的阻尼程程度來確確定（參參見圖1-7）。 主頻低于于300赫的振蕩蕩在配電電系統(tǒng)中中也時(shí)有有發(fā)生，通常是是由鐵磁磁諧振和和變壓器器增能引引起的，如圖1-8所示。二、短短時(shí)間電電壓變動動包括電壓暫降降和短時(shí)間電電壓中斷斷現(xiàn)象。造成電壓壓變動的的主要原原因是系系統(tǒng)故障障、大容容量負(fù)荷荷啟動或或電網(wǎng)松松散連接接的間歇歇性負(fù)荷荷運(yùn)作。根據(jù)所所在系統(tǒng)統(tǒng)條件和和故障位位置的不不同，可可能引起起暫時(shí)過過電壓或或電壓跌跌落，甚甚至使電電壓完全全損失。二、短短時(shí)間電電壓變動動1.電壓中斷斷當(dāng)電壓降降到0.1p.u.以下，且且持續(xù)時(shí)時(shí)間不超超過1min時(shí)，則認(rèn)認(rèn)為出現(xiàn)現(xiàn)了電

17、壓壓中斷現(xiàn)現(xiàn)象。造造成電壓壓中斷的的現(xiàn)象。造成電電壓中斷斷的原因因可能是是可能是是系統(tǒng)故故障、用用電設(shè)備備故障或或控制失失靈等。電壓中斷斷往往是是以其幅幅值總是是低于額額定值百百分?jǐn)?shù)的的持續(xù)時(shí)時(shí)間來量量度的。對于有些些由于系系統(tǒng)故障障造成的的電壓中中斷，在在其出現(xiàn)現(xiàn)之前，既在故故障發(fā)生生至保護(hù)護(hù)動作期期間，可可能先出出現(xiàn)電壓壓暫降，之后進(jìn)進(jìn)入短期期中斷，如圖1-9（a）所示。2.電壓暫降降“暫降”是指工工頻條件件均發(fā)根根值減小小到0.10.9p.u.之間、持持續(xù)時(shí)間間為0.5周波至1min的短時(shí)間間電壓變變動現(xiàn)象象。暫降和驟驟降可以以互相替替換圖1-10為發(fā)生短短路故障障引起的的單相電電壓暫降

18、降的變化化波形。圖1-11為大型電電機(jī)啟動動對電壓壓的影響響。在啟動期期間，感感應(yīng)電機(jī)機(jī)將汲取取6-10倍的額定定電流。3.電壓暫升升“暫升”的含義義是指在在工頻條條件下，電壓均均方根值值上升到到1.11.8p.u.之間、持持續(xù)時(shí)間間為0.5周波到1min的電壓變變動現(xiàn)象象。例如如，當(dāng)單單相對地地發(fā)生故故障，非非故障相相的電壓壓可能會會短時(shí)上上升。圖圖112給出可該該情況下下引起的的電壓暫暫升的波波形。三 長時(shí)時(shí)間電壓壓變動長時(shí)間電電壓變動動是指，在工頻頻條件下下電壓均均方根值值偏離額額定值，并且持持續(xù)時(shí)間間超過1min的電壓變變動現(xiàn)象象。長時(shí)間電電壓變動動可能時(shí)時(shí)過電壓壓也可能能欠電壓壓。過

19、電壓欠電壓持續(xù)中斷斷四 電壓壓不平衡衡 電壓不平平衡，時(shí)時(shí)常定義義為與三三相電壓壓（或電電流）的的平均值值的最大大偏差，并且用用該偏差差與平均均值的百百分比表表示。電電壓不平平衡也可可利用對對稱分量量法來定定義，即即用幅負(fù)負(fù)序或零零序分量量與正序序分量的的百分比比加以衡衡量。圖圖113給出了采采用上述述兩種比比值表示示的某一一民用潰潰電網(wǎng)一一周內(nèi)電電壓不平平衡趨勢勢。五 波形形畸變波形畸變變，是指指電壓或或電流波波形偏離離穩(wěn)態(tài)工工頻正弦弦波形的的現(xiàn)象，可以用用偏移頻頻譜描述述其特征征。波形形畸變有有五種主主要類型型，即直直流偏置置、諧波波、間諧諧波、陷陷波、噪噪聲。諧波畸變變水平的的描述方方法

20、，通通常用具具有各次次諧波分分量幅值值和和相相位角的的頻譜表表示。圖圖114給出了典典型變速速驅(qū)動輸輸入電流流波形和和頻譜圖圖。圖115給出了連連續(xù)直流流式三相相換流器器的電壓壓陷波例例子。六 電壓壓波動 電壓波動動是指電電壓包絡(luò)絡(luò)線有規(guī)則的變變化或一一系列隨隨機(jī)電壓壓變動。通常，其幅值值并未超超過ANSI C84.11995電力系統(tǒng)統(tǒng)與設(shè)備備電壓等等級規(guī)定的0.91.1p.u.范圍。IEC1000331994低壓供電電系統(tǒng)電電壓波形形和閃變變限值（額定電電流0時(shí)，則意意味著母母線2的無功功功率不足足，需要要從系統(tǒng)統(tǒng)吸收無無功功率率Q。三、電壓壓偏差產(chǎn)產(chǎn)生的原原因由式（3-10）可知三、電壓壓

21、偏差產(chǎn)產(chǎn)生的原原因無功功率率不平衡衡越嚴(yán)重重，電壓壓偏差越越大。電壓偏差差為負(fù)；電壓偏差差為正。供配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)的不合合理也能能導(dǎo)致電電壓偏差差。供配電電線路輸輸送距離離過長，輸送容容量過大大，導(dǎo)致致截面過過小等因因素都會會加大線線路的電電壓損失失，從而而產(chǎn)生電電壓偏差差。從此此，我國國對不同同電壓等等級的供供配線路路規(guī)定了了合理的的輸送距距離和輸輸送容量量，見表表3-1。三、電壓壓偏差產(chǎn)產(chǎn)生的原原因表3-1線路的輸輸送距離離和輸送送容量四、電壓壓偏差過過大的危危害電壓偏差差過大對對廣大用用電設(shè)備備以及電電網(wǎng)的安安全穩(wěn)定定和經(jīng)濟(jì)濟(jì)運(yùn)行都都會產(chǎn)生生極大的的危害。1、對用電電設(shè)備的的危害所有用戶

22、戶的用電電設(shè)備都都是按照照設(shè)備的的額定電電壓進(jìn)行行設(shè)計(jì)和和制造的的。當(dāng)電電壓偏離離額定電電壓較大大時(shí)，用用電設(shè)備備的運(yùn)行行性能惡惡化，不不僅運(yùn)行行效率低低，很可可能會由由于過電電壓或過過電流而而損壞。2、對電網(wǎng)網(wǎng)的危害害輸電線路路的輸送送功率受受功率穩(wěn)穩(wěn)定極限限的限制制，而線線路的靜靜態(tài)穩(wěn)定定功率極極限近似似與線路路的電壓壓平方成成正比。系統(tǒng)運(yùn)行行電壓偏偏低時(shí)缺乏無功功電源時(shí)時(shí)頻率穩(wěn)定定和電壓壓穩(wěn)定破破壞時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行行電壓過過高造成系統(tǒng)統(tǒng)解列導(dǎo)致電壓壓崩潰也會威脅脅系統(tǒng)的的安全運(yùn)運(yùn)行給生產(chǎn)生生活到來來損失四、電壓壓偏差過過大的危危害五、改善善電壓偏偏差的措措施電力系統(tǒng)統(tǒng)分布廣廣，節(jié)點(diǎn)點(diǎn)數(shù)目多多。

23、系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行時(shí)時(shí)，電壓壓隨節(jié)點(diǎn)點(diǎn)位置、負(fù)荷水水平不斷斷發(fā)生變變化?？煽梢哉f，電壓水水平的控控制既有有局域性性，又有有全局性性；既于于網(wǎng)絡(luò)規(guī)規(guī)劃有關(guān)關(guān)，又與與運(yùn)行控控制密不不可分。保證電電力系統(tǒng)統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)點(diǎn)電壓正正常水平平的充分分必要條條件是系系統(tǒng)具備備充足的無無功功率率電源，同時(shí)采取取必要的調(diào)調(diào)壓手段段。現(xiàn)以圖3-2為例，說說明各種種調(diào)壓措措施所依依據(jù)的基基本原理理。為簡化起起見，忽忽略系統(tǒng)統(tǒng)各元件件的對地地電容，網(wǎng)絡(luò)阻阻抗已歸歸算至高高壓側(cè)。五、改善善電壓偏偏差的措措施負(fù)荷接入入點(diǎn)電壓壓可表示示為(3-11)式中歸算至高高壓側(cè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的電電壓損失失kV；高壓側(cè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)稱稱電壓，kV。五、改善善電壓

24、偏偏差的措措施五、改善善電壓偏偏差的措措施公式（3-11）表明:改變以下下各量即即可調(diào)整整負(fù)荷接接入節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的電壓壓UL。（1）改變系統(tǒng)統(tǒng)無功功功率的分分布；（2）改變發(fā)發(fā)電機(jī)端端電壓US；（3）改變變壓壓器變比比K1，K2。（4）改變輸電電網(wǎng)絡(luò)的的參數(shù)X。下面從電電力系統(tǒng)統(tǒng)無功功功率電源源和調(diào)壓壓手段兩兩方面對對電壓偏偏差的改改善措施施作詳細(xì)細(xì)的介紹紹。（一）配配置充足足的無功功功率電電源電力系統(tǒng)統(tǒng)中的無無功功率率損耗很很大一部部分是線線路和變變壓器中中的無功功功率損損耗。由由于高壓壓線路和和變壓器器的等值值電抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于等等值電阻阻，變壓壓器的無無功損耗耗也比有有功損耗耗大得多多，從而而導(dǎo)致整

25、整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的無功功損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有有功損耗耗。系統(tǒng)運(yùn)行行時(shí)僅靠靠發(fā)電機(jī)機(jī)提供的的無功功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿滿足系統(tǒng)統(tǒng)對無功功功率的的需要，因此必必須裝設(shè)設(shè)大量的的無功補(bǔ)補(bǔ)償設(shè)備備。電力系統(tǒng)統(tǒng)的無功功功率電電源有同同步發(fā)電電機(jī)，同同步調(diào)相相機(jī)，電電容器，電抗器器和靜止止無功補(bǔ)補(bǔ)償裝置置（SVC）等。五、改善善電壓偏偏差的措措施1、同步發(fā)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是是電力系系統(tǒng)中唯唯一的有有功功率率電源，同時(shí)也也是最基基本的無無功功率率電源。發(fā)電機(jī)機(jī)調(diào)節(jié)無無功功率率的速度度快且不不需要額額外投資資，所以以充分利利用發(fā)電電機(jī)改善善系統(tǒng)無無功功率率的平衡衡是一種種十分經(jīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用用的調(diào)節(jié)節(jié)手段，其缺點(diǎn)點(diǎn)是調(diào)節(jié)節(jié)能力不不大。

26、五、改善善電壓偏偏差的措措施2、同步調(diào)調(diào)相機(jī)同步調(diào)相相機(jī)實(shí)質(zhì)質(zhì)上是不不帶機(jī)械械負(fù)載的的同步電電 動機(jī)機(jī)。改變變同步調(diào)調(diào)相機(jī)的的勵(lì)磁，可以使使同步調(diào)調(diào)相機(jī)工工作在在過勵(lì)磁磁或欠勵(lì)勵(lì)磁狀態(tài)態(tài)，從而而發(fā)出或或吸收無無功功率率。它是是最早采采用的無無功調(diào)節(jié)節(jié)設(shè)備之之一。同同步步調(diào)相機(jī)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：有電電壓支撐撐的作用用、可迅迅速提高高無功功功率、可可吸收多多余的無無功功率率。缺點(diǎn)：本本身設(shè)備備的有功功功率損損耗大、維護(hù)復(fù)復(fù)雜、投投資大。所以它它不是主主要的無無功功率率調(diào)節(jié)設(shè)設(shè)備。五、改善善電壓偏偏差的措措施3、電容器器作為無功功功率補(bǔ)補(bǔ)償用的的電容器器以并聯(lián)聯(lián)的方式式接入系系統(tǒng)，其其接線方方式如圖圖3-

27、3所示。電容器只只能輸出出無功功功率。其其產(chǎn)生無無功功率率的大小小可表示示成(3-12)式中，為為電電力系統(tǒng)統(tǒng)角頻率率；C為電容器器的電容容值。五、改善善電壓偏偏差的措措施電容器具具有有功功功率損損耗小、設(shè)計(jì)簡簡單、容容量組合合靈活、安全可可靠、運(yùn)運(yùn)行維護(hù)護(hù)方便、投資省省等優(yōu)點(diǎn)。所以長長期以來來電容器器一直是是電力系系統(tǒng)優(yōu)先先采用的的無功功功率補(bǔ)償償設(shè)備。但當(dāng)系系統(tǒng)電壓壓下降時(shí)時(shí)，會導(dǎo)導(dǎo)致電壓壓進(jìn)一步步降低；當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)電壓偏偏高時(shí)，系統(tǒng)電電壓進(jìn)一一步升高高。這種種正反饋饋的電壓壓調(diào)節(jié)特特性不利利于系統(tǒng)統(tǒng)電壓的的穩(wěn)定，這是電電容器調(diào)調(diào)壓的缺點(diǎn)。五、改善善電壓偏偏差的措措施此外，這這種調(diào)壓壓是不連連

28、續(xù)的。常規(guī)電電容器采采用分組組投切的的形式，每投入入或切除除一組電電容器，可分別別使系統(tǒng)統(tǒng)電壓跳跳變式升升高或降降低。因因此，應(yīng)應(yīng)綜合考考慮系統(tǒng)統(tǒng)容量、電壓等等級、負(fù)負(fù)荷大小小等因素素，合理理地選擇擇電容器器的分組組數(shù)及每每組容量量。五、改善善電壓偏偏差的措措施4、電抗器器線路的分分布電容容所產(chǎn)生生的無功功功率，與電壓壓的平方方成正比比，同時(shí)時(shí)與線路路的長度度成正比比。因此此，長距距離、高高電壓等等級的線線路產(chǎn)生生的充電電功率不不容忽視視。圖3-4是線路形形等等值電路路。五、改善善電壓偏偏差的措措施圖中電容容代表線線路的分分布電容容，每個(gè)個(gè)電容的的電納為為整個(gè)線線路等效效電納B的一半，即為。每

29、每個(gè)電容容產(chǎn)生的的充電功功率為線線路總充充電功率率的的一一半，即即等于。當(dāng)當(dāng)線路輕輕載或空空載運(yùn)行行時(shí)，線線路電抗抗X中的無功功損耗很很小，其數(shù)值值可能等等于或小小于線路路的充電電功率。這種情情況下線線路總的的無功損損耗為零，甚甚至變負(fù)負(fù)。五、改善善電壓偏偏差的措措施高壓線路路在輕載載時(shí)，將將會存在在大量過過剩的充充電功率率，從而而使電壓壓升高。從表3-2可見，高高壓線路路輕載時(shí)時(shí)電壓搜搜升高現(xiàn)現(xiàn)象十分分嚴(yán)重，其升高高幅度已已經(jīng)大大大超出了了國家的的有關(guān)規(guī)規(guī)定。這這對系統(tǒng)統(tǒng)的安全全運(yùn)行和和用戶的的正常生生產(chǎn)構(gòu)成成了極大大的威脅脅。五、改善善電壓偏偏差的措措施5、靜止無無功補(bǔ)償償裝置和和靜止無無

30、功發(fā)生生裝置基于電力力電子半半控器件件無功補(bǔ)補(bǔ)償裝置置（SVC）和基于電電力電子子全控器器件的靜靜止無功功發(fā)生裝裝置（SVG）具有動態(tài)態(tài)無功功功率補(bǔ)償償特性。與同步步調(diào)相機(jī)機(jī)一樣，它們既既可以向向系統(tǒng)輸輸出無功功功率，也可吸吸收系統(tǒng)統(tǒng)的無功功功率。其動態(tài)態(tài)特性好好，調(diào)壓壓速度快快，調(diào)壓壓平滑，而且可可實(shí)現(xiàn)分分相無功功補(bǔ)償，有功功功率損耗耗也比較較小。由由于他們們由靜止止開關(guān)元元件構(gòu)成成，所以以運(yùn)行維維護(hù)方便便、可靠靠性較高高。但這這類設(shè)備備價(jià)格普普遍較高高，運(yùn)行行經(jīng)驗(yàn)較較欠缺。五、改善善電壓偏偏差的措措施（二）系系統(tǒng)調(diào)壓壓手段電力系統(tǒng)統(tǒng)是個(gè)龐龐大的系系統(tǒng)，其其中的負(fù)負(fù)荷難以以計(jì)數(shù)，無法對對其中

31、每每個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的電壓壓進(jìn)行監(jiān)監(jiān)視和調(diào)調(diào)整。通通常的做做法是選選擇一些些關(guān)鍵性的的母線作為電壓壓監(jiān)視點(diǎn)點(diǎn)。如果果將這些些母線的的電壓偏偏差控制制在允許許范圍內(nèi)內(nèi)，系統(tǒng)統(tǒng)中的其其他節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的電壓壓及負(fù)荷荷電壓就就能基本本滿足要要求。這這些電壓壓監(jiān)視點(diǎn)點(diǎn)稱為電壓中樞樞點(diǎn)。一般選選擇系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)裝機(jī)容量量較大的的發(fā)電廠廠高壓母母線，容量較大大的變電電所低壓壓母線，以及有大量地地方負(fù)荷荷的發(fā)電電機(jī)母線線作為電電壓中樞樞點(diǎn)。五、改善善電壓偏偏差的措措施1、電壓偏偏差的調(diào)調(diào)整方式式中樞點(diǎn)的的調(diào)壓方方式分為為三種：逆調(diào)壓順調(diào)壓恒調(diào)壓目前中樞樞點(diǎn)常用用的調(diào)壓壓方式是是逆調(diào)壓。2、電壓偏偏差的調(diào)調(diào)整手段段用發(fā)電機(jī)機(jī)調(diào)壓：

32、調(diào)節(jié)自自動調(diào)節(jié)節(jié)勵(lì)磁裝裝置改變變壓壓器變比比調(diào)壓：即調(diào)節(jié)節(jié)變比K(3-13)普通電力力變壓器器除分接接頭外，還有2-4個(gè)附加分分接頭。通過選選擇分接接頭，可可使變壓壓器的變變比發(fā)生生改變。改變線路路參數(shù)調(diào)調(diào)壓1）采用分分裂導(dǎo)線線。2）串聯(lián)電電容器。接線圖圖見圖3-6.根據(jù)公式式3-10線路的電電壓損失失為：串聯(lián)電容容補(bǔ)償線線路電抗抗的程度度可用補(bǔ)補(bǔ)償度Kc來表示：(3-14)式中XL線路電抗抗，；XC線路串聯(lián)聯(lián)電容容容抗，。叫過補(bǔ)償償，整個(gè)個(gè)線路的的等值阻阻抗呈現(xiàn)現(xiàn)容性；叫欠補(bǔ)償償，整個(gè)個(gè)線路的的等值阻阻抗呈現(xiàn)現(xiàn)感性；叫完全補(bǔ)補(bǔ)償，整整個(gè)線路路的等值值阻抗呈呈現(xiàn)阻性性；與裝設(shè)并并聯(lián)電容容器相比

33、比，串聯(lián)聯(lián)電容器器補(bǔ)償法法的調(diào)壓壓效果顯顯著，特特別適合合于電壓壓波動頻頻繁、負(fù)負(fù)荷功率率因數(shù)低低的場合合。但采用串串聯(lián)電容容也會帶帶來一些些新問題題。串聯(lián)電容容與感應(yīng)應(yīng)電動機(jī)機(jī)有可能能發(fā)生共共振。串聯(lián)電容容與變壓壓器也可可能發(fā)生生共振。六、電壓壓偏差的的監(jiān)測與與考核電壓偏差差的監(jiān)測測與考核核是評價(jià)價(jià)電力系系統(tǒng)電壓壓質(zhì)量的的重要方方法，其其結(jié)果也也是修定定無功功功率和電電壓曲線線、制定定電網(wǎng)規(guī)規(guī)劃和技技術(shù)改造造計(jì)劃的的依據(jù)。電壓監(jiān)測測點(diǎn)的設(shè)設(shè)置原則則是：（1）與主網(wǎng)網(wǎng)（220KV及以上電電力系統(tǒng)統(tǒng)）直接接連接的的發(fā)電廠廠高壓母母線。（2）各級調(diào)調(diào)度“界界面”處處的330KV及以上變變電所的的一

34、、二二次母線線，220KV變電所的的二次母母線或一一次母線線。（3）所有變變電所的的10KV母線。（4）具有一一定代表表性的用用戶電壓壓監(jiān)測點(diǎn)點(diǎn)宜采用用這樣的的選取原原則：所有110KV及以上供供電的用用戶；所有35KV專線供電電的用戶戶；其他35KV用戶和10KV用戶；低壓0.4KV用戶。電壓監(jiān)測測的方法法是在電電壓監(jiān)測測點(diǎn)安裝裝具有自自動記錄錄和統(tǒng)計(jì)計(jì)功能的的“電壓壓監(jiān)測儀儀”。它它能直接接監(jiān)測電電壓的偏偏差，并并能統(tǒng)計(jì)計(jì)電壓合合格率和和電壓超超限率。(3-15)(3-16)我國電力力行業(yè)對對電壓偏偏差的考考核是指指各供電電企業(yè)的的以下五五類指標(biāo)標(biāo)是否滿滿足供電電企業(yè)安安全文明明生產(chǎn)達(dá)達(dá)標(biāo)

35、和創(chuàng)創(chuàng)一流標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。（1）A類電壓合合格率城市變電電所10母線線電壓合合格率；（2）B類電壓合合格率110KV及以上供供電或35（63）KV專線供電電用戶的的電壓合合格率；（3）C類電壓合合格率其他高壓壓用戶的的電壓合合格率（4）D類電壓合合格率0.4KV用戶的電電壓合格格率比；（5）供電綜綜合電壓壓合格率率計(jì)算式式為(3-17)式中、和分分別代表表、和和類電電壓合格格率。表3-4我國某大大城市電電網(wǎng)2002年供電電電壓合格格率統(tǒng)計(jì)計(jì)表第三節(jié)電電力系系統(tǒng)頻率率偏差頻率是電電能質(zhì)量量最重要要的指標(biāo)標(biāo)之一。系統(tǒng)負(fù)負(fù)荷特別別是發(fā)電廠廠廠用電負(fù)負(fù)荷對頻率的的要求非非常嚴(yán)格格。要保保證用戶戶和發(fā)電電廠的正

36、正常運(yùn)行行就必須須嚴(yán)格控控制系統(tǒng)統(tǒng)頻率，使系統(tǒng)統(tǒng)的頻率率偏差控控制在允允許的范范圍內(nèi)。允許頻頻率偏差差的大小小不僅體體現(xiàn)了電電力系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行管管理水平平的高低低，同時(shí)時(shí)反映了了一個(gè)國國家工業(yè)業(yè)發(fā)達(dá)的的程度。一、頻率率偏差的的定義根據(jù)工學(xué)學(xué)理論，正弦量量在單位位時(shí)間內(nèi)內(nèi)交變的的次數(shù)稱稱為頻率率，用f表示，單單位為Hz。交變一次次所需的的時(shí)間稱稱為周期期，用T表示，單單位為s。頻率和周周期互為為倒數(shù)，即f=1/T（3-18）交流電力力系統(tǒng)是是以單一一恒定的的標(biāo)稱頻頻率、規(guī)規(guī)定的幾幾種電壓壓等級和和以正弦弦函數(shù)波波形變化化的交流流電向用用戶供電電。交流流電力系系統(tǒng)的標(biāo)標(biāo)稱頻率率分為50Hz和60Hz兩

37、種，我我國采用用50Hz標(biāo)稱頻率率（工頻頻）。不同標(biāo)稱稱頻率的的系統(tǒng)要要實(shí)現(xiàn)互互聯(lián)，必必須通過過變頻調(diào)調(diào)速裝置置才能實(shí)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)網(wǎng)。一個(gè)常蓄蓄結(jié)合式式抽水蓄蓄能電站站的原理理接線圖圖如圖3-7所示。圖圖中，G代表常規(guī)規(guī)發(fā)電機(jī)機(jī)組，其其額定頻頻率為50Hz；G/M代表抽水水蓄能機(jī)機(jī)組，其其工作頻頻率為30-80Hz。一、頻率率偏差的的定義圖3-7常蓄結(jié)合合式抽水水蓄能電電站的原原理接線線電力系統(tǒng)統(tǒng)在正常運(yùn)行行條件下，系統(tǒng)統(tǒng)頻率的的實(shí)際值值與標(biāo)稱稱值之差差稱為系系統(tǒng)的頻頻率偏差差，用公公示表示示為（3-19）式中頻率偏差差，Hz；fre實(shí)際頻率率，Hz；fN系統(tǒng)標(biāo)稱稱頻率，Hz。頻率偏差差屬于頻頻率

38、變化化范疇。電力系系統(tǒng)的頻頻率變化化是指基基波頻率率偏離規(guī)規(guī)定正常常值的現(xiàn)現(xiàn)象。一、頻率率偏差的的定義二、頻率率偏差限限值我國國家家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15945-1995電能質(zhì)量量電電力系統(tǒng)統(tǒng)頻率允允許偏差差規(guī)定：系統(tǒng)正常常頻率偏偏差允許許值為0.2Hz。系統(tǒng)容量量較小時(shí)時(shí)，可放放寬到0.5Hz。用戶沖擊擊負(fù)荷引引起的系系統(tǒng)頻率率變動一一般不得得超過0.2Hz一些經(jīng)濟(jì)濟(jì)發(fā)達(dá)國國家允許許的系統(tǒng)統(tǒng)頻率偏偏差為0.1Hz。日本為0.08Hz。預(yù)計(jì)經(jīng)濟(jì)濟(jì)發(fā)達(dá)國國家的系系統(tǒng)頻率率允許偏偏差將達(dá)達(dá)到0.05Hz三、頻率率偏差產(chǎn)產(chǎn)生的原原因當(dāng)系統(tǒng)負(fù)負(fù)荷功率率總需求求(包括電能能傳輸環(huán)環(huán)節(jié)的損損耗)與系統(tǒng)電電源的總

39、總供給相相平衡時(shí)時(shí)，才能能維持所所以發(fā)電電機(jī)組轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的恒恒定。但但是，電電力系統(tǒng)統(tǒng)中的負(fù)負(fù)荷以及及發(fā)電機(jī)機(jī)組的出出力隨時(shí)時(shí)都在變變化。當(dāng)當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)與負(fù)荷荷間出現(xiàn)現(xiàn)有功功功率不平平衡時(shí)，系統(tǒng)頻頻率就會會產(chǎn)生變變動，出出現(xiàn)頻率率偏差。系統(tǒng)頻率率上升，頻率偏偏差為正正；反之之亦成立立。只有有在發(fā)電電機(jī)的總總輸出有有功功率率等于系系統(tǒng)負(fù)荷荷對有功功功率總總需求的的時(shí)候，頻率偏偏差為零零。系統(tǒng)有功功功率不不平衡是產(chǎn)生頻頻率偏差差的根本原因因四、頻率率偏差的的危害1.系統(tǒng)頻率率偏差過過大對用用電負(fù)荷荷的危害害（1）產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量沒有有保障。（工業(yè)業(yè)企業(yè)）（2）降低勞勞動生產(chǎn)產(chǎn)率。（影響所所傳動機(jī)機(jī)械的出出力）

40、（3）使電子子設(shè)備不不能正常常工作，甚至停停止運(yùn)行行。2.系統(tǒng)頻率率偏差過過大對電電力系統(tǒng)統(tǒng)的危害害（1）降低發(fā)發(fā)電機(jī)組組效率，引起頻頻率或電電壓崩潰潰。（2）汽輪機(jī)機(jī)在低頻頻下運(yùn)行行時(shí)易產(chǎn)產(chǎn)生葉片片共振，造成葉葉片疲勞勞損傷和和斷裂。（3）處于低低頻率電電力系統(tǒng)統(tǒng)中的異異步電動動機(jī)和變變壓器其其主磁通通會增加加，勵(lì)磁磁電流會會隨之增增加，系系統(tǒng)所需需無功功功率大為為增加，導(dǎo)致系系統(tǒng)電壓壓水平降降低，造造成調(diào)壓壓困難。（4）無功補(bǔ)補(bǔ)償用電電容器的的補(bǔ)償容容量與頻頻率成正正比。（5）頻率偏偏差大使使感應(yīng)式式電能表表的計(jì)量量誤差加加大。四、頻率率偏差的的危害五、電力力系統(tǒng)頻頻率調(diào)整整和控制制電力系

41、統(tǒng)統(tǒng)在正常常運(yùn)行方方式下，通過改改變發(fā)電電機(jī)的輸輸出功率率使系統(tǒng)統(tǒng)的頻率率變動保保持在允允許偏差差范圍內(nèi)內(nèi)的過程程，稱為為頻率調(diào)整整。分為：一次調(diào)調(diào)整、二二次調(diào)整整。一次調(diào)整整： 利用用發(fā)電機(jī)機(jī)組的調(diào)調(diào)速器，針對變變化幅度度小(0.1%0.5%)，變動周周期短(10s)的頻率偏偏差。二次調(diào)整整： 利用用發(fā)電機(jī)機(jī)組的調(diào)調(diào)頻器，針對變變化幅度度大(0.5%1.5%)，變動周周期長長(10s30s)的頻率偏偏差。自動發(fā)電電控制裝裝的調(diào)頻頻方式主主要分為為三類：恒定頻率率控制（FFC）恒交換功功率控制制（FTC）聯(lián)絡(luò)線功功率頻率率偏差控控制（TBC）2.電力系統(tǒng)統(tǒng)頻率控控制電力系統(tǒng)統(tǒng)在以下下情況下下可

42、能出出現(xiàn)頻率率異常：（1）故障后后系統(tǒng)失失去大量量電源，或系統(tǒng)統(tǒng)解列（2）氣候變變化或意意外災(zāi)害害使負(fù)荷荷發(fā)生突突變（3）在電力力供應(yīng)不不足的系系統(tǒng)中缺缺乏有效效的控制制負(fù)荷手手段。五、電力力系統(tǒng)頻頻率調(diào)整整和控制制（4）高峰和和低峰負(fù)負(fù)荷期間間，發(fā)電電機(jī)出力力的增減減速度與與負(fù)荷的的增減速速度不一一致。（5）大型沖沖擊負(fù)荷荷造成的的頻率波波動。系統(tǒng)頻率率異常時(shí)時(shí)一般采采取以下下頻率控控制措施施：（1）應(yīng)具備備足夠的的負(fù)荷備備用和事事故備用用容量；（2）在調(diào)度度所或變變電所裝裝設(shè)直接接控制用用戶負(fù)荷荷的裝置置（3）在系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)安裝裝自動切切除發(fā)電電機(jī)等。五、電力力系統(tǒng)頻頻率調(diào)整整和控制制頻率調(diào)整

43、整和電壓壓調(diào)整的的差異：（1）全系統(tǒng)統(tǒng)頻率相相同，而而系統(tǒng)中中各節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的電壓壓卻不同同（2）系統(tǒng)頻頻率質(zhì)量量主要由由系統(tǒng)有有功功率率平衡狀狀況決定定，而系系統(tǒng)電壓壓質(zhì)量則則主要由由系統(tǒng)無無功功率率平衡狀狀況決定定。（3）調(diào)整頻頻率只有有改變發(fā)發(fā)電機(jī)組組原動機(jī)機(jī)功率這這一唯一一的措施施，而調(diào)調(diào)整電壓壓的措施施卻很多多。五、電力力系統(tǒng)頻頻率調(diào)整整和控制制第四節(jié)電電壓三三相不平平衡一、三相相對稱與與三相不不平衡的的概念設(shè)三相系系統(tǒng)的電電流和電電壓分別別為（3-20）（3-21）三相系統(tǒng)統(tǒng)可分為為對稱三三相系統(tǒng)統(tǒng)和不對對稱三相相系統(tǒng)。對稱三三相系統(tǒng)統(tǒng)是指三三相電量量數(shù)值相等等、頻率率相同、相位互互差1

44、20度的系統(tǒng)。不同時(shí)時(shí)滿足這這三個(gè)條條件的三三相系統(tǒng)統(tǒng)是不對對稱三相相系統(tǒng)。第四節(jié)電電壓三三相不平平衡換言之，式（3-20）和（3-21）所表示示的系統(tǒng)統(tǒng)如果同同時(shí)滿足足以下條條件(3-22）（3-23）那么該系系統(tǒng)是對對稱的，反之則則是不對對稱的。第四節(jié)電電壓三三相不平平衡將式（3-22）、（3-23）代人式式（3-20）和（3-21）同時(shí)選選取A相電流為為參考量量，記及及A相電壓超超前于電電流電電角角度，即即令，則對稱稱三相系系統(tǒng)可表表示為（3-24）（3-25）第四節(jié)電電壓三三相不平平衡三相系統(tǒng)統(tǒng)的對稱稱性還表表現(xiàn)為：在任意時(shí)時(shí)刻，三三相電量量的瞬時(shí)時(shí)值之和和為零，用數(shù)學(xué)學(xué)公式表表示就（

45、3-26）和（3-27）三相系統(tǒng)統(tǒng)又可分分為平衡衡三相系系統(tǒng)和不不平衡三三相系統(tǒng)統(tǒng)。在任任意時(shí)刻刻，三相相瞬時(shí)總總功率與與時(shí)間無無關(guān)，這這樣的系系統(tǒng)稱為為平衡三相相系統(tǒng)；在任意意時(shí)刻，三相瞬瞬時(shí)總功功率是時(shí)時(shí)間的函函數(shù)，這這樣的系系統(tǒng)稱為為不平衡衡三相系系統(tǒng)。第四節(jié)電電壓三三相不平平衡根據(jù)電工工理論，系統(tǒng)在在某一時(shí)時(shí)間t吸收的總總瞬時(shí)功功率為三三相瞬時(shí)時(shí)功率之之和，每每一相的的瞬時(shí)功功率為同同一時(shí)刻刻同相電電壓和電電流的乘乘積，即即（3-28）式中總瞬時(shí)功功率，MVA.PA、PB、PCA、B、C三相瞬時(shí)時(shí)功率，MVA。第四節(jié)電電壓三三相不平平衡將式（3-20）和（3-21）代人式式（3-28）

46、，經(jīng)整整理后得得（3-28）上式中第第二個(gè)方方括號與與時(shí)間有有關(guān)，一一般來說說，它不不等于零零。對于于對稱三三相系統(tǒng)統(tǒng)，將式式（3-22）和（3-23）代入（3-28），并計(jì)計(jì)及得（3-29）第四節(jié)電電壓三三相不平平衡式（3-29）說明對對稱三相相系統(tǒng)在在任意時(shí)時(shí)刻的總總瞬時(shí)功功率是常常數(shù)，也也就是說說對稱三三相系統(tǒng)統(tǒng)一定也是平衡衡三相系系統(tǒng)。對對于三相相系統(tǒng)，系統(tǒng)的的不對稱稱直接導(dǎo)導(dǎo)致不平平衡，所所以不對對稱三相相系統(tǒng)和和不平衡衡三相系系統(tǒng)在使使用上不不作嚴(yán)格格區(qū)分。三相電壓壓不平衡衡度是電電能質(zhì)量量的重要要指標(biāo)之之一。二、三相相不平衡衡度的定定義根據(jù)對稱稱分量法法，三相相系統(tǒng)中中的電量量可

47、分解解為正序序分量、負(fù)序分分量和零零序分量量三個(gè)對對稱分量量。電力力系統(tǒng)在在正常運(yùn)運(yùn)行方式式下，電電量的負(fù)負(fù)序分量量均方根根值與正正序分量量均方根根值之比比定義為為該電量量的三相相不平衡衡度，用用符號表表示，即即（3-30）（3-31）式中三相電壓壓不平衡衡度和三三相電流流不平衡衡度電壓正序序、負(fù)序序分量均均方根值值，；電流正序序、負(fù)序序分量均均方根值值，。由式（3-30）和（3-31）可見，要計(jì)算算三相系系統(tǒng)的不不平衡度度，必須須首先計(jì)計(jì)算三相相系統(tǒng)的的正序和和負(fù)序分分量。但但在實(shí)際際工作中中，往往往只知道道三相電電量的數(shù)數(shù)值。在在不含零零序分量量的三相相系統(tǒng)中中，只要要知道三三相電量量a、

48、b、c，即可由下下式求出出三相不不平衡度度：二、三相相不平衡衡度的定定義工程上為為了估算算某個(gè)不不對稱負(fù)負(fù)荷的公公共連接接點(diǎn)上造造成的三三相電壓壓不平衡衡度，可可用公式式（3-33）進(jìn)行近近似計(jì)算算。二、三相相不平衡衡度的定定義（3-32）式中(3-33)式中負(fù)荷電流流的負(fù)序序分量，A；公共連接接點(diǎn)的線線電壓均均方根值值，KV；公共連接接點(diǎn)的三三相短路路容量，MVA。式（3-33）只能用用于距離離發(fā)電廠廠以及大大型電機(jī)機(jī)電氣距距離較遠(yuǎn)遠(yuǎn)的公共共連接點(diǎn)點(diǎn)處三相相電壓不不平衡度度的近似似計(jì)算。二、三相相不平衡衡度的定定義在三相對對稱系統(tǒng)統(tǒng)中，由由于在某某一相上上增設(shè)了了單相負(fù)負(fù)荷而引引起的三三相電

49、壓壓不平衡衡度也可可按下式式估算（3-34）式中單相負(fù)荷荷容量，MVA；計(jì)算點(diǎn)的的三相短短路容量量，MVA。二、三相相不平衡衡度的定定義三、三相相不平衡衡度的限限值我國國家家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15543-1995電能質(zhì)量量 三相相電壓允允許不平平衡度規(guī)定：電電力系統(tǒng)統(tǒng)公共連連接點(diǎn)正正常電壓壓不平衡衡度允許許值為2%，短時(shí)不不得超過過4%；接于公公共連接接點(diǎn)的每每個(gè)用戶戶，引起起該點(diǎn)正正常電壓壓不平衡衡度允許許值一般般為1.3%。四、三相相不平衡衡產(chǎn)生的的原因電力系統(tǒng)統(tǒng)三相不不平衡可可以分為為事故性不平衡和和正常性不平衡兩大類。事故性性不平衡衡由系統(tǒng)統(tǒng)中各種種非對稱稱性故障障引起。電力系統(tǒng)統(tǒng)在正常常

50、運(yùn)行方方式下，供電環(huán)環(huán)節(jié)的不不平衡或或用電環(huán)環(huán)節(jié)的不不平衡都都將導(dǎo)致致電力系系統(tǒng)三相相不平衡衡。而供電系系統(tǒng)的不不平衡主主要來自自于供電電線路的的不平衡衡。五、三相相不平衡衡的危害害系統(tǒng)處于于三相不不平衡運(yùn)運(yùn)行時(shí)，其電壓壓、電流流中含大大量負(fù)序序分量。由于負(fù)負(fù)序分量量的存在在，三相相不平衡衡對電氣氣設(shè)備產(chǎn)產(chǎn)生不良良影響，具體表表現(xiàn)如下下：（1）感應(yīng)電電動機(jī)。（2）變壓器器。（3）換流器器（圖3-8）。（4）繼電保保護(hù)和自自動裝置置。（5）線損。（6）計(jì)算機(jī)機(jī)。六、改善善三相不不平衡的的措施P1=5MW，減小系統(tǒng)統(tǒng)三相不不平衡的的常用方方法有如如下幾種種：（1）將不對稱稱負(fù)荷合合理分布布于三相相

51、中，使使各相負(fù)負(fù)荷盡可可能平衡衡。設(shè)5個(gè)容量不不等的單單相負(fù)荷荷分別是是P1=5MW，S2=15+j7MVA，S3=10+j2MVA，S4=20+j9MVA和S5=25+j8MVA。采用圖3-9（a）的接線方方式時(shí)，三相負(fù)負(fù)荷的有有功功率率均為25MVA，A、B兩相的無無功功率率同是9Mvar，與C相8Mvar的無功功功率相差差不大。在圖3-9（b）中，A相負(fù)荷為為20+j7MVA，B相負(fù)荷為為30j11MVA，C相負(fù)荷為25j8MVA。顯然，采采用圖3-9（a）所示的負(fù)負(fù)荷分配配方式采采用圖3-9（b）所示的負(fù)負(fù)荷分配配方式更更有利于于系統(tǒng)三三相平衡衡。六、改善善三相不不平衡的的措施P1=5

52、MW，S2=15+j7MVA，S3=10+j2MVA，S4=20+j9MVA, S5=25+j8MVA。（2）將不對對稱負(fù)荷荷分散接接于不同同的供電電點(diǎn)，減減小集中中連接造造成的不不平衡度度過大。（3）將不對對稱負(fù)荷荷接于高高一級電電壓供電電。（4）將不對對稱負(fù)荷荷采用單單獨(dú)的變變壓器供供電。（5）采用特特殊接線線的平衡衡變壓器器供電。（6）加裝三三相平衡衡裝置。實(shí)現(xiàn)三相相平衡的的原理如如圖3-10所示。設(shè)設(shè)ab間接有單單相用電電負(fù)載，見圖3-10（a），其導(dǎo)納。首先先在該負(fù)負(fù)載上并并聯(lián)電納納，使ab相等效負(fù)負(fù)載呈電電阻性，其等效效導(dǎo)納。六、改善善三相不不平衡的的措施然后在bc間接入容容性電納

53、納，在ca間接入感感性電納納，如圖3-10（b）所示。六、改善善三相不不平衡的的措施此時(shí)各相相電流為為可見，三三相負(fù)荷荷達(dá)到平平衡。六、改善善三相不不平衡的的措施例3-1額定電壓壓為380V的3臺單相負(fù)負(fù)荷，其其參數(shù)如如下：負(fù)荷1：7.6KVA，負(fù)荷2：7.6KVA，負(fù)荷3：7.6KVA，試求方式式1的接線時(shí)時(shí)的三相相電流不不平衡度度。六、改善善三相不不平衡的的措施例3-1額定電壓壓為380V的3臺單相負(fù)負(fù)荷，其其參數(shù)如如下：負(fù)荷1：7.6KVA，負(fù)荷2：7.6KVA，負(fù)荷3：7.6KVA，試求不同同接線方方式時(shí)的的三相電電流不平平衡度。解：3個(gè)單相負(fù)負(fù)荷共有有6種不同的的接線方方式，如如表3

54、-5所示。以以方式1為例，計(jì)計(jì)算。方式1的接線示示意圖見見圖3-11。 六、改善善三相不不平衡的的措施3個(gè)負(fù)荷的的等效阻阻抗分別別為：六、改善善三相不不平衡的的措施設(shè)為為參考考相量，即令，則每個(gè)負(fù)荷荷上流過過的額定定電流為為根據(jù)基爾爾霍夫電電流定律律，線電電流為由對稱分分量法可可求出線線電流中中正、負(fù)負(fù)序分量量分別為為其中，。于是，三三相電流流不平衡衡度為同理，可可計(jì)算出出其余5種接線方方式下的的，見見表3-5可以看出出，采用用方式5的接線方方式時(shí)，最最小。表3-56種不同接接線方式式下的第五節(jié)供供電中中斷與中中斷可靠靠性一、供電電可靠性性的常用用指標(biāo)供電系統(tǒng)統(tǒng)供電可可靠性用用一系列列指標(biāo)加加

55、以衡量量。這些些供電可可靠性指指標(biāo)按不不同電壓壓等級分分別計(jì)算算，并分分為主要要指標(biāo)和和參考指指標(biāo)兩大大類。1、供電可可靠性主主要指標(biāo)標(biāo)（1）供電可可靠率（RS-1）。（3-35）（2）用戶平平均停電電時(shí)間（AIHC-1）。（3-36）（3）用戶平均均停電次次數(shù)（AITC-1）（3-37）（4）用戶平均均故障停停電次數(shù)數(shù)（AFTC）（3-38）第五節(jié)供供電中中斷與中中斷可靠靠性2、供電可可靠性參參考指標(biāo)標(biāo)（1）用戶平平均故障障停電時(shí)時(shí)間（3-39）（2）故障停停電平均均持續(xù)時(shí)時(shí)間（3-40）第五節(jié)供供電中中斷與中中斷可靠靠性（3）平均停停電次數(shù)數(shù)（4）故障停停電平均均用戶數(shù)數(shù)第五節(jié)供供電中中斷

56、與中中斷可靠靠性表3-6供電可靠靠率和年年平均停停電時(shí)間間的關(guān)系系第五節(jié)供供電中中斷與中中斷可靠靠性第五節(jié)供供電中中斷與中中斷可靠靠性上述供電電可靠性性指標(biāo)中中的停電電指長時(shí)時(shí)間供電電中斷，即供電電電壓幅幅值為零零，且持持續(xù)時(shí)間間超過5min（或1min以上）的的現(xiàn)象。按照供電電中斷的的性質(zhì)劃劃分，供供電中斷斷可以分分為兩大大類：預(yù)安排供供電中斷斷故障故障障供電中中斷第五節(jié)供供電中中斷與中中斷可靠靠性圖3-12（長時(shí)間間）供電電中斷分分類第五節(jié)供供電中中斷與中中斷可靠靠性二、供電電中斷的的危害導(dǎo)致系統(tǒng)統(tǒng)頻率崩崩潰和電電壓崩潰潰對國民經(jīng)經(jīng)濟(jì)其他他行業(yè)產(chǎn)產(chǎn)生重大大影響三、供電電中斷產(chǎn)產(chǎn)生的原原因即

57、提提高供電電可靠性性的措施施（1）設(shè)備質(zhì)質(zhì)量缺陷陷；（2）人員誤誤操作；（3）自然災(zāi)災(zāi)害；（4）繼電保保護(hù)；（5）運(yùn)行管管理水平平低。第五節(jié)供供電中中斷與中中斷可靠靠性除針對上上述原因因而采取取的提高高供電可可靠性的的措施以以外，以以下措施施也有利利于改善善系統(tǒng)的的供電可可靠性。（1）加強(qiáng)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)，合理理分布電電源及無無功補(bǔ)償償設(shè)備。（2）采用自自動化程程度很高高的系統(tǒng)統(tǒng)。（3）各負(fù)荷荷的供電電方式應(yīng)應(yīng)根據(jù)負(fù)負(fù)荷對供供電可靠靠性的要要求和地地區(qū)供電電條件確確定。1）一級負(fù)負(fù)荷應(yīng)由由兩個(gè)獨(dú)獨(dú)立電源源供電。2）二級負(fù)負(fù)荷應(yīng)由由兩回線線路供電電。3）三級負(fù)負(fù)荷對供供電方式式無要求求。第五節(jié)供供電

58、中中斷與中中斷可靠靠性一典典型的電電壓變動動現(xiàn)象為了對電電力系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行過過程中可可能出現(xiàn)現(xiàn)的各種種典型電電壓變動動分別予予以分析析，通常常還會根根據(jù)電壓壓變動的的快慢，變動的大大小，變動的的頻次以及持續(xù)時(shí)間間的長短等等特征做做進(jìn)一步步的細(xì)化化分類，常見的的有以下下五種：電壓偏差差電壓波動動電壓暫升升、暫降降短時(shí)間電電壓中斷斷長時(shí)間電電壓中斷斷第四章電電壓波波動與閃閃變二、均方方根值電電壓的變變動特性性一個(gè)理想想的供電電系統(tǒng)其其三相交交流電源源對稱、電壓均均方根值值恒定，并且負(fù)負(fù)荷特性性與系統(tǒng)統(tǒng)電壓水水平無關(guān)關(guān)。這就就要求電電力用戶戶的負(fù)荷荷分配三三相平衡衡，并以以恒定功功率汲取取電能，同時(shí)也也

59、要求公公共連接接電的短短路容量量無窮大大，系統(tǒng)統(tǒng)的等值值電抗為為零。但但實(shí)際的的供電電電壓時(shí)刻刻都在變變化。因因此，凡凡不保持持電壓均均方根值值恒定不不變的現(xiàn)現(xiàn)象，實(shí)實(shí)際電壓壓偏離系系統(tǒng)標(biāo)稱稱電壓的的現(xiàn)象統(tǒng)統(tǒng)稱為電電壓變動動。在電學(xué)計(jì)算算中，通通常以電電壓整周周期的均均方根值值來衡量量電壓的的大小。在工程程上當(dāng)電電壓均方方根值出出現(xiàn)變動動情況時(shí)時(shí)，一般般可取半半個(gè)周期期均方根根值來計(jì)計(jì)算電壓壓。電壓壓均方根根值的離離散計(jì)算算公式為為N 一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。 第k個(gè)點(diǎn)的電壓瞬時(shí)值(V)在這里特特別強(qiáng)調(diào)調(diào)“均方方根值電電壓”是是因?yàn)樵谠诜治鲭婋妷嘿|(zhì)量量時(shí)，有有時(shí)要與與瞬時(shí)值值電壓超超標(biāo)的情情況區(qū)

60、別別開來。電壓瞬瞬時(shí)值的的改變可可以用以以下表達(dá)達(dá)式描述述電壓變動動特性U(t)特性：沿沿基波半半個(gè)周期期及其整整數(shù)倍求求取的電電壓均方方根值隨隨時(shí)間變變化的函函數(shù)關(guān)系系圖4-1中電動機(jī)機(jī)啟動結(jié)結(jié)束后的的穩(wěn)定電電壓均方方根值與與額定電電壓之差差的為穩(wěn)穩(wěn)態(tài)電壓壓變動值值，啟動動過程中中相鄰兩兩點(diǎn)極值值電壓之之差為動動態(tài)電壓壓的變動動值。均均方根值值電壓變變動特性性也可以以用相對對電壓變變動特性性d(t)來描述，圖中縱縱坐標(biāo)在電能質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中，通通常以標(biāo)標(biāo)稱電壓壓的現(xiàn)對對百分?jǐn)?shù)數(shù)來表示示電壓變變動值，即(4-3a)同理，將將式中電電壓變動動量替換換為上述述定義的的變動值值，可以以分別給給出相對對