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供电技术 第六章供电系统的电能质量与无功补偿 内容提要 本章主要介绍工厂供电系统的电压质量问题 首先介绍了电压的偏差及其调节 然后介绍电压波动和闪变及其抑制以及高次谐波及其抑制的问题 最后介绍了供电系统的三相不平衡 第一节电能质量概述 电能质量是指电气设备正常运行所需要的电气特性 任何导致用电设备故障或不能正常工作的电压 电流或频率的偏差都属于电能质量问题 在三相电力系统中 理想的电能质量是 系统频率恒为额定频率 三相电压波形是三相对称的 幅值恒为额定电压的正弦波形 三相电流波形是三相对称的正弦波形 供电不间断 一 电能质量和理想的电能质量 根据扰动的频谱特征 持续时间幅值变化 通常将电能质量扰动划分为以下几个类型 1 暂态扰动 脉冲型和振荡型 2 短期电压变化 3 长期电压变化 4 电压波动 5 波形畸变 6 三相不平衡 7 频率变化 二 电能质量扰动分类 电能质量标准是保证电网安全经济运行 保护电气环境 保障电力用户正常使用电能的基本技术规范 是实施电能质量监督管理 推广电能质量控制技术 维护供用电双方合法权益的法律依据 我国已经颁布的电能质量标准有 GB12325 2003 电能质量供电电压允许偏差 GB12326 2000 电能质量电压波动和闪变 GB T14549 1993 电能质量公用电网谐波 GB T15543 1995 电能质量三相电压允许不平衡度 GB T15945 1995 电能质量电力系统频率允许偏差 GB T18481 2001 电能质量暂时过电压和瞬态过电压 三 电能质量标准 第二章给出了供电系统电压损失的计算公式 对于高压供电系统而言 系统等效电抗远大于系统等效电阻 于是 忽略电阻 上式可简化为 由上式可知 影响电压质量的主要因素有 负荷无功功率或无功功率变化量 电网短路容量或电网等效电抗 负荷无功功率或无功变化量越大 对电压质量的影响越大 电网短路容量越大 则负荷变化对电网电压质量的影响越小 四 影响电能质量的因素 并联无功补偿可以减小负荷无功功率或负荷无功变化量 线路串联补偿则可以降低电网感抗 提高系统短路容量 因此 无功功率补偿既是电网节能降耗的措施 也是改善电网电能质量的措施之一 五 改善电网电能质量的措施 第二节电压偏差及其调节 一 电压偏差的含义 电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差对额定电压的百分数 即 我国最大允许电压偏差为 35kV及以上供电电压 电压正 负偏差绝对值之和为10 10kV及以下三项供电电压 7 220V单相供电电压 7 10 产生电压偏差的主要原因是线路和变压器中的电压损失 实际电压偏高或偏低 对运行中的电气设备会造成不良影响 二 变压器对电压偏差的影响 1 变压器分接头对电压偏差的影响由于变压器分接头选择而引入的电压偏差量可按下式进行计算 2 变压器中的电压损失变压器中的电压损失按下式计算 3 变压器引起的电压偏差考虑到变压器的电压损失和分接头调整后 变压器二次电压为 当变压器一次侧分接头所加电压为额定电压时 由变压器本身所产生的总电压偏差量为 三 电压偏差的计算 指定地点E的电压偏差可由下式计算 四 电压偏差的调节 1 电压调节的方式 对中枢点的电压进行监视和调节 中枢点调压方式 常调压 不管中枢点的负荷怎样变动 都要保持中枢点的电压偏差为恒定值 逆调压 在最大负荷时 升高母线电压 在最小负荷时 降低母线电压 2 电压调节的方法 电压偏差调节主要从降低线路电压损耗和调整变压器分接头两方面入手 1 减小线路电压损耗 2 合理选择变压器的分接头 第三节电压波动和闪变及其抑制 电压波动是指电压幅值在系统电网中作连续快速短时的变化 电压波动主要是由用户中的波动负荷从电网取用快速变动的功率而引起 电压闪变是指电压波动使灯光闪烁 刺激眼睛 干扰人们正常工作 减小电压波动和闪变可以提高供电系统短路容量和减小波动负荷的无功功率变化量两方面入手 1 提高系统短路容量的方法有 1 提高供电电压 2 采用双回线路并联供电 3 采用线路串联补偿 降低输电线路电抗或动态补偿线路压降 2 减小波动负荷无功功率变化量的方法有 1 改进操作过程和运行工艺 减小负荷波动 2 改变波动负荷供电回路参数 3 采用动态无功功率补偿装置 第四节电力谐波及其抑