电能质量分析与控制ppt课件

1、电能质量分析与控制.目录电能质量概述传统电能质量分析与改善措施电压动摇与闪变.第一章 电能质量概论 电能既是一种经济适用、清洁方便且容易传输、控制和转换的能源方式，又是一种由电力部门向电力用户提供，并由供、用双方共同保证质量的特殊产品。.第一节 概述 人们首先把电力系统运转中电压和频率偏离标称值的多少作为检验电能质量的主要目的。 如何深化了解现代电能质量问题，如何把提高电能质量与加强竞争认识、电力市场占有率联络起来，如何从技术、经济和运转管理等方面加大力度，保证优质供电，以最小程度减少对现代工业企业和重要电力用户的影响，既是电力用户需求和电力系统运转给我们提出的新义务，也是信息时代给我们提出的

2、新挑战。.一、供电系统运转与电能质量的关系 1.电能质量的根本要求 为保证电能平安经济地保送、分配和运用，理想供电系统的运转应具有如下根本特性： 1以单一恒定的电网标称频率50Hz或60Hz，我国采用50Hz、规定的假设干电压等级如配电系统普通为110kV, 35kV, 10kV,380V/220V和以正弦函数波形变化的交流电向用户供电，并且这些运转参数不受用电负荷特性的影响。 . 2一直坚持三相交流电压和负荷电流的平衡。用电设备汲取电能该当保证最大传输效率，即到达单位功率因数，同时各用电负荷之间互不干扰。 3电能的供应充足，即向电力用户的供电不中断，一直保证电气设备的正常任务与运转，并且每时

3、每刻系统中的功率供需都是平衡的。 一、供电系统运转与电能质量的关系.一、供电系统运转与电能质量的关系 上述理想供电系统的根本特性构成了供电运转对电能质量的根本要求，假设将其概括描画可如图1-1所示。 上图中三个根本集合的交集之内确定了合格电能质量的目的要求，是我们将要论述的供电系统电能质量的三个根本要素。图1-1表示性地阐明，这三项质量目的相互间存在着严密的依存和制约关系。.一、供电系统运转与电能质量的关系 2.电能质量的特征 电能，或称之为电产品，除了具有其他工业产品的根本特征之外，由于其产品方式单一，而且其消费、保送与耗费的全过程独具特征，因此在引起电能质量问题的缘由上、在劣质电能的影响与

4、评价等方面与普通产品的质量问题不同，具有以下显著特点：.一、供电系统运转与电能质量的关系1电力系统的电能质量一直处在动态变化中。2电力系统是一个整体,其电能质量情况相互影响。电能不易储存，其消费、保送、分配和转换直至耗费几乎是同时进展的。3电能质量扰动具有潜在危害性与广泛传播性。4有些情况下用户是保证电能质量的主体部分。5对电力系统的电能质量目的进展综合评价非常困难。 6控制和管理电力系统电能质量是一项系统工程。.二、当代电力系统对电能质量的要求 随着时代提高与科技的飞速开展，现代电网与负荷构成出现了新的变化趋势，由此带来的电能质量问题越来越引起电力部门和电力用户的高度注重。电网与负荷构成出现

5、的变化趋势主要表如今： .二、当代电力系统对电能质量的要求1电力系统扩张与联网逐渐构成，系统运转的平安稳定性和可靠性要求不断提高。2在保证电力系一致定的自然垄断特性的条件下，引进竞争机制，实施电力市场化营运，强化环境维护认识与提高信息管理程度曾经势在必行。3当代电力系统与计算机技术和通讯技术的结合更加严密，采用高新技术如TCSC、FACTS、HVDC、Cus-Pow以提高电力传输才干.二、当代电力系统对电能质量的要求 和实现配电自动化的趋势方兴未艾。 4电力用户为满足其对产品的个性化、多样性消费的需求，从最大经济利益出发，在大功率冲击性、非线性负荷容量迅速增长的同时，更大规模地采用科技含量高的

6、器件、设备与技术。 .二、当代电力系统对电能质量的要求 负荷敏感度：是指负荷对电能质量问题的敏感程度，即提供应负荷的电能质量不良时负荷能接受干扰仍正常任务的才干。 普通可将负荷分为三类：普通负荷Common Load、敏感负荷Sensitive Load和重要要求严厉的负荷Critical Load。.二、当代电力系统对电能质量的要求 电力系统的各个部分都是相互联络的，运用电双方的相互影响越来越严密。因此，综合协调处置电能质量问题至关重要。另外需求留意到，由于看问题的角度不同，在导致电能质量下降的缘由与责任上，供用电双方往往存在很大的分歧。. 美国乔治动力公司曾组织和实施了一项对电力部门和电力

7、用户关于电能质量问题原因的调查，其结果如图1-2所示。据分析，虽然对电力市场的质量调查还存在分类方法上的不同，但是调查报告清楚地阐明，电力公司和电力用户对引发电能质量问题的缘由的看法往往有很大的分歧，虽然双方都把2/3的事件原因归咎于自然要素如雷电等，但用户依然以为电力部门在这方面的责任要比自我测评结果大得多。.二、当代电力系统对电能质量的要求.二、当代电力系统对电能质量的要求 综上所述，现代电力系统构造与负荷构成的变化是工业消费不断开展的必然结果，有利于电力用户提高消费率和获得更大的经济效益；同时经过采用高效的电力负荷设备，大量节约电能和延缓用电的需求，从而节省电力建立所需的大量投资。.三、

8、改善电能质量的意义 电能作为人们广泛运用的能源，其运用程度是一个国家开展程度和综合国力的主要标志之一。时至今日，电力工业面向市场经济，引进竞争机制，以求最小本钱与最大效益，电能质量的优劣曾经成为电力系统运转与管理程度高低的重要标志，控制和改善电能质量也是保证电力系统本身可继续开展的必要条件。.第二节 电能质量概念、定义及分类 电能质量术语:国际电气电子工程室师协会IEEE规范化协调委员会已正式经过采用“Power Quality电能质量术语的决议。我国国家规范中已正式更名采用国际通用的英文称号。.一 根本概念与定义 电能质量： 从普遍意义上讲，电能质量是指优质供电。 电力部门能够把电能质量定义

9、为电压、频率的合格率以及延续供电的年小时数，并且用统计数字来阐明电力系统是平安可靠运转的。 电力用户那么能够把电能质量简单定义为能否向设备提供了电力。.一 根本概念与定义 从工程适用角度出发，将电能质量概念进一步详细分解并给出解释。 电压质量。 给出实践电压与理想电压间的偏向，以反映供电部门向用户分配的电力能否合格。电压质量通常包括电压偏向、电压频率偏向、电压不平衡、电压瞬变景象、电压动摇与闪变、电压暂降暂升与中断、电压谐波、电压陷波、欠电压、过电压等。.一 根本概念与定义 电流质量。 电流质量与电压质量亲密相关。电流质量包括电流谐波、间谐波或次谐波、电流相位超前或滞后、噪声等。 供电质量。

10、它包括技术含义电压质量和供电可靠性和非技术含义供电部门对用户赞扬与埋怨的反响速度和电力价目的透明度等两部分。 用电质量 。 它包括电流质量和非技术含义等，如用户能否按时，如数交纳电费等。.二 电能质量的分类1.电能质量的根本分类 对于电能质量景象可以根据不同根底来分类。以下引见了近几年国际上在电能质量景象分类和特性描画等方面获得的研讨成果。其中，在国际电工界有影响的IEC以电磁景象及互干扰的途径和频率特性为根底，引出了广义的电磁扰动的根本想象分类，如表1-1所示。.二 电能质量的分类 . 表1-2给出了IEEE制定的电力系统电磁景象的特性参数及分类。它为我们提供了一个明晰描画电能质量及电磁干扰

11、景象的适用工具。.2.变化型和事件型分类 按照电能质量扰动景象的两个重要表现特征变化的延续性和事件的突发性为根底分成两类。延续型 延续出现事件型 忽然发生图1-3、图1-4所示为供电电压幅值的概率密度函数曲线和概率分布函数曲线。.第三节 电能质量景象描画 本节中我们重点对表1-2中的七类景象作进一步描画，以便读者对电能质量涵盖的内容有一个整体的了解。.一、瞬变景象 关于瞬变景象，IEEEStd100-1992有一个含义更宽、描画更简单的定义：变量的部分变化，且从一种稳态形状过渡到另一种稳定形状的过程中该变化逐渐消逝的景象。.瞬变景象的两种普遍类型冲击和振荡1.冲击性瞬变景象冲击性瞬变是一种在稳

12、态条件下，电压、电流非工频的、单极性的忽然变化景象。最常见引发其的缘由 是雷电。如图1-5 示。.2. 振荡瞬变景象 振荡瞬变是一种在稳态条件下，电压、电流的非工频、有正负极性的忽然变化景象。常用频谱成分、继续时间、和幅值大小来描画其特性。其频谱分为高、中、低频，如表1-2所示。高频振荡景象中频振荡景象低频振荡景象. 图1-6为背靠背电容器增能引起的几千赫电流振荡波形。 . 低频振荡景象出如今辅助输配电系统，最常见的是电容器组冲能。电压振荡频率为300900赫，峰值可到达2.0p.u.。普通其典型值为1.31.5p.u.，继续时间在0.53周波，详细情况要根据系统的阻尼程度来确定参见图1-7。

13、. 主频低于300赫的振荡在配电系统中也时有发生，通常是由铁磁谐振和变压器增能引起的，如图1-8所示。.二、 短时间电压变动 包括电压暂降和短时间电压中断景象。 呵斥电压变动的主要缘由是系统缺点、大容量负荷启动或电网松散衔接的间歇性负荷运作。根据所在系统条件和缺点位置的不同，能够引起暂时过电压或电压跌落，甚至使电压完全损失。.二、 短时间电压变动1.电压中断 当电压降到0.1p.u.以下，且继续时间不超越1min时，那么以为出现了电压中断景象。呵斥电压中断的景象。呵斥电压中断的缘由能够是能够是系统缺点、用电设备缺点或控制失灵等。 电压中断往往是以其幅值总是低于额定值百分数的继续时间来量度的。.

14、 对于有些由于系统缺点呵斥的电压中断，在其出现之前，既在缺点发生至维护动作期间，能够先出现电压暂降，之后进入短期中断，如图1-9a所示。.2.电压暂降“暂降是指工频条件均发根值减小到0.10.9p.u.之间、继续时间为0.5周波至1min的短时间电压变动景象。暂降和骤降可以相互交换图1-10为发生短路缺点引起的单相电压暂降的变化波形。. 图1-11为大型电机启动对电压的影响。 在启动期间，感应电机将汲取6-10倍的额定电流。.3.电压暂升“暂升的含义是指在工频条件下，电压均方根值上升到1.11.8p.u.之间、继续时间为0.5周波到1min的电压变动景象。例如，当单相对地发生缺点，非缺点相的电

15、压能够会短时上升。图112给出可该情况下引起的电压暂升的波形。.三 长时间电压变动 长时间电压变动是指，在工频条件下电压均方根值偏离额定值，并且继续时间超越1min的电压变动景象。 长时间电压变动能够时过电压也能够欠电压。 过电压 欠电压 继续中断.四 电压不平衡 电压不平衡，时常定义为与三相电压或电流的平均值的最大偏向，并且用该偏向与平均值的百分比表示。电压不平衡也可利用对称分量法来定义，即用幅负序或零序分量与正序分量的百分比加以衡量。图113给出了采用上述两种比值表示的某一民用溃电网一周内电压不平衡趋势。.五 波形畸变 波形畸变，是指电压或电流波形偏离稳态工频正弦波形的景象，可以用偏移频谱

16、描画其特征。波形畸变有五种主要类型，即直流偏置、谐波、间谐波、陷波、噪声。 谐波畸变程度的描画方法，通常器具有各次谐波分量幅值和和相位角的频谱表示。图114给出了典型变速驱动输入电流波形和频谱图。. 图115给出了延续直流式三相换流器的电压陷波例子。. 六 电压动摇 电压动摇是指电压包络线有规那么的变化或一系列随机电压变动。通常，其幅值并未超越ANSI C84.11995规定的0.91.1p.u.范围。IEC1000331994低压供电系统电压波形和闪变限值额定电流那么定义了多种类型的电压动摇。.六 电压动摇由电压动摇产生闪变景象的例子示于图116。.七 工频变化把电力系统基波频率偏离规定正常

17、值的景象定义为频率变化。工频频率的值与向系统供应电能的发电机的转子速度直接相关。现代互联电力系统极少出现频率大的动摇。有时人们会把陷波和频率偏向弄错。.第四节 电能质量规范简介 从20世纪80年代初到2001年，国家技术监视局先后组织制定并公布了六项电能质量国家规范。如表13所示：.第三章 传统电能质量分析与改善措施20世纪70年代以前，电力系统中运用电子计算 机进展控制的设备和电子安装的数量不多，非 线性负荷和冲击性负荷占系统总负荷的比例很 小，电力任务者关怀的电能质量问题主要局限 在电压、频率和延续供电方面。因此，电压偏 差、频率偏向、电压三相不平衡和供电可靠性 构成了传统电能质量的主要内

18、容。.第一节 概 述电力系统中的电气设备是按额定电压和额定频 率设计、制造的。在额定电压和额定频率下运 行时，电气设备的运转性能最优、效率最高。 反之，电气设备的运转性能会减弱，效率下 降，严重时能够使设备无法正常任务，甚至导 致设备绝缘损坏、烧毁或爆炸等，从而间接或 直接危害设备、人身及系统的平安。.第一节 概 述由此可见，系统电压质量、频率质量以及供电 可靠性的好坏对电气设备的平安运转与运用寿 命有着重要的影响，同时也直接关系到电力系 统本身的平安稳定和经济运转。保证系统频率 和各点电压偏向在允许的范围之内，保证电压 三相平衡以及提高系统的供电可靠性是电力 系统运转的调整的根本义务。.第一

19、节 概 述本章主要引见了电压偏向、频率偏向、电压三 相不平衡和供电可靠性的概念、产生的缘由、 相关的国家规范以及改善这些电能质量目的的常规方法。.第二节 供 电 电 压 偏 差 电压是电能质量的重要目的之一，其中电压偏 差是衡量供电系统正常运转与否的一项主要指 标。.一、电压偏向的定义 供电系统在正常运转方式下，某一节点的实践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画，对电气设备那么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电压偏向。其数学表达式为 (3-1)式中 电压偏向； 实践电压，kV； 系统标称电压，kV。 .一、电压偏向的定义供电电压正常运转方式是

20、指系统中一切电气元 件均按预定工况运转。供电系统在正常运转 时，负荷时辰发生着变化，系统的运转方式也 经常改动，系统中各节点的电压随之发生改 变，会偏离系统电压额定值。电压的这种变化 是缓慢的，其每秒电压变化率小于额定电压的 1%。.一、电压偏向的定义由第一章可知，电压的均方根值偏离额定值的景象称为电压变动，所以电压偏向属于电压变动的范畴。与同属电压变动范畴的过电压和欠电压相比，电压偏向仅仅针对电力系统正常运转形状而言。过电压和欠电压既能够出如今电力系统正常运转方式，也能够出如今电力系统非正常运转方式，如缺点形状等。电力系统不大于标称电压的10%。系统在非正常运转方式下，由于缺点所引发的系统电

21、压变动与缺点点间隔的远近有很大关系。 .一、电压偏向的定义此时，系统实践电压能够严重偏离标称值，也能够偏离标称值的幅度并不大。间隔越近，电压低于标称值越多。反之，间隔越远，电压低于标称值越少。此时，电压偏向强调的是实践电压偏离系统标称电压的数值，与偏向继续的时间无关。而过电压和欠电压强调实践电压严重偏离标称电压，分别为高于标称电压的110%和维持在标称电压的10%90%，并且继续时间超越1min。 .二、电压偏向的限值普通而言,35kV以上供电电压无直接用电设备,用电设备大多经过降压变压器接入供电系统,合理选择降压变压器的分接头位置可以起到一定的调压作用。因此,目前我国对35kV及以下供电电压

22、规定了允许电压偏向,详细情况如下：(1)35kV及以上供电电压的正、负偏向的绝对值之和不超越标称电压的10%。如供电电压上下偏向同号时(均为正或负),按较大的偏向绝对值作为衡量根据。(2)10kV及以下三相供电电压允许偏向为标称电压的-7%、 +7% 。(3)220V单相供电电压允许偏向为标称电压的+7%、-10%。.二、电压偏向的限值我国的国家规范GB123251990对电压偏向做出了详尽规 定。.三、电压偏向产生的缘由 电力系统中的负荷以及发电机组的出力随时发 生变化，网络构造随着运转方式的改动而改 变，系统缺点等要素都将引起电力系统功率的 不平衡。系统无功功率不平衡是引起系统电压 偏离标

23、称值的根本缘由。 .三、电压偏向产生的缘由电力系统的无功功率平衡是指：在系统运转中的任何时辰，无功电源供应的无功功率与系统需求的无功功率相等。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，由于线路和变压器中存在阻抗，呵斥线路和变压器首末端电压出现差值。以供电线路为例来阐明无功功率与电压损失的关系。图3-1(a)是当不计线路分布电容影响时一条供电线路的等值电路。 .三、电压偏向产生的缘由.三、电压偏向产生的缘由设 ，负载的复功率为 (3-2) 所以 (3-3) .三、电压偏向产生的缘由线路首末端电压的相量差，即线路的电压降 为 (3-4)将公式(3-3)代入式(3-4)，得 (

24、3-5) 记为 (3-6) .三、电压偏向产生的缘由其中， 和 分别是电压降 的纵分量和横分量。其表达式分别为 (3-7) (3-8)规定电压损失为线路首末端电压的均方根值之差 ，即电压损失为 (3-9). 普通，线路两端电压的相差角 较小，电压降横分量对电压损失的影响可以忽略不计，把电压降纵分量近似看作电压损失，即 3-10 在110KV及以上电压等级的输电线路中， 由式3-10可知无功功率Q对电压损失的影响远大于有功功率P对电压损失的影响。设图3-1中母线1的电压为标称电压，在图示参考方向下，当无功功率Q0时，那么意味着母线2的无功功率缺乏，需求从系统吸收无功功率Q。三、电压偏向产生的缘由

25、.由式3-10可知三、电压偏向产生的缘由无功功率不平衡越严重，电压偏向越大。电压偏向为负；电压偏向为正。. 供配电网络构造的不合理也能导致电压偏向。供配电线路保送间隔过长，保送容量过大，导致截面过小等要素都会加大线路的电压损失，从而产生电压偏向。从此，我国对不同电压等级的供配线路规定了合理的保送间隔和保送容量，见表 3-1 。三、电压偏向产生的缘由.表3-1 线路的保送间隔和保送容量.四、电压偏向过大的危害 电压偏向过大对宽广用电设备以及电网的平安稳定和经济运转都会产生极大的危害。 1、对用电设备的危害 一切用户的用电设备都是按照设备的额定电压进展设计和制造的。当电压偏离额定电压较大时，用电设

26、备的运转性能恶化，不仅运转效率低，很能够会由于过电压或过电流而损坏。. 2、对电网的危害 输电线路的保送功率受功率稳定极限的限制，而线路的静态稳定功率极限近似与线路的电压平方成正比。 系统运转电压偏低时 缺乏无功电源时 频率稳定和电压稳定破坏时 系统运转电压过高呵斥系统解列导致电压解体也会要挟系统的平安运转给消费生活到来损失四、电压偏向过大的危害.五、改善电压偏向的措施 电力系统分布广，节点数目多。系统运转时，电压随节点位置、负荷程度不断发生变化。可以说，电压程度的控制既有局域性，又有全局性；既于网络规划有关，又与运转控制密不可分。保证电力系统各节点电压正常程度的充分必要条件是系统具备充足的无

27、功功率电源，同时采取必要的调压手段。. 现以图3-2为例，阐明各种调压措施所根据的根本原理。 为简化起见，忽略系统各元件的对地电容，网络阻抗已归算至高压侧。 五、改善电压偏向的措施.负荷接入点电压可表示为 (3-11) 式中 归算至高压侧网络的电压损失kV； 高压侧网络标称电压，kV。五、改善电压偏向的措施.五、改善电压偏向的措施 公式3-11阐明:改动以下各量即可调整负荷接入节点的电压UL。 1改动系统无功功率的分布； 2改动发电机端电压US； 3改动变压器变比K1，K2。 4改动输电网络的参数X。 下面从电力系统无功功率电源和调压手段两方面对电压偏向的改善措施作详细的引见。.一配置充足的无

28、功功率电源 电力系统中的无功功率损耗很大一部分是线路和变压器中的无功功率损耗。由于高压线路和变压器的等值电抗远大于等值电阻，变压器的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。 系统运转时仅靠发电机提供的无功功率远远不能满足系统对无功功率的需求，因此必需装设大量的无功补偿设备。 电力系统的无功功率电源有同步发电机，同步伐相机，电容器，电抗器和静止无功补偿安装SVC等。五、改善电压偏向的措施. 1、同步发电机 发电机是电力系统中独一的有功功率电源，同时也是最根本的无功功率电源。发电机调理无功功率的速度快且不需求额外投资，所以充分利用发电机改善系统无功功率的平衡是一种非常

29、经济适用的调理手段，其缺陷是调理才干不大。 五、改善电压偏向的措施.2、同步伐相机 同步伐相机本质上是不带机械负载的同步电 动机。改动同步伐相机的励磁，可以使同步伐相机 任务在过励磁或欠励磁形状，从而发出或吸收无功功率。它是最早采用的无功调理设备之一。 同步伐相机的优点：有电压支撑的作用、可迅速提高无功功率、可吸收多余的无功功率。 缺陷：本身设备的有功功率损耗大、维护复杂、投资大。所以它不是主要的无功功率调理设备。五、改善电压偏向的措施.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系统，其接线方式如图3-3所示。 电容器只能输出无功功率。其产生无功功率的大小可表示成 (3-12) 式

30、中， 为电力系统角频率；C为电容器的电容值。五、改善电压偏向的措施. 电容器具有有功功率损耗小、设计简单、容量组合灵敏、平安可靠、运转维护方便、投资省等优点。所以长期以来电容器不断是电力系统优先采用的无功功率补偿设备。但当系统电压下降时，会导致电压进一步降低；当系统电压偏高时，系统电压进一步升高。这种正反响的电压调理特性不利于系统电压的稳定，这是电容器调压的缺陷。五、改善电压偏向的措施. 此外，这种调压是不延续的。常规电容器采用分组投切的方式，每投入或切除一组电容器，可分别使系统电压跳变式升高或降低。因此，应综合思索系统容量、电压等级、负荷大小等要素，合理地选择电容器的分组数及每组容量。五、改

31、善电压偏向的措施.4、电抗器 线路的分布电容所产生的无功功率，与电压的平方成正比，同时与线路的长度成正比。因此，长间隔、高电压等级的线路产生的充电功率不容忽视。图3-4是线路 形等值电路。五、改善电压偏向的措施. 图中电容代表线路的分布电容，每个电容的电纳为整个线路等效电纳B的一半，即为 。每个电容产生的充电功率为线路总充电功率 的一半，即等于 。当线路轻载或空载运转时，线路电抗X中的无功损耗 很小，其数值能够等于或小于线路的充电功率。这种情况下线路总的无功损耗 为零，甚至变负。五、改善电压偏向的措施.高压线路在轻载时，将会存在大量过剩的充电功率，从而使电压升高。从表3-2可见，高压线路轻载时

32、电压搜升高景象非常严重，其升高幅度曾经大大超出了国家的有关规定。这对系统的平安运转和用户的正常消费构成了极大的要挟。五、改善电压偏向的措施.5、静止无功补偿安装和静止无功发生安装 基于电力电子半控器件无功补偿安装SVC和基于电力电子全控器件的静止无功发生安装SVG具有动态无功功率补偿特性。与同步伐相机一样，它们既可以向系统输出无功功率，也可吸收系统的无功功率。其动态特性好，调压速度快，调压平滑，而且可实现分相无功补偿，有功功率损耗也比较小。由于他们由静止开关元件构成，所以运转维护方便、可靠性较高。但这类设备价钱普遍较高，运转阅历较欠缺。五、改善电压偏向的措施.二系统调压手段 电力系统是个庞大的

33、系统，其中的负荷难以计数，无法对其中每个节点的电压进展监视和调整。通常的做法是选择一些关键性的母线作为电压监视点。假设将这些母线的电压偏向控制在允许范围内，系统中的其他节点的电压及负荷电压就能根本满足要求。这些电压监视点称为电压中枢点。普通选择系统内装机容量较大的发电厂高压母线，容量较大的变电所低压母线，以及有大量地方负荷的发电机母线作为电压中枢点。五、改善电压偏向的措施.1、电压偏向的调整方式中枢点的调压方式分为三种： 逆调压 顺调压 恒调压目前中枢点常用的调压方式是逆调压。.2、电压偏向的调整手段用发电机调压：调理自动调理励磁安装改动变压器变比调压：即调理变比K (3-13) 普通电力变压

34、器除分接头外，还有2-4个附加分接头。经过选择分接头，可使变压器的变比发生改动。.改动线路参数调压 1采用分裂导线。.2串联电容器。接线图见图3-6.根据公式3-10线路的电压损失为：.串联电容补偿线路电抗的程度可用补偿度Kc来表示： (3-14) 式中 XL 线路电抗， ； XC 线路串联电容容抗， 。 叫过补偿，整个线路的等值阻抗呈现容性； 叫欠补偿，整个线路的等值阻抗呈现感性； 叫完全补偿，整个线路的等值阻抗呈现阻性；. 与装设并联电容器相比，串联电容器补偿法的调压效果显著，特别适宜于电压动摇频繁、负荷功率因数低的场所。 但采用串联电容也会带来一些新问题。 串联电容与感应电动机有能够发生

35、共振。 串联电容与变压器也能够发生共振。.六、电压偏向的监测与考核 电压偏向的监测与考核是评价电力系统电压质量的重要方法，其结果也是修定无功功率和电压曲线、制定电网规划和技术改造方案的根据。 电压监测点的设置原那么是： 1与主网220KV及以上电力系统直接衔接的发电厂高压母线。 2各级调度“界面处的330KV及以上变电所的一、二次母线，220KV变电所的二次母线或一次母线。.3一切变电所的10KV母线。4具有一定代表性的用户电压监测点宜采用这样的选取原那么： 一切110KV及以上供电的用户； 一切35KV专线供电的用户； 其他35KV用户和10KV用户； 低压0.4KV用户。. 电压监测的方法

36、是在电压监测点安装具有自动记录和统计功能的“电压监测仪。它能直接监测电压的偏向，并能统计电压合格率和电压超限率。 (3-15) (3-16). 我国电力行业对电压偏向的考核是指各供电企业的以下五类目的能否满足供电企业平安文明消费达标和创一流规范。1A类电压合格率城市变电所10母线电压合格率；2B 类电压合格率110KV及以上供电或3563KV专线供电用户的电压合格率；3C类电压合格率其他高压用户的电压合格率.4D类电压合格率0.4KV用户的电压合格率比；5供电综合电压合格率计算式为 (3-17) 式中、和分别代表、和类电压合格率。.表3-4 我国某大城市电网2002年供电电压合格率统计表.第三

37、节 电力系统频率偏向 频率是电能质量最重要的目的之一。系统负荷特别是发电厂厂用电负荷对频率的要求非常严厉。要保证用户和发电厂的正常运转就必需严厉控制系统频率，使系统的频率偏向控制在允许的范围内。允许频率偏向的大小不仅表达了电力系统运转管理程度的高低，同时反映了一个国家工业兴隆的程度。.一、频率偏向的定义 根据工学实际，正弦量在单位时间内交变的次数称为频率，用f表示，单位为Hz。交变一次所需的时间称为周期，用T表示，单位为s。频率和周期互为倒数，即 f=1/T 3-18 交流电力系统是以单一恒定的标称频率、规定的几种电压等级和以正弦函数波形变化的交流电向用户供电。交流电力系统的标称频率分为50H

38、z和60Hz两种，我国采用50Hz标称频率工频。. 不同标称频率的系统要实现互联，必需经过变频调速安装才干实现并网。 一个常蓄结合式抽水蓄能电站的原理接线图如图3-7所示。图中，G代表常规发电机组，其额定频率为50Hz；G/M代表抽水蓄能机组，其任务频率为30-80Hz。一、频率偏向的定义.图3-7常蓄结合式抽水蓄能电站的原理接线. 电力系统在正常运转条件下，系统频率的实践值与标称值之差称为系统的频率偏向，用公示表示为 3-19式中 频率偏向，Hz； fre 实践频率，Hz； fN 系统标称频率，Hz。 频率偏向属于频率变化范畴。电力系统的频率变化是指基波频率偏离规定正常值的景象。 一、频率偏

39、向的定义.二、频率偏向限值 我国国家规范GB/T15945-1995规定： 系统正常频率偏向允许值为0.2Hz。 系统容量较小时，可放宽到0.5Hz。 用户冲击负荷引起的系统频率变动普通不得超越0.2Hz 一些经济兴隆国家允许的系统频率偏向为0.1Hz。 日本为0.08Hz。 估计经济兴隆国家的系统频率允许偏向将到达0.05Hz.三、频率偏向产生的缘由 当系统负荷功率总需求(包括电能传输环节的损耗)与系统电源的总供应相平衡时，才干维持所以发电机组转速的恒定。但是，电力系统中的负荷以及发电机组的出力随时都在变化。当发电机与负荷间出现有功功率不平衡时，系统频率就会产生变动，出现频率偏向。 系统频率

40、上升，频率偏向为正；反之亦成立。只需在发电机的总输出有功功率等于系统负荷对有功功率总需求的时候，频率偏向为零。 系统有功功率不平衡是产生频率偏向的根本缘由.四、频率偏向的危害1.系统频率偏向过大对用电负荷的危害1产质量量没有保证。工业企业2降低劳动消费率。影响所传动机械的出力3使电子设备不能正常任务，甚至停顿运转。2.系统频率偏向过大对电力系统的危害1降低发电机组效率，引起频率或电压解体。2汽轮机在低频下运转时易产生叶片共振，呵斥叶片疲劳损伤和断裂。.3处于低频率电力系统中的异步电动机和变压器其主磁通会添加，励磁电流会随之添加，系统所需无功功率大为添加，导致系统电压程度降低，呵斥调压困难。4无

41、功补偿用电容器的补偿容量与频率成正比。5频率偏向大使感应式电能表的计量误差加大。四、频率偏向的危害.五、电力系统频率调整和控制 电力系统在正常运转方式下，经过改动发电机的输出功率使系统的频率变动坚持在允许偏向范围内的过程，称为频率调整。分为：一次调整、二次调整。一次调整： 利用发电机组的调速器，针对变化幅度小(0.1%0.5%)，变动周期短(10s)的频率偏向。二次调整： 利用发电机组的调频器，针对变化幅度大(0.5%1.5%)，变动周期 长(10s30s)的频率偏向。.自动发电控制装的调频方式主要分为三类：恒定频率控制FFC恒交换功率控制FTC联络线功率频率偏向控制TBC2.电力系统频率控制

42、电力系统在以下情况下能够出现频率异常：1缺点后系统失去大量电源，或系统解列2气候变化或不测灾祸使负荷发生突变3在电力供应缺乏的系统中缺乏有效的控制负荷手段。五、电力系统频率调整和控制.4顶峰和低峰负荷期间，发电机出力的增减速度与负荷的增减速度不一致。5大型冲击负荷呵斥的频率动摇。系统频率异常时普通采取以下频率控制措施：1应具备足够的负荷备用和事故备用容量；2在调度所或变电所装设直接控制用户负荷的安装3在系统内安装自动切除发电机等。五、电力系统频率调整和控制.频率调整和电压调整的差别：1全系统频率一样，而系统中各节点的电压却不同2系统频率质量主要由系统有功功率平衡情况决议，而系统电压质量那么主要

43、由系统无功功率平衡情况决议。3调整频率只需改动发电机组原动机功率这一独一的措施，而调整电压的措施却很多。五、电力系统频率调整和控制.第四节 电压三相不平衡一、三相对称与三相不平衡的概念 设三相系统的电流和电压分别为3-203-21. 三相系统可分为对称三相系统和不对称三相系统。对称三相系统是指三相电量数值相等、频率一样、相位互差120度的系统。不同时满足这三个条件的三相系统是不对称三相系统。第四节 电压三相不平衡.换言之，式3-20和3-21所表示的系统假好像时满足以下条件 (3-22 3-23那么该系统是对称的，反之那么是不对称的。第四节 电压三相不平衡. 将式3-22、3-23代人式3-2

44、0和3-21同时选取A相电流为参考量，记及A相电压超前于电流 电角度，即令 ，那么对称三相系统可表示为 3-243-25第四节 电压三相不平衡. 三相系统的对称性还表现为：在恣意时辰，三相电量的瞬时值之和为零，用数学公式表示就 3-26 和 3-27 三相系统又可分为平衡三相系统和不平衡三相系统。在恣意时辰，三相瞬时总功率与时间无关，这样的系统称为平衡三相系统；在恣意时辰，三相瞬时总功率是时间的函数，这样的系统称为不平衡三相系统。第四节 电压三相不平衡. 根据电工实际，系统在某一时间t吸收的总瞬时功率为三相瞬时功率之和，每一相的瞬时功率为同一时辰同相电压和电流的乘积，即 3-28 式中 总瞬时

45、功率，MVA. PA、 PB、 PCA、B、C三相瞬时功率，MVA。第四节 电压三相不平衡.将式3-20和3-21代人式3-28，经整理后得 3-28上式中第二个方括号与时间有关，普通来说，它不等于零。对于对称三相系统，将式3-22和3-23代入3-28，并计及 得 3-29第四节 电压三相不平衡. 式3-29阐明对称三相系统在恣意时辰的总瞬时功率是常数，也就是说对称三相系一致定也是平衡三相系统。对于三相系统，系统的不对称直接导致不平衡，所以不对称三相系统和不平衡三相系统在运用上不作严厉区分。 三相电压不平衡度是电能质量的重要目的之一。.二、三相不平衡度的定义 根据对称分量法，三相系统中的电量

46、可分解为正序分量、负序分量和零序分量三个对称分量。电力系统在正常运转方式下，电量的负序分量均方根值与正序分量均方根值之比定义为该电量的三相不平衡度，用符号表示，即 3-30 3-31.式中 三相电压不平衡度和三相电流不平衡度 电压正序、负序分量均方根值，；电流正序、负序分量均方根值，。 由式3-30和3-31可见，要计算三相系统的不平衡度，必需首先计算三相系统的正序和负序分量。但在实践任务中，往往只知道三相电量的数值。在不含零序分量的三相系统中，只需知道三相电量a、b、c，即可由下式求出三相不平衡度：二、三相不平衡度的定义.工程上为了估算某个不对称负荷的公共衔接点上呵斥的三相电压不平衡度，可用

47、公式3-33进展近似计算。二、三相不平衡度的定义3-32式中. (3-33)式中 负荷电流的负序分量，A； 公共衔接点的线电压均方根值，KV； 公共衔接点的三相短路容量，MVA。 式3-33只能用于间隔发电厂以及大型电机电气间隔较远的公共衔接点处三相电压不平衡度的近似计算。二、三相不平衡度的定义. 在三相对称系统中，由于在某一相上增设了单相负荷而引起的三相电压不平衡度也可按下式估算 3-34式中 单相负荷容量，MVA； 计算点的三相短路容量，MVA。二、三相不平衡度的定义.三、三相不平衡度的限值 我国国家规范GB/T 15543-1995规定：电力系统公共衔接点正常电压不平衡度允许值为2%，短

48、时不得超越4%；接于公共衔接点的每个用户，引起该点正常电压不平衡度允许值普通为1.3%。.四、三相不平衡产生的缘由 电力系统三相不平衡可以分为事故性不平衡和正常性不平衡两大类。事故性不平衡由系统中各种非对称性缺点引起。 电力系统在正常运转方式下，供电环节的不平衡或用电环节的不平衡都将导致电力系统三相不平衡。 而供电系统的不平衡主要来自于供电线路的不平衡。.五、三相不平衡的危害系统处于三相不平衡运转时，其电压、电流中含大量负序分量。由于负序分量的存在，三相不平衡对电气设备产生不良影响，详细表现如下：1感应电动机。2变压器。3换流器图3-8。4继电维护和自动安装。5线损。6计算机。.六、改善三相不

49、平衡的措施P1=5MW，减小系统三相不平衡的常用方法有如下几种：1将不对称负荷合理分布于三相中，使各相负荷尽能够平衡。设5个容量不等的单相负荷分别是P1=5MW，S2=15+j7MVA，S3=10+j2MVA，S4=20+j9MVA和S5=25+j8MVA。采用图3-9a的接线方式时，三相负荷的有功功率均为25MVA，A、B两相的无功功率同是9Mvar，与C相8Mvar的无功功率相差不大。在图3-9b中，A相负荷为20+j7MVA，B相负荷为30j11MVA，C相负荷为25j8MVA。.显然，采用图3-9a所示的负荷分配方式采用图3-9b所示的负荷分配方式更有利于系统三相平衡。六、改善三相不平

50、衡的措施P1=5MW，S2=15+j7MVA，S3=10+j2MVA，S4=20+j9MVA, S5=25+j8MVA。.2将不对称负荷分散接于不同的供电点，减小集中衔接呵斥的不平衡度过大。3将不对称负荷接于高一级电压供电。4将不对称负荷采用单独的变压器供电。5采用特殊接线的平衡变压器供电。6加装三相平衡安装。实现三相平衡的原理如图3-10所示。设ab间接有单相用电负载，见图3-10a，其导纳 。首先在该负载上并联电纳 ，使ab相等效负载呈电阻性，其等效导纳 。六、改善三相不平衡的措施.然后在bc间接入容性电纳 ，在ca间接入感性电纳 ，如图3-10b所示。 六、改善三相不平衡的措施.此时各相

51、电流为可见，三相负荷到达平衡。六、改善三相不平衡的措施.例3-1 额定电压为380V的3台单相负荷，其参数如下：负荷1：7.6KVA，负荷2：7.6KVA，负荷3：7.6KVA，试求方式1的接线时的三相电流不平衡度 。六、改善三相不平衡的措施.例3-1 额定电压为380V的3台单相负荷，其参数如下：负荷1：7.6KVA，负荷2：7.6KVA，负荷3：7.6KVA，试求不同接线方式时的三相电流不平衡度 。解：3个单相负荷共有6种不同的接线方式，如表3-5所示。以方式1为例，计算 。方式1的接线表示图见图3-11。 六、改善三相不平衡的措施. 3个负荷的等效阻抗分别为：六、改善三相不平衡的措施.设

52、 为参考相量，即令 ，那么 每个负荷上流过的额定电流为.根据基尔霍夫电流定律，线电流为由对称分量法可求出线电流中正、负序分量分别为其中， 。.于是，三相电流不平衡度为同理，可计算出其他5种接线方式下的 ，见表3-5可以看出，采用方式5的接线方式时， 最小。.表3-5 6种不同接线方式下的 .第五节 供电中断与中断可靠性一、供电可靠性的常用目的供电系统供电可靠性用一系列目的加以衡量。这些供电可靠性目的按不同电压等级分别计算，并分为主要目的和参考目的两大类。1、供电可靠性主要目的1供电可靠率RS-1。 3-35.2用户平均停电时间AIHC-1。 3-363用户平均停电次数AITC-1 3-374用

53、户平均缺点停电次数AFTC 3-38第五节 供电中断与中断可靠性.2、供电可靠性参考目的1用户平均缺点停电时间 3-392缺点停电平均继续时间 3-40第五节 供电中断与中断可靠性.3平均停电次数4缺点停电平均用户数第五节 供电中断与中断可靠性.表3-6 供电可靠率和年平均停电时间的关系第五节 供电中断与中断可靠性.第五节 供电中断与中断可靠性. 上述供电可靠性目的中的停电指长时间供电中断，即供电电压幅值为零，且继续时间超越5min或1min以上的景象。 按照供电中断的性质划分，供电中断可以分为两大类： 预安排供电中断 缺点缺点供电中断第五节 供电中断与中断可靠性.图3-12 长时间供电中断分

54、类第五节 供电中断与中断可靠性.二、供电中断的危害 导致系统频率解体和电压解体 对国民经济其他行业产生艰苦影响三、供电中断产生的缘由即提高供电可靠性的措施1设备质量缺陷；2人员误操作；3自然灾祸；4继电维护；5运转管理程度低。第五节 供电中断与中断可靠性. 除针对上述缘由而采取的提高供电可靠性的措施以外，以下措施也有利于改善系统的供电可靠性。1加强网架构造，合理分布电源及无功补偿设备。2采用自动化程度很高的系统。3各负荷的供电方式应根据负荷对供电可靠性的要求和地域供电条件确定。 1一级负荷应由两个独立电源供电。 2二级负荷应由两回线路供电。 3三级负荷对供电方式无要求。第五节 供电中断与中断可

55、靠性.一 典型的电压变动景象 为了对电力系统运转过程中能够出现的各种典型电压变动分别予以分析，通常还会根据电压变动的快慢，变动的大小，变动的频次以及继续时间的长短等特征做进一步的细化分类，常见的有以下五种：电压偏向电压动摇电压暂升、暂降短时间电压中断长时间电压中断 .第四章 电压动摇与闪变二、均方根值电压的变动特性 一个理想的供电系统其三相交流电源对称、电压均方根值恒定，并且负荷特性与系统电压程度无关。这就要求电力用户的负荷分配三相平衡，并以恒定功率汲取电能，同时也要求公共衔接电的短路容量无穷大，系统的等值电抗为零。但实践的供电电压时辰都在变化。因此，凡不坚持电压均方根值恒定不变的景象，实践电

56、压偏离系统标称电压的景象统称为电压变动。.在电学计算中，通常以电压整周期的均方根值来衡量电压的大小。在工程上当电压均方根值出现变动情况时，普通可取半个周期均方根值来计算电压。电压均方根值的离散计算公式为N 一个周期内的采样点数。 第k个点的电压瞬时值(V). 在这里特别强调“均方根值电压是由于在分析电压质量时，有时要与瞬时值电压超标的情况区别开来。电压瞬时值的改动可以用以下表达式描画 .电压变动特性U(t)特性：沿基波半个周期及其整数倍求取的电压均方根值随时间变化的函数关系.图4-1中电动机启动终了后的稳定电压均方根值与额定电压之差的为稳态电压变动值，启动过程中相邻两点极值电压之差为动态电压的

57、变动值。均方根值电压变动特性也可以用相对电压变动特性d(t)来描画，图中纵坐标在电能质量规范中，通常以标称电压的现对百分数来表示电压变动值，即 (4-3a).同理，将式中电压变动量交换为上述定义的变动值，可以分别给出相对稳态电压变动值 相对动态电压变动值 相对最大电压变动值 .均方根值电压的变动是系统运转中常出现的电压质量景象。为此，国际电工委员会相关规范规定：在低压民用电力网中，相对稳态电压变动值应不超越3%；相对动态电压变动值 超越3%的继续时间不应超越200ms；相对最大电压变动应不超越4%。 .引起电压变动常见缘由动摇性负荷配电系统本身的无功功率补偿设备投切控制，开关操作以及线路缺点等

58、许多要素有关。.第二节 电压动摇一 电压动摇的含义 电压动摇定义为电压均方根值一系列相对快速变动或延续改动的景象。其变化周期大于工频周期。 配电系统中，这种电压动摇景象有能够多次出现，变化过程能够是规那么的，不规那么的，亦或是随机的。电压动摇的图形也是多种多样的，如腾跃形，斜坡形或准稳态形等。为了便于对不同的电压动摇过程采用不同的评价方法。.在电压质量规范化任务中，将能够出现的电压动摇图形整合为四种方式：.(1)图 4-2(a)所示为周期性等幅矩形电压动摇。例如，单一阻性负荷投切引起的电压动摇。(2)图 4-2(b)所示为一系列不规那么时间间隔阶跃电压动摇。其电压动摇幅值能够相等或不等，能够为

59、正跃变。例如，多重负荷投切引起的电压动摇。(3)图 4-2(c)所示为非全跃式可明显分别的电压波.动。例如，非线性电阻负荷运转引起的电压动摇。(4)图 4-2(d)所示为一系列随机的或延续电压动摇，例如循环的或随机的功率动摇负荷引起的电压动摇。在处置工程实践问题时，上述电压动摇图形可以在处置工程实践问题时，上述电压动摇图形可以由用电设备特性推演获得，也可以利用专门的丈量仪器观测到。.为了更详细的描画电压动摇的特征，我们把一系列电压动摇中的相邻两个极值之间的变化成为一次电压动摇，其动摇大小可由式(4-3)计算得到。为了更笼统的了解电压动摇的过程，实践上可在动摇负荷的一个任务周期或规定的一段检测时

60、间内，沿时间轴对被测电压每半个周期求得一个均方根值并按时间轴顺序陈列，即可笼统的看到延续的电压动摇的包络线图形,称为电压均方根值曲.线U (t)，见图4-3 (a)。当以系统标称电压的相对百分数表示时，电压动摇随时间变化的函数转换为相对电压的变动特性d (t)。假设将图4-3 (a)中的包络线提取出来，它将表示调幅波变化曲线，如图4-3 (b)所示。 为了直观了解电压的波形变化，见图4-4 (a)表示性地给出了被察看电压瞬时值的包络线图形。为分析方便且又不失普通性，常笼统的将恒定不变的工频电压看作载波，将动摇电压看作调幅波，见图4-4 (b)中所示的虚线表示工频载波电压.峰值的平均电平线，假设