供配电系统电能质量课件

第九章

供配电系统电能质量重点：电能质量的提高

10/31/20221第九章

供配电系统电能质量重点：电能质量的提高10/2第一节概述电力系统的电能质量是指电压、频率和波形的质量。

电压偏移电压波动和闪变不对称度谐波频率偏差10/31/20222第一节概述电力系统的电能质量是指电第二节电压偏差及改善措施

一、电压偏差 1．定义：电压偏差指用电设备的实际端电压偏离其额定电压的百分数。

2．原因：系统滞后的无功负荷10/31/20223第二节电压偏差及改善措施 一、电

3．用电设备端子处电压偏移允许值（1）一般电动机5%，特殊情况下-10%～+5%。 （2）电梯电动机7%。（3）照明：在一般工作场所为5%；在视觉要求较高的屋内场所为-2.5%～+5%；远离变电所的小面积一般工作场所,可为-5%～+10%；应急照明、道路照明和警卫照明为-10%～+5%。 （4）其他用电设备，当无特殊要求时为5%。10/31/20224 3．用电设备端子处电压偏移允许值10/22/204．改善方法

（1）正确设计配电系统的运行方式，减少电网或变压器电压降。 （2）按照允许电压降来选择导线截面，是减少电压降、调节电压的有效措施之一。

（3）合理选择变压器，利用设备自身特性减少电压降损耗。（4）尽量使三相负载平衡。（5）对无功功率进行合理的补偿，改善功率因数。（6）电动机采用合理的起动方式。10/31/202254．改善方法10/22/2022510/31/2022610/22/20226二、调压

1.逆调压

35kV以上电网的有载调压宜实行逆调压方式。逆调压的范围宜为额定电压的0～＋5%。

逆调压方式就是负荷大时电网电压向高调，负荷小时电网电压向低调，以补偿电网的电压损失。2.常调压3.顺调压10/31/20227二、调压10/22/2022710/31/2022810/22/2022810/31/2022910/22/20229中枢点的调压方式最大负荷最小负荷逆调压调为1.05UN调为UN顺调压不低于1.025UN不高于1.075UN常调压1.05UN10/31/202210中枢点的调压方式最大负荷最小负荷逆调压调为1.05UN调为U三、变压器分接头调压

1．变压器的分接头的确定容量在6300kVA以下的变压器有三个分接头±5％、0%。容量在8000kVA以上的变压器有五个分接头，分别在±2×2.5％、0%。

10/31/202211三、变压器分接头调压10/22/202211

2.降压变压器分接头的选择计算（1）最大负荷时，变压器分接头电压——最大负荷时，变压器电压损耗；——变压器低压侧的额定电压；——变压器在最大负荷时，应选择的高压侧分接头电压；——变压器在最大负荷时，高、低压侧的电压。10/31/2022122.降压变压器分接头的选择计算——最大负荷时，变压

（2）最小负荷时，变压器分接头电压（3）正常运行时变压器分接头，取两者的平均值：10/31/202213（2）最小负荷时，变压器分接头电压（3）正常3.升压变压器分接头的选择计算10/31/2022143.升压变压器分接头的选择计算10/22/2022

4．有载调压变压器

110kV有载调压变压器的调压范围为±3×2.5％、0%，有七个分接头。

220kV有载调压变压器的调压范围为±4×2.5％、0%，有九个分接头。

10/31/2022154．有载调压变压器10/例：

某降压变电所有一变比

k=110±2×2.5%/11的变压器。归算到高压侧的阻抗为Z=2.44+j40，最大负荷为Smax=28+j14MVA，最小负荷为Smin=10+j6MVA。

最大负荷时高压母线电压为113kV，最小负荷时为115kV。

低压侧母线允许电压变化范围为10～11kV。试选择分接头。（选变压器分接头时，不计变压器的功率损耗）10/31/202216例：某降压变电所有一变比10/22/202解：一次侧二次侧U1max=113kVU2max=10kVU1min=115kVU2min=11kV

（1）高压侧提供的电压10/31/202217解：一次侧（2）选择分接头（3）取平均值（4）选最接近（计算值115.45kV）的分接头电压115.5kV，即110±5%的分接头。10/31/202218（2）选择分接头（3）取平均值（4）选最接近（计算

（5）校验

最大最小负荷时，低压母线的实际电压为即低压侧母线的电压变化在10~11kV范围内。所选择的分接头能满足调压要求。10/31/202219（5）校验

最例已知ZT=6+j120，Smax=20+j15MVA，

Smin=10+j8MVA。低压侧要求电压为10.5kV，若U1保持为110kV。试配合变压器分接头的选择。

U1U210/31/202220例已知ZT=6+j120，10/22/解：（1）求高压侧提供的电压10/31/202221解：（1）求高压侧提供的电压10/22/202221

（2）确定k

按最小负荷调压要求确定k，即选最接近得104.5kV的分接头。10/31/202222（2）确定k

按最第三节电压波动和闪变及改善措施

一、电压波动1．定义：电压在短时间内的快速变动情况，通常以电压幅度波动值和波动频率来衡量电压波动的程度。其变化速度等于或大于每秒0.2％时称为电压波动。10/31/202223第三节电压波动和闪变及改善措施10/22/2022

电压波动的范围在-5%-+5%。

2．抑制或减小电压波动的措施

（1）合理的供电方式（2）提高供电电压10/31/202224电压波动的范围在-5%-+5%。10二、电压闪变

负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时三电压升高，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不适，这种现象称为电压闪变。

10/31/202225二、电压闪变10/22/2022253．抑制或减小电压闪变的措施1）采用专线供电。

2）降低配电线路阻抗。

3)较大功率的冲击性负荷或冲击性负荷群与对电压波动、闪变敏感的负荷分别由不同的变压器供电。10/31/2022263．抑制或减小电压闪变的措施10/22/2022

第四节不对称度及改善措施

不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标，多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百分数表示。10/31/202227第四节不对称度及改善措施10/22/2022（2）改善措施1）220V或380V单相用电设备接入220V~380V三相系统时，宜使三相平衡。

2）由地区公共低压电网供电的220V照明负荷，线路电流小于或等于30A时，可采用220V单相供电；大于30A时，宜以220V~380V三相四线制供电。10/31/202228（2）改善措施10/22/202228

第五节谐波及改善措施一、正弦波形畸变率（1）n次谐波电压、电流含有率10/31/202229第五节谐波及改善措施10/22/20

（2）电压、电流总谐波畸变率

—n次谐波电压、电流的方均根值，kV，A—基波电压、电流的方均根值，kV、A10/31/202230（2）电压、电流总谐波畸变率（3）谐波电压的总平均畸变系数

——谐波电压的总平均畸变系数——变化时间，——n次谐波电压的方均根值，kV＝3s10/31/202231（3）谐波电压的总平均畸变系数—2.谐波的危害（1）使电动机、变压器等电气设备产生附加损耗，引起发热，导致绝缘损坏。（2）引起电容器组谐振和谐波电流放大，导致电容器组和电缆线路过负荷、过电压。（3）由于集肤效应和邻近效应存在，使输电线路过热。10/31/2022322.谐波的危害10/22/202232（4）电流和电压波形的畸变改变了电压或电流的变化率，影响断路器的断流容量。（5）对继电保护和自动装置产生干扰和造成误动或拒动。（6）对测量仪表，特别是感应式仪表产生计量误差。（7）造成通信干扰。10/31/202233（4）电流和电压波形的畸变改变了电压或电流的变化率3.抑制谐波的措施（1）由短路容量较大的电网供电。（2）大功率静止整流器。（3）按谐波次数装设分流滤波器。（4）装设有源滤波装置。（5）在补偿电容器回路中串联一组电抗器。（6）选用D，yn11结线组别的三相配电变压器。10/31/2022343.抑制谐波的措施10/22/202234六、频率偏差

1．定义：供电的实际频率与电网的标准频率的差值。

2．偏差允许值：频率偏差一般不超过0.25Hz。 当电网容量大于3000MW时，频率偏差不超过0.2Hz。 3．调整：增大或减小电力系统发电机有功功率。

10/31/202235六、频率偏差10/22/202235七、供电可靠性

1．定义：用全年平均供电时间占全年时间百分数表示。

2．可靠性标准：城市供电可靠率达到99.9%；大中城市中心市区供电可靠率达到99.99%。10/31/202236七、供电可靠性10/22/202236八、电子计算机供电电源的电能质量

10/31/202237八、电子计算机供电电源的电能质量10/22/202237第九章

供配电系统电能质量重点：电能质量的提高

10/31/202238第九章

供配电系统电能质量重点：电能质量的提高10/2第一节概述电力系统的电能质量是指电压、频率和波形的质量。

电压偏移电压波动和闪变不对称度谐波频率偏差10/31/202239第一节概述电力系统的电能质量是指电第二节电压偏差及改善措施

一、电压偏差 1．定义：电压偏差指用电设备的实际端电压偏离其额定电压的百分数。

2．原因：系统滞后的无功负荷10/31/202240第二节电压偏差及改善措施 一、电

3．用电设备端子处电压偏移允许值（1）一般电动机5%，特殊情况下-10%～+5%。 （2）电梯电动机7%。（3）照明：在一般工作场所为5%；在视觉要求较高的屋内场所为-2.5%～+5%；远离变电所的小面积一般工作场所,可为-5%～+10%；应急照明、道路照明和警卫照明为-10%～+5%。 （4）其他用电设备，当无特殊要求时为5%。10/31/202241 3．用电设备端子处电压偏移允许值10/22/204．改善方法

（1）正确设计配电系统的运行方式，减少电网或变压器电压降。 （2）按照允许电压降来选择导线截面，是减少电压降、调节电压的有效措施之一。

（3）合理选择变压器，利用设备自身特性减少电压降损耗。（4）尽量使三相负载平衡。（5）对无功功率进行合理的补偿，改善功率因数。（6）电动机采用合理的起动方式。10/31/2022424．改善方法10/22/2022510/31/20224310/22/20226二、调压

1.逆调压

35kV以上电网的有载调压宜实行逆调压方式。逆调压的范围宜为额定电压的0～＋5%。

逆调压方式就是负荷大时电网电压向高调，负荷小时电网电压向低调，以补偿电网的电压损失。2.常调压3.顺调压10/31/202244二、调压10/22/2022710/31/20224510/22/2022810/31/20224610/22/20229中枢点的调压方式最大负荷最小负荷逆调压调为1.05UN调为UN顺调压不低于1.025UN不高于1.075UN常调压1.05UN10/31/202247中枢点的调压方式最大负荷最小负荷逆调压调为1.05UN调为U三、变压器分接头调压

1．变压器的分接头的确定容量在6300kVA以下的变压器有三个分接头±5％、0%。容量在8000kVA以上的变压器有五个分接头，分别在±2×2.5％、0%。

10/31/202248三、变压器分接头调压10/22/202211

2.降压变压器分接头的选择计算（1）最大负荷时，变压器分接头电压——最大负荷时，变压器电压损耗；——变压器低压侧的额定电压；——变压器在最大负荷时，应选择的高压侧分接头电压；——变压器在最大负荷时，高、低压侧的电压。10/31/2022492.降压变压器分接头的选择计算——最大负荷时，变压

（2）最小负荷时，变压器分接头电压（3）正常运行时变压器分接头，取两者的平均值：10/31/202250（2）最小负荷时，变压器分接头电压（3）正常3.升压变压器分接头的选择计算10/31/2022513.升压变压器分接头的选择计算10/22/2022

4．有载调压变压器

110kV有载调压变压器的调压范围为±3×2.5％、0%，有七个分接头。

220kV有载调压变压器的调压范围为±4×2.5％、0%，有九个分接头。

10/31/2022524．有载调压变压器10/例：

某降压变电所有一变比

k=110±2×2.5%/11的变压器。归算到高压侧的阻抗为Z=2.44+j40，最大负荷为Smax=28+j14MVA，最小负荷为Smin=10+j6MVA。

最大负荷时高压母线电压为113kV，最小负荷时为115kV。

低压侧母线允许电压变化范围为10～11kV。试选择分接头。（选变压器分接头时，不计变压器的功率损耗）10/31/202253例：某降压变电所有一变比10/22/202解：一次侧二次侧U1max=113kVU2max=10kVU1min=115kVU2min=11kV

（1）高压侧提供的电压10/31/202254解：一次侧（2）选择分接头（3）取平均值（4）选最接近（计算值115.45kV）的分接头电压115.5kV，即110±5%的分接头。10/31/202255（2）选择分接头（3）取平均值（4）选最接近（计算

（5）校验

最大最小负荷时，低压母线的实际电压为即低压侧母线的电压变化在10~11kV范围内。所选择的分接头能满足调压要求。10/31/202256（5）校验

最例已知ZT=6+j120，Smax=20+j15MVA，

Smin=10+j8MVA。低压侧要求电压为10.5kV，若U1保持为110kV。试配合变压器分接头的选择。

U1U210/31/202257例已知ZT=6+j120，10/22/解：（1）求高压侧提供的电压10/31/202258解：（1）求高压侧提供的电压10/22/202221

（2）确定k

按最小负荷调压要求确定k，即选最接近得104.5kV的分接头。10/31/202259（2）确定k

按最第三节电压波动和闪变及改善措施

一、电压波动1．定义：电压在短时间内的快速变动情况，通常以电压幅度波动值和波动频率来衡量电压波动的程度。其变化速度等于或大于每秒0.2％时称为电压波动。10/31/202260第三节电压波动和闪变及改善措施10/22/2022

电压波动的范围在-5%-+5%。

2．抑制或减小电压波动的措施

（1）合理的供电方式（2）提高供电电压10/31/202261电压波动的范围在-5%-+5%。10二、电压闪变

负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时三电压升高，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不适，这种现象称为电压闪变。

10/31/202262二、电压闪变10/22/2022253．抑制或减小电压闪变的措施1）采用专线供电。

2）降低配电线路阻抗。

3)较大功率的冲击性负荷或冲击性负荷群与对电压波动、闪变敏感的负荷分别由不同的变压器供电。10/31/2022633．抑制或减小电压闪变的措施10/22/2022

第四节不对称度及改善措施

不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标，多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百分数表示。10/31/202264第四节不对称度及改善措施10/22/2022（2）改善措施1）220V或380V单相用电设备接入220V~380V三相系统时，宜使三相平衡。

2）由地区公共低压电网供电的220V照明负荷，线路电流小于或等于30A时，可采用220V单相供电；大于30A时，宜以220V~380V三相四线制供电。10/31/202265（2）改善措施10/22/202228

第五节谐波及改善措施一、正弦波形畸变率（1）n次谐波电压、电流含有率10/31/202266第五节谐波及改善措施10/22/20

（2）电压、电流总谐波畸变率

—n次谐波电压、电流的方均根值，kV，A—基波电压、电流的方均根值，kV、A10/31/202267