工厂供电 第六章 供电系统的电能质量与无功补偿

第六章供电系统的电能质量与无功补偿工厂供电第六章供电系统的电能质量与无功补偿一、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。理想的电能质量：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。第六章供电系统的电能质量与无功补偿电能质量扰动的分类：暂态扰动

通常指持续时间不超过3个周波的扰动。分为脉冲型和振荡型两种。短期电压变化

电压跌落、电压突升和短暂断电。长期电压变化

电压幅值长期偏离其额定值；包括电压偏差和持续断电。电压波动

电压幅值周期性下降和上升。第六章供电系统的电能质量与无功补偿电能质量扰动的分类：波形畸变

包括电力谐波、电压缺口、直流偏置和宽带噪音；三相不平衡

供电电源的三相电压不对称或负荷三相电流不对称，即三相幅值不等或相角差不等于1200。频率变化基波频率偏离其额定频率，包括频率偏差和频率波动，典型的频率波动周期为10s之内。第六章供电系统的电能质量与无功补偿影响电压质量的主要因素：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。第六章供电系统的电能质量与无功补偿主要讨论的电能质量问题：电压偏差及调节；电压波动和闪变及其抑制；电力谐波及其抑制；供电系统的三相不平衡；供电系统的无功功率补偿；第六章供电系统的电能质量与无功补偿二、电压偏差及其调节

1、电压偏差及其限值电压偏差是指电网由于电力负荷的变化或运行方式的改变，使系统中某点的实际电压偏离额定电压。偏离的幅度定义为电压偏差。电压偏差表示为：产生电压偏差的根本原因系统中的电压损失第六章供电系统的电能质量与无功补偿

国标规定，供电部门与用户的产权分界处或供用电协议规定的电能计量点的最大允许电压偏差应不超过：

UN≥35kV

电压正、负偏差绝对值之和为10％

UN≤10kV

7％

220V单相供电电压+7％，-10％第六章供电系统的电能质量与无功补偿2、电压偏差的调节

调节电压的目的是要在正常运行条件下，保持供电系统中各用电设备的端电压偏差不超过规定值。

电压调节的方式通常选择电网的电压中枢点（发电厂、区域变电所或用户总降压变电所）作为电压调节点，对其电压进行监视和调节。中枢点调压方式有常调压和逆调压两种。常调压无论负荷怎样变化，维持中枢点电压恒定。逆调压最大负荷时，升高中枢点电压；最小负荷时，降低中枢点电压。第六章供电系统的电能质量与无功补偿电压调节的方法对于用户供电系统，电压偏差调节主要从降低线路电压损失和调整变压器分接头两方面入手。

合理设计供电系统，减小线路电压损失高压深入负荷中心供电；配电变压器分散设置到用电中心；按允许电压损失选择导线截面；用电缆替代架空线路；设置无功补偿装置等。第六章供电系统的电能质量与无功补偿三、电压波动和闪变及其抑制

1、定义

电压波动：电网电压幅值（或半周波方均根值）的连续快速变化。

将电网电压每半周波的方均根值按时间序列排列，其包络线即为电压波动波形;

第六章供电系统的电能质量与无功补偿t1~t2和t2~t3各为一次电压变动;t6~t7间的电压变化()不计为电压变动；t4~t5间的电压同方向变化间隔小于30ms,计为一次变动。第六章供电系统的电能质量与无功补偿电压闪变:照明用白炽灯对电压波动特别敏感，电压波动使灯光闪烁，刺激眼睛，干扰人们的正常工作，电压波动的这种效应称为电压闪变。2、电压波动和闪变的估算波动负荷引起的电压波动和闪变通常以实测结果作为评价的依据。但在设计的初始阶段，电压波动和闪变可按方法估算。第六章供电系统的电能质量与无功补偿减小电压波动和闪变的措施提高供电系统短路容量(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。减小波动负荷的无功功率变化量(1)改善工艺，减小负荷波动。(2)改变波动负荷供电回路参数（如串电抗器等）。(3)采用动态无功功率补偿装置（SVC）。第六章供电系统的电能质量与无功补偿四、电力谐波及其抑制

1.谐波:国际上现在公认的谐波定义为:谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。

在供电系统中，除整数次谐波外，还存在有谐间波。谐间波是指那些频率不是基波频率整数倍的谐波分量。在电力系统谐波中，谐间波的成分较小。第六章供电系统的电能质量与无功补偿2）谐波发生源

具有铁磁饱和特性的设备（变压器、电抗器）；具有电弧特性的设备（交流电弧炉、弧焊设备）；各种电力电子设备（变流装置、电力机车、家用电器）；电力系统：包含的能产生谐波电流的非线性元件电力负荷：电力系统谐波更主要的来源是各种非线性负荷用户。第六章供电系统的电能质量与无功补偿3）谐波危害产生谐波附加损耗，使设备过热以及谐波过电压加速设备绝缘老化等并联电容器与系统等效电抗可能在某次谐波附近发生并联谐振，导致谐波电压和谐波电流的严重放大引起继电保护和自动装置误动作影响电能计量精度影响通信质量第六章供电系统的电能质量与无功补偿4.谐波的抑制首先应考虑采用新技术或新装置，尽量减小谐波源设备的谐波发生量。减小谐波源设备谐波发生量的主要方法有：增加整流装置的相数采用PWM整流器改变供电系统的运行方式如果谐波仍然超标，应装设滤波器。第六章供电系统的电能质量与无功补偿五、供电系统的三相不平衡1.三相不平衡的概念与危害在三相正弦系统中，当三相相量间幅值不等或相位差不为120

时，称三相不对称或三相不平衡。原因：三相负荷不对称所引起。危害：1）感应电动机：降低输出转矩产生负序电流

2）变压器：不能充分利用

3)变流装置：产生非特征谐波

4）增大线路中功耗第六章供电系统的电能质量与无功补偿解决途径合理分配和布局单相用电负荷；采取补偿装置，补偿系统中的不平衡负荷。第六章供电系统的电能质量与无功补偿六、供电系统的无功功率补偿1.无功功率与功率因数1）无功功率无功功率定义为电路中电感元件和电容元件在一个工频周期中所吸收的最大功率

U、I

——分别为三相线电压和电流的有效值特征：感性无功功率与容性无功功率可以互补分类：基波正序无功功率、基波负序无功功率、各次谐波的无功功率。第六章供电系统的电能质量与无功补偿2、无功补偿的意义与途径无功功率低下的影响：（1）增大输电线路中的电流，产生额外的电能损耗（2）增大系统供电容量，降低了线路和变压器的利用率（3）增大了线路电压降，降低了电网的电压质量第六章供电系统的电能质量与无功补偿2、无功补偿的意义与途径无功补偿意义：（1）节能降耗（2）降低供电系统的投资费用（3）调节和稳定电压无功补偿途径：（1）提高用电设备的自然功率因数（2）就近装设无功补偿装置第六章供电系统的电能质量与无功补偿3、无功补偿的方式

按照无功补偿容量的调节方式分为动态补偿和静态补偿。按照无功补偿装置的安装地点分为就地补偿和集中补偿。4、无功补偿容量的确定补偿容量的估算方法：（1）按提高功率因数确定补偿容量（2）按抑制电压波动和闪变确定补偿容量（3）按调整运行电压来确定补偿容量

第七章供电系统变电所的自动化工厂供电第七章供电系统变电所的自动化一、概述在传统的供电系统变电所中，大都采用机电式的继电保护装置。用仪表屏、操作屏及中央信号系统等二次设备对运行状态进行监控。这种配置，结构复杂，信息采样重复，资源不能共享，维护工作量大。随着计算机技术和控制技术的发展，这种配置对供电系统中的正常操作，故障判断和事故处理等主要工作，由于不具备数据处理功能，对运行设备出现的异常状态难以早期发现，也不便于和计算机联网、通信。因此，整个变电所的自动化程度受到限制。第七章供电系统变电所的自动化

变电所的自动化系统就是将变电所的二次设备（继电保护装置、控制装置、测量装置、信号装置）通过计算机网络和现代通信技术综合集成为一体，具有微机保护，数据、信号采集与测量，运行监视，远方控制，打印记录，故障录波与测距，信息储存与分析，自诊断，与调度所通信以及接收、处理和传送来自线路需经变电所传送的信号等功能。第七章供电系统变电所的自动化二、变电所自动化系统的基本功能：

监视控制功能：包括变电所模拟量、状态量、脉冲量的数据采集，时间顺序记录，故障录波，谐波监测与分析，变电站操作控制，人机联系，变电所内通信以及与上级调度通信的全部功能。

微机继电保护功能：包括线路保护、电力变压器保护、母线保护、电容器保护、用电设备的保护等。

自动控制装置的功能：具有保证安全、可靠供电和提