電能質(zhì)量-電壓偏差

1、電壓偏差電壓偏差電能質(zhì)量電能質(zhì)量一、電壓偏差的定義一、電壓偏差的定義 電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下，某一節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓（通常，電力系統(tǒng)的額定電壓采用標(biāo)稱(chēng)電壓去描述，對(duì)電氣設(shè)備則采用額定電壓的術(shù)語(yǔ)）之差對(duì)系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓的百分?jǐn)?shù)稱(chēng)為該節(jié)點(diǎn)的標(biāo)稱(chēng)電壓。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 電壓偏差僅僅針對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)而言。 %100UUUUNNre二、電壓偏差的限值二、電壓偏差的限值 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB123251990電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差 ：35KV及以上供電電壓的正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)標(biāo)稱(chēng)電壓的10%，如供電電壓上下偏差同號(hào)時(shí)（均為正或負(fù)），按較大的偏差絕對(duì)值作為衡量依據(jù)；10KV及以下三相供

2、電電壓允許偏差為標(biāo)稱(chēng)電壓的+7%；220V單相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱(chēng)電壓的+7%、-10%三、電壓偏差產(chǎn)生的原因三、電壓偏差產(chǎn)生的原因1 、 系 統(tǒng) 無(wú) 功 功 率 不 平 衡 是 引 起 系 統(tǒng) 電 壓 偏 離 標(biāo) 稱(chēng)值的根本原因。 系統(tǒng)無(wú)功功率不平衡意味著將有大量的無(wú)功 功率流經(jīng)供電線路和變壓器，由于線路和變壓器存在阻抗，造成線路和變壓器首末端電壓出現(xiàn)差值。無(wú)功功率不平衡越嚴(yán)重，電壓偏差越大。2、供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不合理也能導(dǎo)致電壓偏差。 供配線路輸送距離過(guò)長(zhǎng)，輸送容量過(guò)大，導(dǎo)線截面過(guò)小等因素都會(huì)加大線路的電壓損失，從而產(chǎn)生電壓偏差。為此，我國(guó)對(duì)不同電壓等級(jí)的供配電線路規(guī)定了合理的輸送距離和

3、輸送容量。四、電壓偏差過(guò)大的危害四、電壓偏差過(guò)大的危害1、對(duì)用電設(shè)備的危害所有用戶的用電設(shè)備都是按照設(shè)備的額定電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的。當(dāng)電壓偏離額定電壓較大時(shí)，用電設(shè)備的運(yùn)行性能惡化，不僅運(yùn)行效率降低，很可能會(huì)由于過(guò)電壓或過(guò)電流而損壞。 2、對(duì)電網(wǎng)的危害 系統(tǒng)運(yùn)行電壓偏低，輸電線路的功率極限大幅度降低，可能產(chǎn)生系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率崩潰，造成系統(tǒng)解列。如果電力系統(tǒng)缺乏無(wú)功電源，可能產(chǎn)生系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致電壓崩潰。頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的破壞都會(huì)造成嚴(yán)重的災(zāi)難，給電力系統(tǒng)和各行各業(yè)的生產(chǎn)以及人民生活帶來(lái)重大的損失。四、電壓偏差過(guò)大的危害四、電壓偏差過(guò)大的危害 系統(tǒng)運(yùn)行電壓過(guò)高，

4、可能使系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的絕緣受損，使帶鐵芯的設(shè)備飽和，產(chǎn)生諧波，并可能引發(fā)鐵磁諧振，同樣威脅電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。 電壓偏差不僅對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定造成威脅，而且影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電線路和變壓器的電流與運(yùn)行電壓成反比，而輸電線路和變壓器的有功損耗與電流平方成正比。因此，系統(tǒng)電壓偏低將使電網(wǎng)的有功損耗、無(wú)功功率以及電壓損失大大增加；系統(tǒng)電壓偏高，超高壓電網(wǎng)的電暈損耗加大。所有這些都使供電成本增加 。五、改善電壓偏差的措施五、改善電壓偏差的措施 保證系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓在正常水平的充分必要條件是系統(tǒng)具備充足的無(wú)功功率電源，同時(shí)采取必要的調(diào)壓手段。 1)配置充足的無(wú)功功率電源 由于高壓

5、線路和變壓器的等值電抗遠(yuǎn)大于等值電阻，變壓器和無(wú)功損耗也比有功損耗大得多，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗。 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t是盡量做到分區(qū)、分層、分變電所進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的就地平衡，并要留有足夠的事故無(wú)功功率備用容量。 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源有同步發(fā)電機(jī)，同步調(diào)相機(jī)，電容器，電抗器和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC）等；五、改善電壓偏差的措施五、改善電壓偏差的措施1、同步發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中唯一的有功功率電源，同時(shí)也是最基本的無(wú)功功率電源。發(fā)電機(jī)不僅能發(fā)出無(wú)功功率(過(guò)勵(lì))，同時(shí)也能 吸收無(wú)功功率。發(fā)電機(jī)在吸收無(wú)功功率的時(shí)候成為進(jìn)相運(yùn)動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：速度快且不需要額外的投資。 缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)

6、能力不大；發(fā)電機(jī)的進(jìn)相(欠勵(lì))運(yùn)行增大了系統(tǒng)靜態(tài)不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)使發(fā)電機(jī)的端部發(fā)熱加劇(電樞電流產(chǎn)生的磁通方向與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相同,并使端部磁通加強(qiáng),這就造成由于渦流所產(chǎn)生的端部發(fā)熱大大限制了發(fā)電機(jī)的輸出),對(duì)發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行構(gòu)成潛在危險(xiǎn)。五、改善電壓偏差的措施五、改善電壓偏差的措施2、同步調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上是不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)。改變同步調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁，可以使同步調(diào)相機(jī)工作在過(guò)勵(lì)磁或欠勵(lì)磁狀態(tài)，從而發(fā)出或吸收無(wú)功功率。他是最早采用的無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備之一。 優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)系統(tǒng)故障引起電壓下降時(shí)，可以快速動(dòng)作，輸出大量感性無(wú)功功率，起到電壓支撐的作用。 缺點(diǎn)：其本身及附屬設(shè)備的有功功率損耗大，約為額定容

7、量的2%3%；它是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，投資也大。所以同步調(diào)相機(jī)已不作為主要的無(wú)功功率調(diào)節(jié)設(shè)備五、改善電壓偏差的措施五、改善電壓偏差的措施3、電容器 作為無(wú)功功率補(bǔ)償用的電容器以并聯(lián)的方式接入電力系統(tǒng)，長(zhǎng)期以來(lái)電容器一直是電力系統(tǒng)優(yōu)先采用的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備。4、電抗器 作為吸收容性無(wú)功功率的主要設(shè)備，電抗器一般不接入220kV以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)。5、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置和靜止無(wú)功發(fā)生裝置基于電力電子半控器件的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC)和基于電力電子全控器件的靜止無(wú)功發(fā)生裝置具有動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償特性。與同步調(diào)相機(jī)一樣，他們既可向系統(tǒng)輸出無(wú)功功率，也可吸收系統(tǒng)無(wú)功功率。六、電壓偏差的調(diào)整手段六、電壓

8、偏差的調(diào)整手段（1）用發(fā)電機(jī)調(diào)壓。 優(yōu)點(diǎn)：不需要投資，且簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)。 缺點(diǎn)：如果發(fā)電機(jī)經(jīng)多級(jí)變壓供電，僅用發(fā)電機(jī)調(diào)壓，往往不能滿足負(fù)荷電壓的要求。 適用于發(fā)電機(jī)母線直饋負(fù)荷的情況，且多采用逆調(diào)壓方式；（2）改變變壓器變比調(diào)壓：就是改變變壓器匝數(shù)的比例關(guān)系，從而改變一側(cè)的電壓大小。 1）無(wú)載調(diào)壓變壓器：改變分接頭時(shí)需要停電的變壓器 不宜頻繁操作，往往只作季節(jié)性操作。適用于出線線路不長(zhǎng)、負(fù)荷變化不大的電壓調(diào)整。六、電壓偏差的調(diào)整手段六、電壓偏差的調(diào)整手段 2）有載調(diào)壓變壓器：又稱(chēng)帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器，它可以在帶負(fù)荷情況下，根據(jù)負(fù)荷大小隨時(shí)更改分接頭； 由于分接頭較多（一般為727個(gè)分接頭）、調(diào)壓范圍大

9、，因此容易滿足電壓偏差的要求。目前，其已經(jīng)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，成為保證電壓質(zhì)量的主要手段。（3）改變線路參數(shù)調(diào)壓。 電阻大于電抗的低壓電網(wǎng)減小電阻是采用增加線路導(dǎo)線的截面積來(lái)實(shí)現(xiàn)的。高壓電網(wǎng)普遍采用縮小輸電線路電抗的方法實(shí)現(xiàn)輸電線路參數(shù)的改變。 減小線路電抗的方法有如下兩種： 1）采用分裂導(dǎo)線法該方法適用于220kV及以上電壓等級(jí)輸電線路的新建和改建六、電壓偏差的調(diào)整手段六、電壓偏差的調(diào)整手段 2）串聯(lián)電容器。(在線路上串聯(lián)電容器有又稱(chēng)為串聯(lián)電容補(bǔ)償) 過(guò)補(bǔ)償：K1 ，指串聯(lián)電容完全補(bǔ)償了本線路電抗，而且還部分補(bǔ)償線路電壓器電抗（線路接在變壓器低壓側(cè)）或者高壓線路的電抗，整個(gè)線路的等值阻抗呈現(xiàn)容性。 欠補(bǔ)償： K1 ，指串聯(lián)電容器不能完全補(bǔ)償本線路電抗，整個(gè)線路的等值阻抗仍然呈現(xiàn)感性。 完全補(bǔ)償：K=1 ,指串聯(lián)電容器完全補(bǔ)償本線路電抗，這個(gè)線路等值阻抗呈現(xiàn)電阻性。(K=XC/XL)六、電壓偏差的調(diào)整手段六、電壓偏差的調(diào)整手段 1)與裝設(shè)并聯(lián)電容器相比，串聯(lián)電容補(bǔ)償法的調(diào)壓效果顯著，特別適合于電壓波動(dòng)頻繁、負(fù)荷功率因數(shù)低的場(chǎng)合。 2)以調(diào)壓為目的時(shí)，一般裝設(shè)在單端電源供電的110kV及以下電壓等級(jí)的分支線上。 3) 在低壓配電線路中，為了提高線