供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量課件

第九章

供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量重點(diǎn)：電能質(zhì)量的提高

10/31/20221第九章

供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量重點(diǎn)：電能質(zhì)量的提高10/2第一節(jié)概述電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量是指電壓、頻率和波形的質(zhì)量。

電壓偏移電壓波動(dòng)和閃變不對(duì)稱度諧波頻率偏差10/31/20222第一節(jié)概述電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量是指電第二節(jié)電壓偏差及改善措施

一、電壓偏差 1．定義：電壓偏差指用電設(shè)備的實(shí)際端電壓偏離其額定電壓的百分?jǐn)?shù)。

2．原因：系統(tǒng)滯后的無(wú)功負(fù)荷10/31/20223第二節(jié)電壓偏差及改善措施 一、電

3．用電設(shè)備端子處電壓偏移允許值（1）一般電動(dòng)機(jī)5%，特殊情況下-10%～+5%。 （2）電梯電動(dòng)機(jī)7%。（3）照明：在一般工作場(chǎng)所為5%；在視覺要求較高的屋內(nèi)場(chǎng)所為-2.5%～+5%；遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場(chǎng)所,可為-5%～+10%；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明為-10%～+5%。 （4）其他用電設(shè)備，當(dāng)無(wú)特殊要求時(shí)為5%。10/31/20224 3．用電設(shè)備端子處電壓偏移允許值10/22/204．改善方法

（1）正確設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，減少電網(wǎng)或變壓器電壓降。 （2）按照允許電壓降來(lái)選擇導(dǎo)線截面，是減少電壓降、調(diào)節(jié)電壓的有效措施之一。

（3）合理選擇變壓器，利用設(shè)備自身特性減少電壓降損耗。（4）盡量使三相負(fù)載平衡。（5）對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行合理的補(bǔ)償，改善功率因數(shù)。（6）電動(dòng)機(jī)采用合理的起動(dòng)方式。10/31/202254．改善方法10/22/2022510/31/2022610/22/20226二、調(diào)壓

1.逆調(diào)壓

35kV以上電網(wǎng)的有載調(diào)壓宜實(shí)行逆調(diào)壓方式。逆調(diào)壓的范圍宜為額定電壓的0～＋5%。

逆調(diào)壓方式就是負(fù)荷大時(shí)電網(wǎng)電壓向高調(diào)，負(fù)荷小時(shí)電網(wǎng)電壓向低調(diào)，以補(bǔ)償電網(wǎng)的電壓損失。2.常調(diào)壓3.順調(diào)壓10/31/20227二、調(diào)壓10/22/2022710/31/2022810/22/2022810/31/2022910/22/20229中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式最大負(fù)荷最小負(fù)荷逆調(diào)壓調(diào)為1.05UN調(diào)為UN順調(diào)壓不低于1.025UN不高于1.075UN常調(diào)壓1.05UN10/31/202210中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式最大負(fù)荷最小負(fù)荷逆調(diào)壓調(diào)為1.05UN調(diào)為U三、變壓器分接頭調(diào)壓

1．變壓器的分接頭的確定容量在6300kVA以下的變壓器有三個(gè)分接頭±5％、0%。容量在8000kVA以上的變壓器有五個(gè)分接頭，分別在±2×2.5％、0%。

10/31/202211三、變壓器分接頭調(diào)壓10/22/202211

2.降壓變壓器分接頭的選擇計(jì)算（1）最大負(fù)荷時(shí)，變壓器分接頭電壓——最大負(fù)荷時(shí)，變壓器電壓損耗；——變壓器低壓側(cè)的額定電壓；——變壓器在最大負(fù)荷時(shí)，應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓；——變壓器在最大負(fù)荷時(shí)，高、低壓側(cè)的電壓。10/31/2022122.降壓變壓器分接頭的選擇計(jì)算——最大負(fù)荷時(shí)，變壓

（2）最小負(fù)荷時(shí)，變壓器分接頭電壓（3）正常運(yùn)行時(shí)變壓器分接頭，取兩者的平均值：10/31/202213（2）最小負(fù)荷時(shí)，變壓器分接頭電壓（3）正常3.升壓變壓器分接頭的選擇計(jì)算10/31/2022143.升壓變壓器分接頭的選擇計(jì)算10/22/2022

4．有載調(diào)壓變壓器

110kV有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓范圍為±3×2.5％、0%，有七個(gè)分接頭。

220kV有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓范圍為±4×2.5％、0%，有九個(gè)分接頭。

10/31/2022154．有載調(diào)壓變壓器10/例：

某降壓變電所有一變比

k=110±2×2.5%/11的變壓器。歸算到高壓側(cè)的阻抗為Z=2.44+j40，最大負(fù)荷為Smax=28+j14MVA，最小負(fù)荷為Smin=10+j6MVA。

最大負(fù)荷時(shí)高壓母線電壓為113kV，最小負(fù)荷時(shí)為115kV。

低壓側(cè)母線允許電壓變化范圍為10～11kV。試選擇分接頭。（選變壓器分接頭時(shí)，不計(jì)變壓器的功率損耗）10/31/202216例：某降壓變電所有一變比10/22/202解：一次側(cè)二次側(cè)U1max=113kVU2max=10kVU1min=115kVU2min=11kV

（1）高壓側(cè)提供的電壓10/31/202217解：一次側(cè)（2）選擇分接頭（3）取平均值（4）選最接近（計(jì)算值115.45kV）的分接頭電壓115.5kV，即110±5%的分接頭。10/31/202218（2）選擇分接頭（3）取平均值（4）選最接近（計(jì)算

（5）校驗(yàn)

最大最小負(fù)荷時(shí)，低壓母線的實(shí)際電壓為即低壓側(cè)母線的電壓變化在10~11kV范圍內(nèi)。所選擇的分接頭能滿足調(diào)壓要求。10/31/202219（5）校驗(yàn)

最例已知ZT=6+j120，Smax=20+j15MVA，

Smin=10+j8MVA。低壓側(cè)要求電壓為10.5kV，若U1保持為110kV。試配合變壓器分接頭的選擇。

U1U210/31/202220例已知ZT=6+j120，10/22/解：（1）求高壓側(cè)提供的電壓10/31/202221解：（1）求高壓側(cè)提供的電壓10/22/202221

（2）確定k

按最小負(fù)荷調(diào)壓要求確定k，即選最接近得104.5kV的分接頭。10/31/202222（2）確定k

按最第三節(jié)電壓波動(dòng)和閃變及改善措施

一、電壓波動(dòng)1．定義：電壓在短時(shí)間內(nèi)的快速變動(dòng)情況，通常以電壓幅度波動(dòng)值和波動(dòng)頻率來(lái)衡量電壓波動(dòng)的程度。其變化速度等于或大于每秒0.2％時(shí)稱為電壓波動(dòng)。10/31/202223第三節(jié)電壓波動(dòng)和閃變及改善措施10/22/2022

電壓波動(dòng)的范圍在-5%-+5%。

2．抑制或減小電壓波動(dòng)的措施

（1）合理的供電方式（2）提高供電電壓10/31/202224電壓波動(dòng)的范圍在-5%-+5%。10二、電壓閃變

負(fù)荷急劇的波動(dòng)造成供配電系統(tǒng)瞬時(shí)三電壓升高，照度隨之急劇變化，使人眼對(duì)燈閃感到不適，這種現(xiàn)象稱為電壓閃變。

10/31/202225二、電壓閃變10/22/2022253．抑制或減小電壓閃變的措施1）采用專線供電。

2）降低配電線路阻抗。

3)較大功率的沖擊性負(fù)荷或沖擊性負(fù)荷群與對(duì)電壓波動(dòng)、閃變敏感的負(fù)荷分別由不同的變壓器供電。10/31/2022263．抑制或減小電壓閃變的措施10/22/2022

第四節(jié)不對(duì)稱度及改善措施

不對(duì)稱度是衡量多相負(fù)荷平衡狀態(tài)的指標(biāo)，多相系統(tǒng)的電壓負(fù)序分量與電壓正序分量之比值稱為電壓的不對(duì)稱度，電流負(fù)序分量與電流正序分量之比值稱為電流的不對(duì)稱度，均以百分?jǐn)?shù)表示。10/31/202227第四節(jié)不對(duì)稱度及改善措施10/22/2022（2）改善措施1）220V或380V單相用電設(shè)備接入220V~380V三相系統(tǒng)時(shí)，宜使三相平衡。

2）由地區(qū)公共低壓電網(wǎng)供電的220V照明負(fù)荷，線路電流小于或等于30A時(shí)，可采用220V單相供電；大于30A時(shí)，宜以220V~380V三相四線制供電。10/31/202228（2）改善措施10/22/202228

第五節(jié)諧波及改善措施一、正弦波形畸變率（1）n次諧波電壓、電流含有率10/31/202229第五節(jié)諧波及改善措施10/22/20

（2）電壓、電流總諧波畸變率

—n次諧波電壓、電流的方均根值，kV，A—基波電壓、電流的方均根值，kV、A10/31/202230（2）電壓、電流總諧波畸變率（3）諧波電壓的總平均畸變系數(shù)

——諧波電壓的總平均畸變系數(shù)——變化時(shí)間，——n次諧波電壓的方均根值，kV＝3s10/31/202231（3）諧波電壓的總平均畸變系數(shù)—2.諧波的危害（1）使電動(dòng)機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備產(chǎn)生附加損耗，引起發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣損壞。（2）引起電容器組諧振和諧波電流放大，導(dǎo)致電容器組和電纜線路過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓。（3）由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)存在，使輸電線路過(guò)熱。10/31/2022322.諧波的危害10/22/202232（4）電流和電壓波形的畸變改變了電壓或電流的變化率，影響斷路器的斷流容量。（5）對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置產(chǎn)生干擾和造成誤動(dòng)或拒動(dòng)。（6）對(duì)測(cè)量?jī)x表，特別是感應(yīng)式儀表產(chǎn)生計(jì)量誤差。（7）造成通信干擾。10/31/202233（4）電流和電壓波形的畸變改變了電壓或電流的變化率3.抑制諧波的措施（1）由短路容量較大的電網(wǎng)供電。（2）大功率靜止整流器。（3）按諧波次數(shù)裝設(shè)分流濾波器。（4）裝設(shè)有源濾波裝置。（5）在補(bǔ)償電容器回路中串聯(lián)一組電抗器。（6）選用D，yn11結(jié)線組別的三相配電變壓器。10/31/2022343.抑制諧波的措施10/22/202234六、頻率偏差

1．定義：供電的實(shí)際頻率與電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率的差值。

2．偏差允許值：頻率偏差一般不超過(guò)0.25Hz。 當(dāng)電網(wǎng)容量大于3000MW時(shí)，頻率偏差不超過(guò)0.2Hz。 3．調(diào)整：增大或減小電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)有功功率。

10/31/202235六、頻率偏差10/22/202235七、供電可靠性

1．定義：用全年平均供電時(shí)間占全年時(shí)間百分?jǐn)?shù)表示。

2．可靠性標(biāo)準(zhǔn)：城市供電可靠率達(dá)到99.9%；大中城市中心市區(qū)供電可靠率達(dá)到99.99%。10/31/202236七、供電可靠性10/22/202236八、電子計(jì)算機(jī)供電電源的電能質(zhì)量

10/31/202237八、電子計(jì)算機(jī)供電電源的電能質(zhì)量10/22/202237第九章

供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量重點(diǎn)：電能質(zhì)量的提高

10/31/202238第九章

供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量重點(diǎn)：電能質(zhì)量的提高10/2第一節(jié)概述電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量是指電壓、頻率和波形的質(zhì)量。

電壓偏移電壓波動(dòng)和閃變不對(duì)稱度諧波頻率偏差10/31/202239第一節(jié)概述電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量是指電第二節(jié)電壓偏差及改善措施

一、電壓偏差 1．定義：電壓偏差指用電設(shè)備的實(shí)際端電壓偏離其額定電壓的百分?jǐn)?shù)。

2．原因：系統(tǒng)滯后的無(wú)功負(fù)荷10/31/202240第二節(jié)電壓偏差及改善措施 一、電

3．用電設(shè)備端子處電壓偏移允許值（1）一般電動(dòng)機(jī)5%，特殊情況下-10%～+5%。 （2）電梯電動(dòng)機(jī)7%。（3）照明：在一般工作場(chǎng)所為5%；在視覺要求較高的屋內(nèi)場(chǎng)所為-2.5%～+5%；遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場(chǎng)所,可為-5%～+10%；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明為-10%～+5%。 （4）其他用電設(shè)備，當(dāng)無(wú)特殊要求時(shí)為5%。10/31/202241 3．用電設(shè)備端子處電壓偏移允許值10/22/204．改善方法

（1）正確設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，減少電網(wǎng)或變壓器電壓降。 （2）按照允許電壓降來(lái)選擇導(dǎo)線截面，是減少電壓降、調(diào)節(jié)電壓的有效措施之一。

（3）合理選擇變壓器，利用設(shè)備自身特性減少電壓降損耗。（4）盡量使三相負(fù)載平衡。（5）對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行合理的補(bǔ)償，改善功率因數(shù)。（6）電動(dòng)機(jī)采用合理的起動(dòng)方式。10/31/2022424．改善方法10/22/2022510/31/20224310/22/20226二、調(diào)壓

1.逆調(diào)壓

35kV以上電網(wǎng)的有載調(diào)壓宜實(shí)行逆調(diào)壓方式。逆調(diào)壓的范圍宜為額定電壓的0～＋5%。

逆調(diào)壓方式就是負(fù)荷大時(shí)電網(wǎng)電壓向高調(diào)，負(fù)荷小時(shí)電網(wǎng)電壓向低調(diào)，以補(bǔ)償電網(wǎng)的電壓損失。2.常調(diào)壓3.順調(diào)壓10/31/202244二、調(diào)壓10/22/2022710/31/20224510/22/2022810/31/20224610/22/20229中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式最大負(fù)荷最小負(fù)荷逆調(diào)壓調(diào)為1.05UN調(diào)為UN順調(diào)壓不低于1.025UN不高于1.075UN常調(diào)壓1.05UN10/31/202247中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式最大負(fù)荷最小負(fù)荷逆調(diào)壓調(diào)為1.05UN調(diào)為U三、變壓器分接頭調(diào)壓

1．變壓器的分接頭的確定容量在6300kVA以下的變壓器有三個(gè)分接頭±5％、0%。容量在8000kVA以上的變壓器有五個(gè)分接頭，分別在±2×2.5％、0%。

10/31/202248三、變壓器分接頭調(diào)壓10/22/202211

2.降壓變壓器分接頭的選擇計(jì)算（1）最大負(fù)荷時(shí)，變壓器分接頭電壓——最大負(fù)荷時(shí)，變壓器電壓損耗；——變壓器低壓側(cè)的額定電壓；——變壓器在最大負(fù)荷時(shí)，應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓；——變壓器在最大負(fù)荷時(shí)，高、低壓側(cè)的電壓。10/31/2022492.降壓變壓器分接頭的選擇計(jì)算——最大負(fù)荷時(shí)，變壓

（2）最小負(fù)荷時(shí)，變壓器分接頭電壓（3）正常運(yùn)行時(shí)變壓器分接頭，取兩者的平均值：10/31/202250（2）最小負(fù)荷時(shí)，變壓器分接頭電壓（3）正常3.升壓變壓器分接頭的選擇計(jì)算10/31/2022513.升壓變壓器分接頭的選擇計(jì)算10/22/2022

4．有載調(diào)壓變壓器

110kV有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓范圍為±3×2.5％、0%，有七個(gè)分接頭。

220kV有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓范圍為±4×2.5％、0%，有九個(gè)分接頭。

10/31/2022524．有載調(diào)壓變壓器10/例：

某降壓變電所有一變比

k=110±2×2.5%/11的變壓器。歸算到高壓側(cè)的阻抗為Z=2.44+j40，最大負(fù)荷為Smax=28+j14MVA，最小負(fù)荷為Smin=10+j6MVA。

最大負(fù)荷時(shí)高壓母線電壓為113kV，最小負(fù)荷時(shí)為115kV。

低壓側(cè)母線允許電壓變化范圍為10～11kV。試選擇分接頭。（選變壓器分接頭時(shí)，不計(jì)變壓器的功率損耗）10/31/202253例：某降壓變電所有一變比10/22/202解：一次側(cè)二次側(cè)U1max=113kVU2max=10kVU1min=115kVU2min=11kV

（1）高壓側(cè)提供的電壓10/31/202254解：一次側(cè)（2）選擇分接頭（3）取平均值（4）選最接近（計(jì)算值115.45kV）的分接頭電壓115.5kV，即110±5%的分接頭。10/31/202255（2）選擇分接頭（3）取平均值（4）選最接近（計(jì)算

（5）校驗(yàn)

最大最小負(fù)荷時(shí)，低壓母線的實(shí)際電壓為即低壓側(cè)母線的電壓變化在10~11kV范圍內(nèi)。所選擇的分接頭能滿足調(diào)壓要求。10/31/202256（5）校驗(yàn)

最例已知ZT=6+j120，Smax=20+j15MVA，

Smin=10+j8MVA。低壓側(cè)要求電壓為10.5kV，若U1保持為110kV。試配合變壓器分接頭的選擇。

U1U210/31/202257例已知ZT=6+j120，10/22/解：（1）求高壓側(cè)提供的電壓10/31/202258解：（1）求高壓側(cè)提供的電壓10/22/202221

（2）確定k

按最小負(fù)荷調(diào)壓要求確定k，即選最接近得104.5kV的分接頭。10/31/202259（2）確定k

按最第三節(jié)電壓波動(dòng)和閃變及改善措施

一、電壓波動(dòng)1．定義：電壓在短時(shí)間內(nèi)的快速變動(dòng)情況，通常以電壓幅度波動(dòng)值和波動(dòng)頻率來(lái)衡量電壓波動(dòng)的程度。其變化速度等于或大于每秒0.2％時(shí)稱為電壓波動(dòng)。10/31/202260第三節(jié)電壓波動(dòng)和閃變及改善措施10/22/2022

電壓波動(dòng)的范圍在-5%-+5%。

2．抑制或減小電壓波動(dòng)的措施

（1）合理的供電方式（2）提高供電電壓10/31/202261電壓波動(dòng)的范圍在-5%-+5%。10二、電壓閃變

負(fù)荷急劇的波動(dòng)造成供配電系統(tǒng)瞬時(shí)三電壓升高，照度隨之急劇變化，使人眼對(duì)燈閃感到不適，這種現(xiàn)象稱為電壓閃變。

10/31/202262二、電壓閃變10/22/2022253．抑制或減小電壓閃變的措施1）采用專線供電。

2）降低配電線路阻抗。

3)較大功率的沖擊性負(fù)荷或沖擊性負(fù)荷群與對(duì)電壓波動(dòng)、閃變敏感的負(fù)荷分別由不同的變壓器供電。10/31/2022633．抑制或減小電壓閃變的措施10/22/2022

第四節(jié)不對(duì)稱度及改善措施

不對(duì)稱度是衡量多相負(fù)荷平衡狀態(tài)的指標(biāo)，多相系統(tǒng)的電壓負(fù)序分量與電壓正序分量之比值稱為電壓的不對(duì)稱度，電流負(fù)序分量與電流正序分量之比值稱為電流的不對(duì)稱度，均以百分?jǐn)?shù)表示。10/31/202264第四節(jié)不對(duì)稱度及改善措施10/22/2022（2）改善措施1）220V或380V單相用電設(shè)備接入220V~380V三相系統(tǒng)時(shí)，宜使三相平衡。

2）由地區(qū)公共低壓電網(wǎng)供電的220V照明負(fù)荷，線路電流小于或等于30A時(shí)，可采用220V單相供電；大于30A時(shí)，宜以220V~380V三相四線制供電。10/31/202265（2）改善措施10/22/202228

第五節(jié)諧波及改善措施一、正弦波形畸變率（1）n次諧波電壓、電流含有率10/31/202266第五節(jié)諧波及改善措施10/22/20

（2）電壓、電流總諧波畸變率

—n次諧波電壓、電流的方均根值，kV，A—基波電壓、電流的方均根值，kV、A10/31/202267