传统电能质量分析与改善措施..ppt

2018/6/14
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传统电能质量分析与改善措施
1 概述
20世纪70 年代以前,电力系统中使用电子计算机进行控制的设备和电子装置的数量不多,非线形负荷和冲击性负荷占系统负荷的比例很小,电压偏差、频率偏差、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容。
电力系统中的电气设备是按额定电压和额定频率设计、制造的设备的运行性能最优、效率最高,反之,---

本章主要内容:
电压偏差、频率偏差、电压三相不平衡和供电可靠性的概念、产生的原因、相关的国家标准以及改善这些电能质量指标的常规方法。
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2 供电电压偏差
一、电压偏差的定义
电压变动---电压的均方根值偏离额定值的现象称为电压变动,
电压偏差---仅仅针对电力系统正常运行状态而言。电力系统在正常运行方式下,机组或负荷的投切所引起的系统电压偏差并不大,其绝对值不大于标称电压的10%。电压偏差强调的是实际电压偏离系统标称电压的数值,与偏差持续的时间无关。
过电压和欠电压---既可能出现在电力系统正常运行方式,也可能出现在电力系统非正常运行方式,如故障状态等。过电压和欠电压强调实际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% ,并且持续时间超过1min 。
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二、电压偏差的限值
⑴ 35kv及以上供电电压的正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%。如供电电压上下偏差同号时(均为正或负),按较大的偏差绝对值作为衡量依据。
⑵ 20kv及以上三相供电电压允许偏差为标称电压的 7%。
⑶ 220v单相供电电压允许偏差为标称电压的+7%、-10%。
三、电压偏差产生的原因
系统无功功率不平衡是引起系统电压偏离标称值的根本原因。
电力系统的无功功率平衡是指:在系统运行中的任何时刻,无功电源供给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。
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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。
在110kv及以上电压等级的输电线路中, , 母线2的无功功率只要不平衡,无论出现无功不足还是过剩,均会导致母线2的电压偏离标称电压。无功功率不平衡越严重,电压偏差越大。
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四、电压偏差过大的危害
1、对用电设备的危害
系统中大量使用的异步电动机,其电磁转矩与电压的平方成正比。
白炽灯设备、家用电器的使用效率和寿命。
2、对电网的危害
影响频率稳定:线路的静态功率极限近似与线路的电压平方成正比、系统运行电压偏低,输电线路的功率极限大幅度降低,可能产生系统频率不稳定现象,甚至导致电力系统频率崩溃,造成系统解列。
影响电压稳定:如果电力系统缺乏无供电源,可能产生系统电压不稳定现象,导致电压崩溃。
影响系统的经济运行:系统电压偏低将使电网的有功损耗、无功功率损耗以及电压损失大大增加;系统电压偏高,超高压电网的电晕损耗加大。
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五、改善电压偏差的措施
保证电力系统各节点电压在正常水平的充分必要条件:
系统具备充足的无功功率电源,同时采取必要的调压手段。
(一)配置充足的无功电源
1、同步发电机
发电机不仅能发出无功功率,同时也能吸收无功功率。
发电机调节无功功率的速度快且不需要额外的投资,其缺点是调节能力不大。
发电机的进相运行增大了系统静态不稳定的风险。静稳极限
同时,进相运行使发电机的端部发热加剧,对发电机的安全运行构成潜在威胁。
同步发电机进相运行多用于超高压系统轻载运行时吸收系统多余无功功率,抑制系统电压升高。
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并联电容器
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
电容器具有有功损耗小(%~%)、设计简单、容量组合灵活、安全可靠、运行维护方便、投资省等优点。
电容器调压的缺点:正反馈的电压调节特性不利于系统电压的稳定,此外,这种调压是不连续的。

图3-4等值电路,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
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当线路轻载或空载运行时,线路电抗中的无功损耗很小,其数值可能等于或小于线路的充电功率。
当线路电抗上消耗的无功功率与线路充电功率相等时, 为零,此时线路传输的有功功率称为线路的自然功率。
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。作为吸收容