第九章供配电系统电能质量

1第九章供配电系统电能质量答案9-1评价供配电系统电能质量的主要指标有哪些？答：评价供配电系统电能质量的主要指标有以下几条：1．电压偏差。2．电压波动和闪变。3．三相电压不对称度。4．谐波。5．频率偏差9-2什么叫电压偏差？其产生的主要原因是什么？电压偏差的主要危害是什么？如何限制？答：供配电系统改变运行方式和负荷缓慢地变化会使供配电系统各点的电压也随之变化，这时各点的实际电压与系统标称电压之差称为电压偏差。电压偏差也常用与系统标称电压的百分比表示。电压偏差过大会对供配电系统的正常运行产生不利影响，主要表现在：（1）电压偏差对感应电动机的影响电动机转矩与端电压的平方成正比，即：2MU。当电压出现正偏差时，电动机机端电压升高，其激磁电流和温升也增加，绝缘受到过电压和过热的威胁，影响其使用寿命，同时还会产生有害的谐波电流；当电压出现负偏差时，其实转矩下降较多，转速降低，引起产品质量和数量的降低，同时负荷电流却会增加，影响电动机的使用寿命。（2）电压偏差对照明设备的影响照明设备的发光效率与电压的关系极大，因此，电压降低会引起照明设备的效率降低，造成照度不足，影响照明效果；当电压过低时，会导致气体放电光源的照明器不能正常点燃；另一方面，电光源的工作寿命也受电压的影响很大，当电压偏高时，光源寿命缩短很多。（3）电压偏差对电子设备的影响随着计算机系统的大规模应用和自动控制系统的不断精细化，对于一个计算中心来说，电压偏差会造成计算机系统的工作紊乱，数据损坏；对于精密机床、机器人等，电压偏差可能造成无法保持对由其驱动过程的精确控制。（4）电压偏差对无功补偿的影响电压过低会引起补偿电容器组输出无功减少，不能满足补偿要求。2供配电系统要将电压偏差限制在规定的范围内，必须进行电压调节。对于电力系统来说，应采取合适的调压方式保证向用户供应电压合格的电能。常用的调压方式有：逆调压、稳压（常调压）。中低压系统限制和减小电压偏差的系统措施有：正确选择变压器的电压分接头；降低系统阻抗；采取无功功率补偿措施；平衡三相负荷等。9-3调压方式中什么叫逆调压？什么叫稳压？在区域变电站中以什么方式实现？答：逆调压就是负荷大时电网电压向高调，负荷小时电网电压向低调，以恰当地补偿电网的损失。稳压也叫做常调压，无论负荷如何变化，均保持调压的枢纽点的电压不变。一般只要区域变电站采用有载调压变压器进行逆调压，电能用户的电压偏移就基本能够得到保证。9-4什么叫电压波动？电压波动的评价指标是什么？其产生的主要原因是什么？电压波动的主要危害是什么？如何限制？答：一系列的电压变动或电压包络线的周期性变动，当其变化速度等于或大于每秒0.2％时称为电压波动。电压波动的评价指标有：（1）电压均方根的最大值与最小值之差与系统额定电压的比值并以百分数表示，称为电压变动d％。（2）电压变动是由负荷变化引起，对于三相平衡负荷，电压变动d％的计算公式可容易地由电压损失计算公式推导出。电压波动对系统和用电设备的影响如下：（1）电压波动和闪变对照明设备的影响引起照明设备中光源的闪烁，使得照明质量下降。（2）电压波动和闲变对显示设备的影响电压波动和闪变会引起电视机、计算机显示器中显像管工作不正常，图像变形。（3）电压波动和闪变对电动机的影响电压不稳定使电动机转速不均匀，影响所生产产品的质量。（4）电压波动和闪变对电子设备的影响电压波动和闪变会导致电子设备、自控设备或测试仪器无法准确工作。电压波动的限制措施有：采用单独回路供电、降低共用配电线路阻抗、提高供电电压、增加短路容量、采用静止型无功功率补偿装置等。39-5什么叫电压闪变？电压闪变的评价指标是什么？其产生的主要原因是什么？电压闪变的主要危害是什么？如何限制？答：负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时电压升降，则照明设施的照度随之急剧变化，使人眼对灯光的闪烁感到不适，这种现象称为电压闪变。电压闪变的评价指标有：电压变动频率、短时间闪变值和长时间闪变值。电压闪变的主要危害如下：1．电压波动和闪变对照明设备的影响引起照明设备中光源的闪烁，使得照明质量下降。2．电压波动和闲变对显示设备的影响电压波动和闪变会引起电视机、计算机显示器中显像管工作不正常，图像变形。3．电压波动和闪变对电动机的影响电压不稳定使电动机转速不均匀，影响所生产产品的质量。4．电压波动和闪变对电子设备的影响电压波动和闪变会导致电子设备、自控设备或测试仪器无法准确工作。电压波动的限制措施有：采用单独回路供电、降低共用配电线路阻抗、提高供电电压、增加短路容量、采用静止型无功功率补偿装置等。9-6什么叫三相电压不平衡度？其产生的主要原因是什么？三相电压不对称的主要危害是什么？如何限制？答：三相电压不对称的程度通常用三相电压不对称度来表示，它表示三相系统的电压正序分量与电压负序分量的均方根值百分比。三相电压不对称时，电压负序分量的存在会对电力设备的运行产生下列影响：（1）对变压器的影响对于三相电力变压器，当三相电压不对称时，由于要求三相负荷均不能过载，因此，变压器额定容量必须大于其负荷最大一相的容量的3倍，使三相电力变压器的利用率降低。（2）对电动机的影响负序电流流入同步电动机或异步电动机，会使电动机因产生附加损耗而过热，产生附加转短而降低使用效率；同时还会使电动机寿命降低。（3）对变流装置的影响对多相整流装置，不对称电压使电流在各整流元件上导通的时间和大小发生差异，因而必须降低整流装置的允许功率，从而导致部分元器件效能得不到充分利用。此外，在不对称电压下工作，对多相整流装置会产生偶次非特征谐波，其幅值与电压的不对称度成正比。（4）对补偿电容的影响对于对称连接的电容器，加上不对称电压后，会引起三相无4功功率输出的不平衡，改变总无功功率的输出。三相电压不对称的限制措施如下：（1）均衡单相负荷使三相上分布的单相负荷尽量平衡；同时应考虑到用电设备功率因数的不同，尽量使有功和无功功率在三相系统达到均衡；低压系统三相之间的容量之差不宜超过15％。（2）对不平衡负荷采用单独的单相变压器供电。9-7什么叫谐波？谐波的评价指标有哪些？其产生的主要原因是什么？谐波的主要危害是什么？主要限制措施有哪些？答：对周期性交流量进行傅立叶级数分析，得到的频率为基波频率大于1的整数倍的分量称为谐波。谐波的评价指标主要有：谐波次数、谐波含量、谐波含有率和总谐波畸变率等。冶金、化工等企业和电气化铁路用的换流设备，家用电器中的非线性用电设备等接入电网，会产生大量谐波电流注入到电网中。大量谐波电流流入电网后，通过电网阻抗产生谐波压降，叠加在基波电压上，引起电压波形的畸变。这对同样接入电可运行的其他设备将产生影响：（1）谐波电流在旋转电动机绕组中流通，使电动机产生附加功率损耗而过热，产生脉动转矩和噪声。（2）引起无功补偿电容器组谐振和谐波电流放大，导致电容器组因过负荷或过电压而损坏，对电力电缆也会造成过负荷或过电压而损坏。（3）由于集肤效应和邻近效应的存在，使输电线路、变压器等因产生附加损耗而过热。（4）电压或电流波形的畸变改变了电压或电流的变化率，影响了断路器的断路容量，对晶闸管的使用寿命产生严重影响。（5）对继电保护和自动控制装置产生干扰和造成误动或拒动。（6）使计量仪表，特别是感应式电能表产生计量误差。（7）造成通信干扰