第11章思考题和习题解答

第11章供配电系统的运行和管理11-1．节约电能有何重要意义？答：节约电能的意义主要表现为：1．缓解电力供需矛盾。节约电能可以节约煤炭、水力、石油等一次能源，使整个能源资源得到合理使用，缓解电力供需矛盾,并能减轻能源部门和交通运输部门的紧张程度。2．节约国家的基建投资。节约电能可以节约国家用于发电、输配电及用电设备所需要的投资，给整个国民经济带来很大的利益,有利于国民经济的发展。3．提高企业的经济效益。节约电能可以减少企业的电费开支，降低生产成本，积累资金，提高企业的经济效益。4．推动企业用电合理化。节约电能可以推动企业采用新技术、新材料、新设备、新工艺，加速设备改造和工艺改革，从而提高企业的经营管理水平，使企业生产能力得到充分发挥，促进企业生产水平的不断发展和提高。11-2．什么叫负荷调整？有哪些主要调整措施？答：根据供电系统的电能供应情况及各类用户不同的用电规律，合理地安排各类用户的用点时间，以降低负荷高峰，填补负荷的低谷（即所谓的“削峰填谷”），充分发挥发、变电设备的潜能，提高系统的供电能力。负荷调整的主要措施：①同一地区各厂的厂休日错开；②同一厂内各车间的上下班时间错开，使各个车间的高峰负荷分散；③调整大容量用电设备的用点时间，使它避开高峰负荷时间用电，做到各时段负荷均衡，从而提高了变压器的负荷系数和功率因数，减少电能的损耗。④实行“阶梯电价+分时电价”的综合电价模式。“阶梯电价”全名为“阶梯式累进电价”，是指把户均用电量设置为若干个阶梯，随着户均消费电量的增长，电价逐级递增。峰谷分时电价是指根据电网的负荷变化情况，将每天24小时划分为高峰、平段、低谷等时段，各时段电价不同，以鼓励用电客户合理安排用电时间，削峰填谷，提高电力资源的利用效率。11-3．什么叫经济运行？什么叫变压器的经济负荷？答：经济运行是指整个电力系统的有功损耗最小，获得最佳经济效益的设备运行方式。变压器的经济负荷Sec.T，就是应满足变压器单位容量的综合有功损耗△P/S为最小值的条件。即d(△P/S)/dS=0，可得变压器的经济负荷为00.qecTNKqNPKQSSPKQ。11-4．什么叫电压偏差？对电动机、电光源有什么影响？答：电压偏差是实际运行电压对系统标称电压的偏差相对值，以百分数表示，即100%NNUUUU电压偏差对电动机的影响：①对感应电动机的影响，由于转矩与端电压的平方成正比，端电压偏低时，不仅电动机的启动难，负荷电流增大，引起过热，缩短电机的使用寿命，而且转速下降，会降低效率，减少产量，影响品质。电机端电压偏高，其负荷电流和温升也将增加，绝缘受损加剧，也会缩短寿命。②对同步电机的影响，当同步电动机的端电压偏高或偏低时，其转速虽然保持不变，但转矩与电压的平方成正比，所以会对转矩、负荷电流、温升产生不利影响。对电光源的影响：电压偏差对白炽灯的影响最为显著，端电压降低时照度降低，影响视力，荧光灯不易启动，端电压偏高是其使用寿命将大大降低。11-5．各电压等级的电压偏差允许值分别是多少？各种用电设备的电压偏差允许值又是多少？答：GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》规定了我国供电电压偏差的限值，见表1-2。供电电压是指供电点处的线电压或相电压。表1-2供电电压偏差的限值（GB/T12325-2008）系统标称电压(kV)供电电压偏差的限值（%）≥35三相（线电压）≤20三相（线电压）0．220单相（相电压）正负偏差绝对值之和①≤10±7＋7、－10注：①如供电电压偏差均为正偏差或均为负偏差时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据。②对供电点短路容量较小，供电距离较长以及供电电压偏差有特殊要求的用户，供、由用户双方协商确定。用电设备端子电压实际值偏离额定值时，其性能将直接受到影响，影响的程度视电压偏差的大小而定。在正常运行情况下，用电设备端子电压偏差限值宜符合表1-3要求。表1-3用电设备端子电压偏差的限值（GB50052-2009）名称电压偏差的限值（%）电动机±5照明：一般工作场所±5远离变电所的小面积一般工作场所＋5、－10应急照明、道路照明和警卫照明＋5、－1011-6．供配电系统中有哪些电压调节方法？答：电压调节方法有改变发电机端电压调压、改变变压器变比调压、改变无功功率分布调压、串联电容器调压。11-7．按调压要求确定无功补偿设备容量的计算方法，与提高功率因数所需无功补偿设备容的计算方法有何不同？答：按调压要求确定无功补偿设备容量的计算方法为'''2221000cccUQUUX按提高功率因数所需无功补偿设备容的计算方法为12tantancavavavQP11-8．电压/无功综合控制工作原理是什么？有何优点？答：电压/无功综合控制工作原理是变电站根据主站传来的或设定的电压和功率因数为控制目标，利用变电站的并联电容器组、电抗器组和有载调压变压器，对电压和功率因数就地进行自动控制。按图11-4进行控制。可以实现电压-无功优化控制，使电压合格率大大提高，损耗降低，取得很好的经济效益。11-9．什么叫电压波动？电压波动程度用什么衡量？我国如何规定电压变动d和电压变动频度r的限值？答：电压波动是指电压方均根值（有效值）一系列的变动或连续的变化。电压波动程度用电压变动和电压变动频度衡量。电压变动d是以电压方均根值变动的时间特性曲线上相邻两个极值电压最大值Umax与电压最小值Umin之差，与系统标称电压UN比值的百分数表示，即%100minmaxNUUUd电压变动频度r是指单位时间内电压波动的次数（电压由大到小或由小到大各算一次变动），一般以次/h作为电压变动频度的单位。同一方向的若干次变动，如间隔时间小于30ms，则算一次变动。GB12326-2008《电能质量电压波动和闪变》对电压变动限值作了规定，电力系统公共连接点处（电力系统中一个以上用户的连接处）由波动负荷产生的电压变动限值d与电压变动频度r和电压等级有关，详见下表：电压变动限值电压变动频度r（次/h）电压变动限值d（%）LV(NU≤1kV)、MV(1kV＜NU≤35kV)HV(35kV＜NU≤220kV)r≤1431＜r≤103*2.5*10＜r≤10021.5100＜r≤10001.251注：1.很小的变动频度（每日小于一次），电压变动限值d还可以放宽，但不在本标准中规定。2.对于随机性不规则的电压波动，如电弧炉负荷引起的电压波动，表中标有“*”的值为其限值。3.对于220kV以上超高压（EHV）系统的电压波动限值可参照高压（HV）系统执行。11-10．电压波动是如何产生的？有什么么危害？答：电压波动主要是大型用电设备负载快速变化引起冲击性负荷造成的，大型电动机的直接起停及加减载,比如轧钢机咬钢、起重机提升起动、电弧炉熔化期发生的短路,电弧焊机引弧,电气机车起动或爬坡等都有冲击性负荷产生。负荷急剧变化，使电网的电压损耗相应变动。电压波动的危害：电压波动会使用电设备的性能恶化；自动装置、远动装置、电子设备和计算机无法正常工作；影响电动机的正常起动，甚至使电动机无法起动；对同步电动机还可引起其转子振动；使照明灯发生明显的闪烁，严重影响视觉，使人无法正常生产、工作和学习。11-11什么叫电压闪变？电压闪变程度用什么衡量？我国如何规定电压闪变的限值？电压闪变有何危害？答：电压闪变是电压波动在一段时间内的累计效果，它通过灯光照度不稳定造成的视觉感受来反映。闪变程度主要用短时间闪变值和长时间闪变值来衡量。短时间闪变值Pst是衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计值，短时间闪变值的基本记录周期为10min。长时间闪变值Plt是由短时间闪变值Pst推算出，反映长时间（若干小时）闪变强弱的量值，长时间闪变值的基本记录周期为2h。GB12326-2008《电能质量电压波动和闪变》对电压闪变限值作了如下规定：①电力系统公共连接点处，在系统正常运行的较小方式下，以一周（168h）为周期有的长时间闪变值Plt都应满足表1-5闪变限值的要求。表1-5闪变限值Plt≤110kV＞110kV10.8②任何一个波动负荷用户在电力系统公共连接点单独引起的闪变，一般应满足下列要求。LV和MV用户的闪变限值见表1-6；对于HV用户，满足max)/(PCSS＜0.1%；满足Plt＜0.25的单个波动负荷用户。表1-6LV和MV用户的闪变限值（GB/T12326-2008）r(次/min)K=max)/(PCSS(%)r＜100.410≤r≤2000.2200＜r0.1注：表中S为波动负荷视在功率的变动；PCS为电网公共连接点的短路容量。功率负荷引起电网电压波动时，将使由该电网供电的照明灯光发生闪烁。电压波动是否会引起闪变，主要决定于电压波动的频度、波动量和电光源的类型以及工作场所对照明质量的要求等。偶然产生的电压波动，即使是较大的电压波动，如大容量电动机直接起动引起电压降落，对人们视觉影响也是不大的。但当电压波动的频度在10HZ至20HZ时，即使是很小的电压波动，也会引起闪变。闪变会引起人们视觉不适和情绪烦燥，对电视机等电子设备产生有害影响。从而影响人们正常生活和工作。11-12电压波动如何测量和估算？大容量电动机起动时的电压波动如何估算？答：1。电压波动的测量和估算当电压变动频度较低且具有周期性时，可通过电压方均根值曲线U(t)的测量，对电压进行评估，单次电压变动可通过系统和负荷参数进行估算。当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化量分别为iP和iQ时，可用下式计算电压变动。2NiLiLUQXPRd式中LR、LX分别为电网阻抗的电阻、电抗分量。在高压电网中，一般LXLR，电压变动可近似为%100KiSQd式中KS为考察点（一般为公共连接点）在正常较小方式下的短路容量。在无功功率的变化量为主要成分时（例如大容量电动机），电压变动采用上两式进行粗略估计。对于三相平衡的负荷，电压变动为%100KiSSd式中iS为三相负荷的变化量。对于相间单相负荷，电压变动为%1003KiSSd式中iS为相间单相负荷的变化量。注：当缺正常较小方式的短路容量时，设计的系统短路容量可用投产时系统最大短路容量乘系数0.7进行计算。2．大容量电动机起动时电压波动的估算电动机供电系统示意图及其等值电路如图所示，图中，XLR为母线到电动机的线路和电抗器的等效电抗；XL为该母线所接其它负荷的等效电抗；XT为变压器电抗；XS为系统电抗。为了使计算过程简化，假设电动机绕组的电阻忽略不计，其它的负荷用一个等值电抗来代替。在电动机起动瞬间，电动机回路等值电抗为stX=MstLRXX。，根据阻抗分压原理可得电动机起动时母线的额定标么值为*BU=LstkBLstXXXXX∥∥*SU=LstkBkBQSSS*SU式中式中Mstk.、NMP、Mη、Mφcos分别为电动机起动电流倍数，额定功率，运行效率；功率因数。电动机起动时，电动机端电压为：*MU=ＬＲＭＭXXXstst.*BU=stMstSS*BU电动机起动时，母线的电压波动或电压突降为：d=（1-*BU）×100可见电抗LRX越大，则母线电压波动越小，电动机起动时电动机端电压越低。11-13电压闪变如何测量和估算？电弧炉引起的电压波动和闪变如何估算？答：1。电压闪变的测量和估算各种类型电压波动引起的闪变均可采用符合IEC6100-4-15：1996的闪变仪进行直接测量，闪变仪有模拟式和数字式两类。这是闪变量值判定的基准方法。对于三相等概率的波动负荷，可任选一相测量。当负荷为周期性等间隔矩形波（或阶跃波）时，闪变可通过其电压变动d和频度r进行估算。已知电压波动d和频度r时，可以利用图11-5单位闪变曲线（=1）或表11-1，由r查出对应于=1时的电压波动，计算出其短时间闪变值，即limstdPd2．电弧炉引起的电压波动和闪变的估算电弧炉在运行过程中，特别是在熔化期中，随机且大幅度波动的无功功率会引起供电母线电压的严重波动和闪变，电弧炉在熔化期电极和炉料接触可以有开路和短路两种极端状态，当相继出现这