课程2-基本电能质量问题-790302119

电能质量基础2015-923基本电能质量问题电压质量4实际电压与理想电压的偏差正弦波三要素幅值频率相位5供电电压偏差供电电压偏差：实际运行电压对系统标称电压偏差的百分数国标GB12325-2008《电能质量供电电压偏差》%100%电压测量值-系统标称电压电压偏差（）系统标称电压供电电压偏差限值电压35kV以上20kV及以下220单相限值(％)正负偏差绝对值之和不超过10%±7%±7%，-10%6供电电压偏差的影响照明设备日光灯荧光灯异步电动机异步电动机等值电路7最大转矩启动转矩上海某码头的电能质量问题实例8每月1万元左右的无功罚款码头吊车的出力不足9供电电压偏差的影响电动机s10供电电压偏差的影响并联电容工业用电设备生产效率降低家用电器电压过低：电视机等亮度变暗电压过高：寿命缩短，甚至损坏2UQX11供电电压偏差的影响电力系统运行静态稳定功率极限因电压不稳定引起系统电压崩溃线损增加，供电成本提高暂稳现象12供电电压偏差的引起原因1314供电电压偏差的引起原因δI2222URjXPjQPjQRjXUUPRQXPXQRjUUIIU2U122PRQXQXUUU线路的输送距离和输送容量15输电线π形等值电路适用于短距离输电线线路的自然功率17线路电抗上消耗的无功功率23XQIX充电功率23CQCU自然功率CXQQ高压线路轻载时的最高电压及其标准18电压等级正常最高电压标准(kV)最高电压实际值(kV)比额定值高出率(%)230242257~26216.82~19.09330363375~38013.64~15.15500550562~56512.40~13.00欧洲TenneT投资了总共6200MW海上风电，9回VSCHVDC，3回交流接入欧洲电网*FromTenneTwebsite欧洲北海风电接入电网电压偏差的调整手段20电源电压负荷电流末端电压负荷电压偏差的调整手段21无功功率控制无功电源负荷无功补偿改变线路参数系统调压电压偏差的调整手段并联电容补偿并联电抗补偿动态无功补偿同步调相机SVCSTATCOM22改变线路参数增大截面积，减小电阻适用于电阻大于电抗的低压电网对高压电网收效甚微，且经济上不合理减小线路电抗采用分裂导线23串联电容补偿24串联电容补偿1U2URjXCjXPjQ2()LCPRQXXUU补偿度CCLXKX可控串补(TCSC)系统电压手段发电机调压变压器变比调压2526减小供电电压偏差的措施优化系统负荷分配，降低负荷峰谷差值分层、分区、就地平衡无功功率合理配置有载调压，推广VQC的应用改进电网结构，缩短供电半径合理选择监测点，加强电压监测27电网供电偏差的原因电网结构薄弱，负荷中心电压支撑点少由于资源与环境等因素的限制，远方区外供电比例加大负荷区内缺乏足够的动态电压支撑和动态无功储备变电站无功配置不合理空调比例增加，负荷变化随机性加大，负荷事故时的调节特性变坏。220kV电网分区运行，加剧了区间动态无功储备不平衡由于环保等因素的制约，有动态电压调节能力的发电厂和调相机不允许建在城区。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所28电网实例29供电电压质量监测与考核供电电压质量监测分类A类：带有地区供电负荷的变电站和发电厂的10(6)kV母线电压；B类：35(66)kV专线供电和110kV及以上供电的用电端电压；C类：35(66)kV非专线供电和10(6)kV供电的用户端电压，没10MW负荷至少设一个电压质量监测点;D类：380/220V低压网络和用户端的电压，每百台配电变压器至少设2个监测点。(%)(1100%电压超限时间电压合格率）总运行统计时间BCDA(%)0.50.5()3VVVV供V综合供电压合格率国家电网及各子公司综合电压合格率统计30某地区某年度电压合格率统计31电压等级220kV110kV35kV10kV年度平均电压合格率%83.5176.8793.0198.49该地区特点主网架薄弱负荷密度较低小水电丰富经济比较落后频率偏差电力系统正常频率偏差为±0.2Hz系统容量较小时可以放宽到±0.5Hz321fT频率偏差产生的原因所有发电机有功出力与总有功负荷33电力系统频率的调整与控制电力系统频率调整一次调整：利用发电机组调速器二次调整：利用发电机组的调频器34引起电力系统频率异常的因素故障后系统失去大量电源负荷发生突变大型冲击负荷造成频率波动轧钢机、电弧炉电气化铁路风力发电35风电机组大规模脱网事故分析361)母线短路故障，电压跌落2)部分风机不具备低压穿越能力，导致风机脱网3)电容过补偿4)母线电压升高5)其它风场因过电压大面积脱网6)电网频率降低三相不平衡的基本概念电压不平衡的定义三相电压在幅值上不同或者相位上不是120度，或兼而有之37三相不平衡的基本概念对称分量法3821a2201113111bcaaaaUUUUUU21a2201113111bcaaaaIIIIII2U21100%UU0U01100%UU三相不平衡的限值我国国家标准规定负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%连接与公共连接点的每个用户引起负序电压不平衡度允许值一般为1.3%，短时不得超过2.6%。39三相不平衡的起因用电环节（负荷）三相参数不对称供电环节三相参数不对称不对称故障40负序414243电气化铁路的电能质量问题某电铁负荷电压电流波形44冶金2010年中国钢铁工业总能耗占全国总能耗的15%左右钢铁工业总产值占全国GDP的3.2%45感应电炉带来的不对称46三相不平衡的危害引起旋转电机的发热和振动，危及其安全运行和正常出力将引起电网损耗的增加引起以负序分量启动的多种保护发生误动作变流设备产生非特征谐波变压器负荷较大的一相绕组过热导致其寿命缩短影响通信质量47三相不平衡的影响对旋转电机的影响48电动机在额定转矩下，负序电压为4％时，仅附加发热就使其绝缘寿命缩短约一倍；而当电压不平衡度为5.34％时，感应电动机空载损耗为平时的2.41倍；改善三相不平衡的措施合理分配不对称负荷，使各相负荷尽量平衡将不对称负荷分散接入不同的供电点将不对称负荷接入高一级电压供电将不对称负荷采用单独变压器供电特殊的平衡变压器供电加装三相平衡装置49不平衡负荷的补偿50这样的单相负荷能否通过补偿方式变成对称的？如何补偿？不平衡负荷的补偿电纳补偿原理三相三线制中的任意负荷，都可以通过并联电抗或电容，补偿成为三相对称的负荷。51CRLbacRbUaUcUbUcUaUcIaIbIbcIcaIabIRj3Rj3(a)(b)bUcUaUcIaIbIbcIcaIabIbcUcaUabU(c)三相不平衡负荷的补偿及平衡化三相系统的相量图