2电压与电能质量

电力系统的电压与电能质量•电力系统中的所有电气设备，都是在一定的电压和频率下工作的。•电气设备的额定电压和额定频率，是电气设备正常工作且能获得最佳经济效果的电压和频率。•频率和电压是衡量电能质量的两个基本参数。1.三相交流电网和电力设备的额定电压国标GB156—93《标准电压》规定了交流电力网和电力设备的额定电压等级。•(1)电网(电力线路)的额定电压(ratedvoltage)•电网的额定电压是确定其它一切电力设备额定电压的基本依据，它是国家根据国民经济发展的需要以及电力工业的现有水平，经过全面的技术分析后确定的。三相交流电网和电力设备常用的额定电压如表所示。表我国交流电力网和电气设备的额定电压分类电网和用电设备电压/KV发电机额定电压/KV电力变压器额定电压/KV一次绕组二次绕组低压0.380.660.400.690.380.660.400.69高压3610—35661102203305007503.156.310.513.8,15.75,18,20,22,24,263及3.156及6.310及10.513.8,15.75,18,20,22,24,2635661102203305007503.15及3.36.3及6.610.5及11—38.572.6121242363550820(2)用电设备的额定电压用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。由于电力线路在有电流通过时要产生电压降，所以线路上各点电压都略有不同。成批生产的用电设备不可能按使用处线路的实际电压来制造，而只能按线路首段与末端的平均电压即电网的额定电压UN来制造。因此用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。（3）发电机的额定电压规定高于同级电网额定电压的5％，以补偿线路上的电压损失。由于电力线路允许的电压偏差一般为±5％，为了使线路的平均电压维持在额定值，线路首端的电压宜较线路额定电压高5％。（4）变压器的额定电压分为一次绕组额定电压和二次绕组额定电压。①变压器一次绕组额定电压分两种情况：当变压器直接与发电机相连时，如图中的变压器T1，其额定电压与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压的5％；当变压器连接在线路上时，如图中的变压器T2，成为电网上的一个负荷，其一次绕组额定电压与电网额定电压相同。②变压器的二次绕组额定电压也分两种情况：当变压器二次侧供电线路较长时，如图中的变压器T1，其额定电压应高于同级电网额定电压的10％，5%用来补偿变压器二次绕组的内阻抗压降，5%用来补偿线路上的电压损失；图电力变压器的额定说明当变压器二次侧供电线路不太长时，如图中的变压器T2，其额定电压只需高于电网额定电压的5％即可，用于补偿变压器内部的电压损耗。变压器的电压等级总结：•升压变压器（例如35/121，10.5/242）•一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备，一次侧额定电压等于用电设备的额定电压；•直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压等于发电机的额定电压；•二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电，相当于发电机，应比线路的额定电压高5%，加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压等于用电设备的额定电压110%。•降压变压器（110/38.5，220/38.5）•一次侧（高压侧）接线路末端，相当于用电设备，一次侧额定电压等于用电设备的额定电压；•二次侧（低压侧）向负荷供电，按线路长短计算。例题习题2.•按国标规定，额定电压分为三类：•第一类额定电压为100V及以下，如12V、24V、36V等，主要用于安全照明、潮湿工地建筑内部的局部照明及小容量负荷。•第二类额定电压为100V以上、1000V以下，如127V、220V、380V、660V等，主要用作低压动力电源和照明电源。第三类额定电压为1kV以上，有6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等，主要用于高压用电设备、发电及输电设备。•在电力系统中，通常把1kV以下的电压称为低压，1kV以上的电压称为高压，220kV以上的电压称为超高压，1000kV以上的电压称为特高压。三相电力设备的额定电压不作特别说明时均指线电压。工厂供电系统配电电压的选择•1．•工厂供电系统的高压配电电压主要取决于当地供电电源电压以及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素。中、小型工厂采用的高压配电电压通常为6～10kV，从技术经济指标来看，最好采用10kV配电电压。•由于同样的输送功率和输送距离条件下，配电电压越高，线路电流越小，线路所采用的导线或电缆截面越小，因而采用10kV配电电压可以减少线路的初投资和金属消耗量，还可以减少线路的电能损耗和电压损耗。•从设备的选型及将来的发展来说，10kV更优于6kV。对于一些厂区面积大、负荷大且集中的大型厂矿，如厂区的环境条件允许，可采用35～220kV架空线直接深入工厂负荷中心配电，这样可以分散建立总降压变电所，简化供电环节，节约有色金属，降低功率损耗和电压损失。2．低压配电电压的选择工厂供电系统的低压配电电压一般采用220/380V的标准电压等级，但在某些特殊的场合如矿井，因负荷中心远离变电所，为保证负荷端的电压水平故采用660V电压作为配电电压，这样不仅可以减少线路的电压损耗，降低线路有色金属消耗量，而且能够增加配电半径，提高供电能力，简化供配电系统。另外，在某些场合，由于安全的原因，可以采用特殊的安全低电压配电。工厂供电系统的质量指标•1．•频率和电压是衡量电能质量的两个基本要求。•一般交流电力设备的额定频率为50HZ，此频率通称为工频。•对工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压质量的问题。电压质量是按照国家标准或规范对电力系统电压的偏差、波动和波形的一种质量评估。••电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，以其对额定电压的百分值来表示。•国家标准GB12325—90《电能质量供电电压允许偏差》规定了不同电压等级的允许电压偏差：•35kV及以上供电电压，正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%•10kV及以下三相供电电压允许偏差为±7%；220V单相供电电压允许偏差为+7%、-10%。•电压波动是指电网电压的幅值或其有效值的快速变动。由于负荷急剧变动的冲击性负荷引起。•电压波形的好坏以其对正弦波形畸变的程度来衡量。•电压调整1.正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器；2.合理减少系统的阻抗；3.合理改变系统的运行方式；4.尽量使系统的三相负荷均衡；5.采用无功功率补偿。2．频率的要求我国规定的额定电压频率为50Hz，大容量系统允许的频率偏差为±0.2Hz，中、小容量系统允许的频率偏差为±0.5Hz。频率的调整主要由发电厂进行。工厂电力系统的频率指标由电力系统给予保证。3．保证供电系统的安全可靠性是电力系统运行的基本要求。所谓供电的可靠性，是指确保用户能够随时得到供电。这就要求供配电系统的每个环节都安全、可靠运行，不发生故障，以保证连续不断地向用户提供电能。•不同的用户对供电可靠性的要求是不一样的。根据对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度，将电力用户负荷分为三类。1）一级负荷(firstorderload)一级负荷是指中断供电将造成人身伤亡危险，或造成重大设备损失且难以修复，或给国民经济带来重大损失，或在政治上造成重大影响的电力负荷。如火车站、大会堂、重要宾馆、通信交通枢纽、重要医院的手术室、炼钢炉、国家级重点文物保护场所等。一级负荷要求由两个独立电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。对一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组、专门的供电线路、蓄电池、干电池等。2）二级负荷(secondorderload)二级负荷是指中断供电将在政治、经济上造成较大损失的电力负荷，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。二级负荷要求由双回路供电，供电变压器也应有两台(这两台变压器不一定在同一变电所)，当其中有一条回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断供电后能迅速恢复供电。3）三级负荷(thirdorderload)三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均为三级负荷。由于三级负荷为不重要的一般负荷，因而它对供电电源无特殊要求。思考题•1、电力负荷按重要程度分哪几级?各级负荷对供电电源有什么要求?•答；一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要•的负荷。双电源供电，必要时增设应急电源。•二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双电源供电，当负荷较小时可•以专线供电。•三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。