第11章 供配电系统的运行和管理

章供配电系统的运行和管理内容：加强供配电系统的运行和管理，做好节约电能、调节电压、抑制电压波动和闪变、抑制谐波、变配电所和电力线路的运行和维护工作，对缓解电力供需矛盾、改善和提高电能质量及提高供配电系统的水平，具有十分重要的意义。重点：谐波与抑制、电压波动、闪变与抑制第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章•§11.1节约电能•§11.2电压偏差与调节•§11.3电压波动、闪变与抑制•§11.4谐波与抑制•§11.5变配电所的运行和维护•§11.6电力线路的运行和维护•小结•思考题和习题第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章11.1节约电能•11.1.1节约电能的意义•电能是在各行各业中应用最广泛的一种二次能源,电能的输送、分配和控制既简便又经济，因此得到了广泛应用。目前，由于我国国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，促使用电设备的增长速度超过发电设备的增长速度，造成我国的能源短缺，电力供应矛盾十分突出。致使我国各行各业的生产水平得不到应有的发挥。节约电能就是通过采取技术上可行、经济上合理和对环境保护无妨碍的一切措施，以消除供电过程中的电能浪费现象，提高电能的利用率。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章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。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章•总之，节约电能是一项投资少、见效快、经济效益高的工作，对于加速国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，具有重要的意义。所以我们必须坚持能源开发和节约并重的方针，把能源消耗作为考核企业经营管理的一个重要指标，在社会上形成节约能源、合理利用能源的良好风气。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章11.1.2节约电能的一般措施•节约电能主要是通过管理措施节电和技术措施节电。管理措施节电主要是通过加强用电管理和考核工作，挖掘节电潜力，减少电能浪费等节电方法；技术措施节电主要是通过设备的更新改造，工艺改革，采用节电新技术等节电方法。•1.加强组织领导。•2.加强教育和管理。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章•3.实行负荷调整。•4.实行经济运行方式，降低电力系统的能耗。•5.加强运行维护，提高设备的检修质量。•6.以高效节能的供用电设备取代低效率的供用电设备。•7.改造现有不合理的供配电系统，降低线路损耗•8.改革工艺，改进操作。•9.采用新技术和选用新材料。•10.提高功率因数。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章11.1.3电力变压器的经济运行•电力变压器效率高，功率损耗较小，但由于长期连续运行，其电能损耗也十分可观，应予以重视。•电力变压器在电能损耗低的状态下的运行称为电力变压器的经济运行。电力系统的有功损耗，不仅与设备的有功损耗有关，而且与设备的无功损耗有关，因为设备消耗的无功功率也是电力系统提供的。由于无功功率的存在，视在功率增加，使系统中的电流增大，从而使电力系统的有功损耗增加。•为了计算设备的无功损耗在电力系统中引起的有功损耗增加量，特引入一个换算系数，即无功功率经济当量，符号为Kq，它表示电力系统多发送1kvar的无功功率时，将使电力系统增加的有功功率损耗kW数。Kq值与电力系统的容量、结构及计算点的具体位置等多种因素有关。一般情况，变配电所平均取Kq=0.1。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章⒈单台变压器运行的经济负荷•变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗两部分，而无功损耗也对电力系统产生附加的有功损耗，可通过Kq换算。因此变压器的有功损耗加上变压器的无功损耗所换算的等效有功损耗，就称为变压器综合有功损耗。•单台变压器在负荷为S时的综合有功损耗为•即（11-1）2020)()(NNqqNKTqTSSQKQKSSPPQKPP200))((NNqKqSSQKPQKPP第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章•式中，ΔPT为变压器的有功损耗（kW）；ΔQT为变压器的无功损耗（kvar）；ΔP0为变压器的空载有功损耗（kW）;ΔPK为变压器的短路有功损耗（kW）;ΔQ0为变压器空载时的无功损耗（kvar）；ΔQN为变压器额定负荷时的无功损耗（kvar）；SN为变压器的额定容量（kVA）。•要使变压器运行在经济负荷Sec.T下，就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。令d(△P/S)/dS=0，可得变压器的经济负荷为NqKqNTecQKPQKPSS00.第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章•变压器经济负荷与变压器额定容量之比，称为变压器的经济负荷系数或经济负荷率，用Kec.T表示，即•一般电力变压器的经济负荷率为50%左右。•对于新型节能变压器，经济负荷率比老型号的低。若按此原则选择变压器，则使初投资加大，基本电费也增多。因此变压器容量的选择要多方面综合考虑，负荷率大致在70%左右比较适合我国国情。NqKqTecQKPQKPK00.第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章•例11-1试计算S9-630/10型变压器的经济负荷和经济负荷率。•解查附录表3得S9-630/10型变压器的有关技术数据：△P0=1.2kW，△PK=6.2kW，I0%=0.9，UK%=4.5。•由式(11-2)得△Q0≈630×0.009kvar=5.67kvar•由式(11-3)得△QN≈630×0.045kvar=28.35kvar•取Kq=0.1，由式(11-3)得此型号变压器的经济负荷率为•因此变压器的经济负荷为•Sec.T=Kec.TSN=0.44×630kVA=277.2kVA第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章⒉两台变压器经济运行的临界负荷•假如变电所有两台同型号同容量（SN）的变压器，变电所的总负荷为S。一台变压器单独运行时，由式(11-1)求得其在负荷S时的综合有功损耗为•两台变压器并列运行时，每台承担S/2，由式(11-1)求得两台变压器的综合有功损耗为•将以上两式△P与S的函数关系绘成如图11-1所示两条曲线，两条曲线相交于a点，a点所对应的变压器负荷，就是变压器经济运行的临界负荷，用Scr表示。200))((NNqKqISSQKPQKPP200)2)((2)(2NNqKqSSQKPQKPP第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章•当S=S′＜Scr时，因ΔPΙ′＜ΔPⅡ′，故宜于一台运行；•当S=S″＞Scr时，因ΔPΙ″＞ΔPⅡ″，故宜于二台运行；•当S=Scr时，则ΔPΙ=ΔPⅡ，即•由此得判别两台同型号同容量（SN）的变压器经济运行的临界负荷为•（11-4）•假如是n台同型号同容量（SN）的变压器，则判别第n台与n－1台经济运行的临界负荷为•（11-5）200200)2)((2)(2))((NNqKqNNqKqSSQKPQKPSSQKPQKPNqKqNcrQKPQKPSS002NqKqNcrQKPQKPnnSS00)1(第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章•例11-2某变电所装有两台S9-630/10型变压器，试计算变压器经济运行的临界负荷值。•解可利用例11-1的同型变压器技术数据，代入式（11-4）得判别此变电所两台变压器经济运行的临界负荷为（取Kq=0.1）•因此，当负荷S＜394kVA时，宜于一台运行；当负荷S＞394kVA时，宜于两台运行。kVAkVAScr39435.281.02.667.51.02.12630第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章11.1.4电动机的电能节约•电动机是应用最广泛的电气设备，所消耗的电能约占全部工业生产用电量的60%，因此其节电尤为重要。•⒈选用高效节能电动机•⒉合理选择电动机的类型•⒊合理选择电动机的额定容量•⒋合理选择电动机的电压等级•⒌合理选择电动机的负荷特性•⒍改变绕组接法•7.减少电动机的空载损耗•8.提高电动机的检修质量第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章11.1.5其他电气设备的电能节约•⒈电焊机的电能节约•⒉电热设备的电能节约•⒊照明设备的电能节约第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章11.2电压的偏差与调节•11.2.1电压调节的意义•优质供电是供配电的一项基本要求，提高电能质量主要是提高电压质量。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。•⒈电压偏差•电压偏差，亦称电压偏移，本书第1章电能的质量指标已述，是指设备端电压U与设备额定电压UN的差值，通常用他对额定电压UN的百分值来表示%100%NNUUUV第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章•电压偏差是由于供配电系统运行方式改变以及负荷变化而引起的，他的变动相当缓慢。•⒉电压偏差对设备运行的影响•电压偏差对用电设备的工作性能和使用寿命有很大影响。•⑴对感应电动机的影响•⑵对同步电动机的影响•⑶对电光源的影响•⒊电压偏差的允许值第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章11.2.2电压调节的方法•为满足用电设备对电压的要求，保证电能的电压质量，使电压偏差在规定范围内，供配电系统必须采取相应的电压调整措施。•⒈改变发电机端电压调压•调节发电机端电压是一种不耗费投资且最直接的调压方法。同步发电机可以在(95~105%)UN内保持额定输出功率。直接用发电机电压向用户供电的中小系统，如果供电线路较短，线路电压损失不很大，可通过调节发电机励磁来改变发电机母线电压，采用逆调压方式，即在高峰负荷时升高母线电压至105%UN，低谷负荷时降低母线电压至UN，从图11-3可看出，能满足负荷对供电质量的要求。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章⒉改变变压器变比调压•改变变压器变比可以升高或降低次级绕组的电压。为了调整电压双绕组变压器的高压绕组和三绕组变压器的高、中压绕组都设有若干个分接头（抽头）供选择使用，其中对应额定电压UN的称为主接头。改变变压器变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头。•我国供配电系统中6～10kV电力变压器通常为无载调压型，在变压器一、二次侧都脱离电网的的情况下，借改变其一次绕组分接头来改变匝数，从而改变变压器的实际变比，达到电压调节的目的。容量在6300kVA及以下的变压器，高压侧绕组有UN±5%的电压分接头，并装有无载调压分接开关，如图11-4所示。如果设备端电压偏高，则应将分接开关接到+5%的分接