电能品质变坏课件.ppt

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1、单元五 供电质量的提高与电能节约,主要内容：1电压调整2无功功率补偿,课题1 供电系统的电压调整,供电质量：,电压、频率、波形,一、电压调整方式,1.逆调压,最大负荷时：母线电压比线路UN高5%；最小负荷时：母线电压等于线路UN。,2.顺调压,最大负荷时：不低于线路UN的102.5%；最小负荷时：不高于线路UN的107.5%。,3.恒调压,母线电压保持在较线路额定电压高2%5%。,二、电压调整的基本原理,发电机,变比,电网参数,无功分布,三、电压调整的措施,1.改变发电机励磁电流,自动励磁调节装置逆调压,2.改变变压器分接头调压,高压绕组有主接头分接头,6300kVA及以下：+5%、0、-5%

2、8000kVA及以上：+2.5%、+5%、0、-2.5%、-5%,双绕组变压器分接头选择：,普通变压器使用固定分接头：,例8-1 降压变电所变压器10MVA、110,22.5/11kV。最大负荷高压侧113kV，电压损失为UN的4.63；最小负荷高压侧115kV，损失为2.81。低压母线顺调压方式，试选择变压器分接头电压。,解,例8-1 降压变电所变压器10MVA、110,22.5/11kV。最大负荷高压侧113kV，电压损失为UN的4.63；最小负荷高压侧115kV，损失为2.81。低压母线顺调压方式，试选择变压器分接头电压。,选标准分接头电压为115.5kV。,校验：,选分接头？,三绕组变

3、压器分接头选择：同双绕组变压器,固定分接头调压,调压范围小(10%),带负荷调压,有载调压变压器(15%)以上,有载调压自动装置,3.改变电力网参数调压,R减小：,增大截面，不可取,X减小：,电容串联补偿,确定电容器的容抗值和安装地点,容量：,线路末端电压需要提高的数值,地点：,单电源放射式电容器装在线路末端,单电源树干式电容器装在未加串联电容补偿前产生1/2线路电压损耗处,4.改变无功功率分布调压,Q-QC,电容器容量？,在变电所低压侧设置容量 为的无功补偿装置后,Q-QC,C,如果补尝前后 保持不变,变压器变比选为k,装设并联电力电容器进行无功功率补偿：,（1）最小负荷时，根据调压要求，按

4、照没有补偿情况来选择变压器的分接头。,高压侧分接头电压为,变比为,(2)最大负荷时，根据变压器低压母线电压要求确 定补偿容量。,各种调压措施比较：,首先考虑发电机调压，不需附加设备及投资,无功充裕时，考虑变压器分接头调压,无功不足时，考虑增加无功功率电源,串补电容使用不广泛,课题2 电网高次谐波及其抑制,一、高次谐波及其危害,基波：工频50Hz,谐波：二次100Hz、三次150Hz等,原因：供电系统中存在非线性元件,电力公害：网侧功率因数低 注入谐波电流,(1)系统波形畸变，电能品质变坏；(2)设备铁损增加，过热，降低正常出力；(3)电容器和电缆过热而损坏；(4)线路电压损失和电能损失增加；(

5、5)感应式电能表计量不正确；(6)发生电压谐振，线路过电压，设备绝缘击穿；(7)继电保护和自动装置误动作；(8)对附近通讯设备和通讯线路产生信号干扰。,高次谐波危害：,二、高次谐波抑制技术,1.传统的抑制谐波电流的方法,(1)（1）增加整流器的相数 在同一整流变压器的铁心上，采用不同 接法的两个二次绕组以实现6相整流；用两台变压器，每台变压器的二次绕组 采用不同接法以实现12相整流；整流变压器主绕组加附加绕组曲折接线 形成多相整流，可实现36、48相整流。,（2）设置谐波滤波器,电力电容器,空心电抗器,电阻器,滤波器宜接成星形,电抗器接在电容器后的低压侧,滤波装置与谐波源并联,（3）尽量设法让

6、整流装置运行在控制角 比较小的情况下,（4）利用有源滤波技术,1）一台滤波装置可以抑制多种高次谐波；2）当高次谐波电流某些时候超出装置容量时，仍可保持在额定功率下继续运行；3）具有保护功能，便于维护。,2.采用场控高频自关断器件,(1)单相不可控整流电路谐波电流的抑制,(a)传统不可控整流电路(b)增加升压斩波电路和电压闭环(c)增加升压斩波电路和电流与电压双闭环,(2)三相不可控整流电路电网谐波电流抑制,自关断器件（如IGBT）,(3)整流管与电容的组合方法,课题3 电能节约意义及措施,一、电能节约的意义,企业：降低成本、加速资金周转、扩大再生产,国家：减少电力基建投资，节约动力资源,二、电

7、能节约的一般措施,在供电方面：应充分发挥设备的潜力，提高利用率，提高负荷功率因数，使有限的设备供应更多的电能。,在设计方面：正确选择供电系统，如采用高压深入负荷中心以及采用改善和提高功率因数等。,1.加强企业供用电系统的科学管理(1)加强能源管理，健全管理机构和制度；(2)实行计划供用电，提高能源的利用率；(3)实行负荷调整，降低负荷高峰，提高供 电能力；(4)实行经济运行方式，全面降低损耗；(5)加强运行维护，提高设备的检修质量。,2.搞好企业供用电系统的技术改造(1)更新淘汰现有低效率的供用电设备；(2)改造现有能耗大的供用电设备；(3)改造现有企业供配电系统，降低线损；(4)合理选择供用

8、电设备的容量，或进行技术 改造，提高设备的负荷率；(5)采用无功功率人工补偿设备，人工地提高 功率因数。,补充：计划用电措施及电费,、计划用电的必要性,1.电能生产特点：发电、用电和供电平衡。,2.计划用电解决电力供需矛盾的措施。,3.计划用电是电能节约的重要保证。,二、计划用电的一般措施,1.建立健全计划用电的各级管理机构和制度。,2.供用电双方签订供用电合同。,3.实行分时电价，包括峰谷、丰枯季节电价。,4.按用户最大量或最大装设容量收取基本电费。,5.装设电力负荷管理装置。,三、电价政策与电费计收,电力法,电价实行统一政策，统一定价原则，分级管理,制定电价，应当合理补偿成本，合理确定收益

9、，依法计入税金，坚持公平负担，促进电力建设。,用电计量的一般要求1）供电企业应在用户每一个受电点内按不同电价类别，分别安装用电计量装置。2）计费电能表及附件的购置、安装、移动、更换、校验、拆除、加封、启封及表计接线等，均由供电企业负责办理。3）对10kV及以下电压供电的用户，应配置专用的电能计量柜：对35kV及以上电压供电的用户，应有专用的电流互感器二次线圈和专用的电压互感器二次连接线，并不得与保护、测量回路共用。4）用电计量装置应装在供电设施的产权分界处。5）供电企业按规定周期校验，并对电能表进行检查。,民用电：一部电价制（电度电价制）,阶梯电价方案：,第一档是基本用电，电量按照覆盖80%居

10、民的用电量来确定，电价保持稳定，不做调整；,第二档是正常用电，电量按照覆盖95%的居民家庭用电量来确定，电价提价幅度不低于毎度5分钱；,第三档是高质量用电，电价要提高2毛钱；,增加一个免费档，对城乡低保户和五保户各个地方根据情况设置10度或15度免费电量。,工业用电：两部电价制（基本电价、电度电价）,按总降压变电所主变压器容量计收,按企业年最大需用负荷计收,依功率因数增减电费,表1-5 依照功率因数调整电费标准,课题4 无功功率补偿,一、功率因数计算,1.瞬时功率因数,2.平均功率因数,3.自然功率因数,无任何补偿手段时，通常为0.60.7,设计企业,4.总功率因数,装设人工补偿装置后，一般0

11、.9以上,供电方式 用户端的经济功率因数值发电厂直配供电 0.80.85经过23级变压 0.90.95经过34级变压 0.950.98,5.经济功率因数,用户的节能效益和电能质量最佳,二、提高功率因数的意义,1.改善设备的利用率,2.减少供电系统中的电压损失,U、I一定，cos 越高,P 越大,cos 越高,Q 越小,3.减少供电系统中的功率损失,cos 越高,4.提高供电系统的传输能力,P=Scos,P一定，cos 越高,S 越小,三、功率因数的人工补偿,提高自然功率因数,人工补偿提高功率因数,1.无功补偿装置种类,2.电力电容器补偿,容量、地点、补偿方式,容量：,Qc,2,对于已生产企业,

12、数量：,接线：,星形,三角形,整数或3的倍数,补偿方式：,高压集中补偿,低压成组补偿,低压分散补偿,补偿范围、初投资、维护、保护、放电回路,高压集中补偿区,未补偿区,低压成组补偿区,未补偿区,低压分散补偿区,未补偿区,高压集中补偿,保护,放电回路,低压成组补偿,保护,放电回路,低压分散补偿,保护,放电回路,C1 C2 C3补偿范围 最小 中间 最大 投资 最少 中间 最大 维护 方便 中间 不便 场合 大中型企业 中小企业 小型企业短路保护 C串FU 线路FU 用电设备QF放电电阻 TV一次绕组 灯丝电阻 设备绕组线圈,并联电容器控制：,控制,手动投切,自动调节,低压补偿,长期无功稳定,高压补

13、偿投切次数少,避免过补偿,才能满足电压偏差允许值,接触器分组投切,断路器分组投切,低压自动补偿装置,并联电容器保护：,相间短路保护,熔断器,过电流保护,低压电容器或小于450kvar的高压电容器,容量较大的高压电容器,过负荷保护,过电压保护,有谐波源,不得超过额定电压10%,并联电容器运行维护：,1）电力电容器常见的异常及处理,2）电力电容器常见的故障,外壳膨胀鼓肚或漏油；套管破裂，发生闪络有火花；内部短路、声音异常或喷油起火；外壳温度高于55，示温蜡片熔化。,3）电力电容器的故障处理,当电力电容器喷油、爆炸着火时，应立即断开电源，并用砂子或干式灭火器灭火。,电容器的断路器跳闸，而分路熔断器未

14、断。,当电力电容器的熔断器熔断时，应向调度汇报，待取得同意后，再拉开电力电容器的断路器。,课题5 变压器的经济运行,无功功率经济当量Kq：是指电力系统多发1kvar的无功功率时，将在电力系统中增加的有功功率损耗的kW数，单位为kW/kvar。,一、一台变压器运行的经济负荷计算,d(P/S)ds0,经济负荷率50%左右,例8-2 试计算SL7800/10型变压器的经济负荷及经济负荷率。,P01.54kW，Pk9.9kW，I0%=1.7，Uk 4.5,解,取Kq=0.1,Sec=0.46800=368kVA,二、两台变压器运行的经济负荷计算,1台运行：,2台运行：,SScr时，1台运行,SScr时

15、，2台运行,例8-3 某企业有两台SL7-800/10型变压器，试计算此变电所变压器经济运行的临界负荷。,参见例8-2，取Kq0.1,解,S524kVA时，1台运行,S524kVA时，2台运行,课题6 电气装置的接地,一.接地的有关概念,（一）接地和接地装置,接地：earthing,电气设备的某部分与大地之间良好的电气连接,接地体：earthing body,埋入地中并直接与大地接触的金属导体,人工接地体：manual earthing body,专门为接地而人为装设的接地体,自然接地体：natural earthing body,兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的

16、钢筋混凝土基础等,接地线：earthing wire,电气设备接地部分与接地体连接用的金属导体,接地装置：earthing device,接地体和接地线总称,接地网：earthing network,由若干接地体在大地中相互用接地线连接 起来的整体,（二）接地电流 对地电压,（三）接触电压和跨步电压,（1）工作接地 working earthing 保证电力系统和电气设备在正常情况和事故情况下能够可靠地工作，而将电力系统中的某一点进行接地。,（四）接地的种类：工作接地、保护接地,电力系统中性点接地,避雷针、避雷器接地,保护接地形式：设备的外壳通过各自的接地线(PE线）与大地相接；设备的外壳通过

17、公共的PE线或PEN线接地。,（2）保护接地 protection earthing 电气设备绝缘损坏时，有可能使电气设备的金属外壳带电，为防止这种电压危及人身安全而人为地将电气设备的金属外壳与大地进行金属性连接。,中性线（neutral wire,代号N)的功能：,（1）用来接额定电压为相电压的单相用电设备；（2）传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；（3）减小负荷中性点的电位偏移。,保护线（protective wire,代号PE)的功能：,用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。,保护中性线（PEN wire,代号PEN)的功能：,兼有中性线和保护线的功能，在我国通称为零线，俗称地

18、线。,二.TT、IT、TN系统,(1)TT系统,三相四线制系统,中性点直接接地并引出中性线（N线），设备外壳经各自接地线（PE线）单独接地。,特点,中性点不接地或经高阻抗接地(约1000),无中性线,设备外壳经各自PE线单独接地。,(2)IT系统,三相三线制系统,特点,系统中性点直接接地并引出中性线（N线），所有电气设备的外壳均接至公共的保护线（PE线）或公共的保护中性线（PEN线）。,分类：TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统,(3)TN系统,三相四线制系统,特点,重复接地：在架空线路终端及沿线每1km处、电缆及架空线路引入车间或大型建筑物处进行。,在同一低压配电系统中，不能有的设备

19、实施保护接地，而有的设备实施保护接零。,接地装置的接地电阻包括：接地线电阻接地体电阻接地体流散电阻,见155页表6-2,三、对接地装置接地电阻的要求,四、接地装置的敷设,利用自然接地体,敷设在地下的供水管道和其它金属管道，但输送液体或气体燃料的管道除外；建筑物与地连接的金属结构；水工建筑物的金属桩；建筑物的钢筋混凝土基础等,测定接地电阻值,人工接地体：,垂直埋设和水平埋设,人工接地体：23m钢管或角钢,外径4860mm管壁厚不小于3.5mm深度不小于0.6m,厚不小于4mm 深度不小于0.6m,多根接地体相互接近时：屏蔽效应,接地网的布置：,五、低压配电系统的接地故障保护和等电位联结,（一）低压配电系统的接地故障保护,接地故障：,低压配电系统中的相线对地或与地有电气连接的导体之间的短路,漏电断路器,（二）等电位联结,使电气装置各外露可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的一种电气联结,作用：,降低接触电压，以保障人身安全,