【正文】 1－ 13給出了采用上述兩種比值表示的某一民用潰電網(wǎng)一周內(nèi)電壓不平衡趨勢(shì)。波形畸變有五種主要類(lèi)型，即直流偏臵、諧波、間諧波、陷波、噪聲。圖 1－ 14給出了典型變速驅(qū)動(dòng)輸入電流波形和頻譜圖。 六 電壓波動(dòng) 電壓波動(dòng)是指電壓包絡(luò)線有 規(guī)則的變化或一系列隨機(jī)電壓變動(dòng) 。 IEC1000－ 3－ 3－ 1994《低壓供電系統(tǒng)電壓波形和閃變限值（額定電流16A的設(shè)備）》則定義了多種類(lèi)型的電壓波動(dòng)。 七 工頻變化 ? 把電力系統(tǒng) 基波頻率偏離規(guī)定正常值 的現(xiàn)象定義為頻率變化。 ? 現(xiàn)代互聯(lián)電力系統(tǒng)極少出現(xiàn)頻率大的波動(dòng)。 第四節(jié) 電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 從 20世紀(jì) 80年代初到 2023年，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局先后組織制定并頒布了六項(xiàng)電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因此， 電壓偏 差、頻率偏差、電壓三相不平衡 和 供電可靠性 構(gòu)成了傳統(tǒng)電能質(zhì)量的主要內(nèi)容。在額定電壓和額定頻率下運(yùn) 行時(shí)，電氣設(shè)備的運(yùn)行性能最優(yōu)、效率最高。 第一節(jié) 概 述 ? 由此可見(jiàn)，系統(tǒng)電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量以及供電 可靠性的好壞對(duì)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行與使用壽 命有著重要的影響，同時(shí)也直接關(guān)系到電力系 統(tǒng)自身的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 第一節(jié) 概 述 ? 本章主要介紹了電壓偏差、頻率偏差、電壓三 相不平衡和供電可靠性的 概念 、產(chǎn)生的原因 、 相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及改善這些電能質(zhì)量指標(biāo)的 常規(guī)方法 。 一、電壓偏差的定義 ? 供電系統(tǒng)在 正常運(yùn)行方式 下，某一節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓 (通常，電力系統(tǒng)的額定電壓采用標(biāo)稱電壓去描述，對(duì)電氣設(shè)備則采用額定電壓的術(shù)語(yǔ) )之差對(duì)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的百分?jǐn)?shù)稱為該節(jié)點(diǎn)的電壓偏差。 %100???NNreUUUU?U?reUN 一、電壓偏差的定義 ? 供電電壓正常運(yùn)行方式是指 系統(tǒng)中所有電氣元 件均按預(yù)定工況運(yùn)行 。電壓的這種變化 是 緩慢 的，其 每秒電壓變化率小于額定電壓的 1%。與同屬電壓變動(dòng)范疇的過(guò)電壓和欠電壓相比， 電壓偏差僅僅針對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)而言 。電力系統(tǒng)不大于標(biāo)稱電壓的 10%。 一、電壓偏差的定義 ? 此時(shí)，系統(tǒng)實(shí)際電壓可能?chē)?yán)重偏離標(biāo)稱值，也可能偏離標(biāo)稱值的幅度并不大。反之，距離越遠(yuǎn)，電壓低于標(biāo)稱值越少。而過(guò)電壓和欠電壓強(qiáng)調(diào)實(shí)際電壓嚴(yán)重偏離標(biāo)稱電壓，分別為高于標(biāo)稱電壓的110%和維持在標(biāo)稱電壓的 10%~90%，并且 持續(xù)時(shí)間超過(guò) 1min。因此 ,目前我國(guó)對(duì) 35kV及以下供電電壓規(guī)定了允許電壓偏差 ,具體情況如下： (1)35kV及以上供電電壓的正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)標(biāo)稱電壓的 10%。 (2)10kV及以下三相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱電壓的 7%、 +7% 。 二、電壓偏差的限值 ? 我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB12325— 1990《電能質(zhì)量 供 電電壓允許偏差》對(duì)電壓偏差做出了詳盡規(guī) 定。 系統(tǒng)無(wú)功功率不平衡是引起系統(tǒng)電壓 偏離標(biāo)稱值的根本原因 。 ? 系統(tǒng) 無(wú)功功率不平衡意味著 將有大量的無(wú)功功率流經(jīng)供電線路和變壓器，由于線路和變壓器中存在阻抗，造成線路和變壓器首末端電壓出現(xiàn)差值。圖 31(a)是當(dāng)不計(jì)線路分布電容影響時(shí)一條供電線路的等值電路。其表達(dá)式分別為 (37) (38) ? 規(guī)定電壓損失為線路首末端電壓的均方根值之差 ，即電壓損失為 (39) ZU? HU? U?? 2UQXPRUZ???2UQRPXUH???21 UUU ???U? 一般，線路兩端電壓的相差角 較小，電壓降橫分量對(duì)電壓損失的影響可以忽略不計(jì)，把電壓降縱分量近似看作電壓損失，即 （ 310） 在 110KV及以上電壓等級(jí)的輸電線路中， 由式（ 310）可知無(wú)功功率 Q對(duì)電壓損失的影響遠(yuǎn)大于有功功率 P對(duì)電壓損失的影響。 XR 2PR Q XUU????三、電壓偏差產(chǎn)生的原因 由式（ 310）可知 20QXU U??2 1 1U U U U? ? ?2 1 1U U U? ? ?20QXU U三、電壓偏差產(chǎn)生的原因 無(wú)功功率不平衡越嚴(yán)重，電壓偏差越大。 供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不合理也能導(dǎo)致電壓偏差 。從此，我國(guó)對(duì)不同電壓等級(jí)的供配線路規(guī)定了合理的輸送距離和輸送容量，見(jiàn)表 31 。 對(duì)用電設(shè)備的危害 所有用戶的用電設(shè)備都是按照設(shè)備的額定電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的。 對(duì)電網(wǎng)的危害 輸電線路的輸送功率受功率穩(wěn)定極限的限制，而線路的靜態(tài)穩(wěn)定功率極限近似與線路的電壓平方成正比。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電壓隨節(jié)點(diǎn)位臵、負(fù)荷水平不斷發(fā)生變化。保證電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓正常水平的充分必要條件是系統(tǒng)具備 充足的無(wú)功功率電源， 同時(shí)采取 必要的調(diào)壓手段 。 為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，忽略系統(tǒng)各元件的對(duì)地電容，網(wǎng)絡(luò)阻抗已歸算至高壓側(cè)。 U?NU112211( ) ( )L s sNPR Q XU U k U U kk U k?? ? ? ? ?五、改善電壓偏差的措施 五、改善電壓偏差的措施 公式（ 311）表明 :改變以下各量即可調(diào)整負(fù)荷接入節(jié)點(diǎn)的電壓 UL。 （ 4）改變輸電網(wǎng)絡(luò)的參數(shù) X。 121()LsNPR Q XU U kUk??? （一）配臵充足的無(wú)功功率電源 電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率損耗很大一部分是線路和變壓器中的無(wú)功功率損耗。 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)僅靠發(fā)電機(jī)提供的無(wú)功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)對(duì)無(wú)功功率的需要，因此必須裝設(shè)大量的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。 五、改善電壓偏差的措施 同步發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中唯一的有功功率電源，同時(shí)也是最基本的無(wú)功功率電源。 五、改善電壓偏差的措施 同步調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上是不帶機(jī)械負(fù)載的同步電 動(dòng)機(jī)。它是最早采用的無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備之一。 缺點(diǎn)：本身設(shè)備的有功功率損耗大、維護(hù)復(fù)雜、投資大。 五、改善電壓偏差的措施 電容器 作為無(wú)功功率補(bǔ)償用的電容器以并聯(lián)的方式接入系統(tǒng)，其接線方式如圖 33所示。其產(chǎn)生無(wú)功功率的大小可表示成 (312) 式中， 為電力系統(tǒng)角頻率； C為電容器的電容值。所以長(zhǎng)期以來(lái)電容器一直是電力系統(tǒng)優(yōu)先采用的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備。這種正反饋的電壓調(diào)節(jié)特性不利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，這是電容器調(diào)壓的 缺點(diǎn) 。常規(guī)電容器采用分組投切的形式，每投入或切除一組電容器，可分別使系統(tǒng)電壓跳變式升高或降低。 五、改善電壓偏差的措施 電抗器 線路的分布電容所產(chǎn)生的無(wú)功功率，與電壓的平方成正比，同時(shí)與線路的長(zhǎng)度成正比。圖 34是線路 形等值電路。每個(gè)電容產(chǎn)生的充電功率為線路總充電功率 的一半，即等于 。這種情況下線路總的無(wú)功損耗 為零，甚至變負(fù)。從表 32可見(jiàn)，高壓線路輕載時(shí)電壓搜升高現(xiàn)象十分嚴(yán)重，其升高幅度已經(jīng)大大超出了國(guó)家的有關(guān)規(guī)定。 五、改善電壓偏差的措施 靜止無(wú)功補(bǔ)償裝臵和靜止無(wú)功發(fā)生裝臵 基于電力電子半控器件無(wú)功補(bǔ)償裝臵（ SVC）和基于電力電子全控器件的靜止無(wú)功發(fā)生裝臵（ SVG）具有動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償特性。其動(dòng)態(tài)特性好，調(diào)壓速度快，調(diào)壓平滑，而且可實(shí)現(xiàn)分相無(wú)功補(bǔ)償，有功功率損耗也比較小。但這類(lèi)設(shè)備價(jià)格普遍較高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較欠缺。通常的做法是選擇一些 關(guān)鍵性的母線 作為電壓監(jiān)視點(diǎn)。這些電壓監(jiān)視點(diǎn)稱為 電壓中樞點(diǎn) 。 五、改善電壓偏差的措施 電壓偏差的調(diào)整方式 ? 中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式分為三種： 逆調(diào)壓 順調(diào)壓 恒調(diào)壓 目前中樞點(diǎn)常用的調(diào)壓方式是 逆調(diào)壓 。通過(guò)選擇分接頭，可使變壓器的變比發(fā)生改變。 2）串聯(lián)電容器。 叫過(guò)補(bǔ)償，整個(gè)線路的等值阻抗呈現(xiàn)容性； 叫欠補(bǔ)償，整個(gè)線路的等值阻抗呈現(xiàn)感性； 叫完全補(bǔ)償，整個(gè)線路的等值阻抗呈現(xiàn)阻性； 1cK ,LLX ???CCLXKX? 1,CCX ?c 1cK ? 與裝設(shè)并聯(lián)電容器相比，串聯(lián)電容器補(bǔ)償法的調(diào)壓效果顯著，特別適合于電壓波動(dòng)頻繁、負(fù)荷功率因數(shù)低的場(chǎng)合。 串聯(lián)電容與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)有可能發(fā)生共振。 六、電壓偏差的監(jiān)測(cè)與考核 電壓偏差的監(jiān)測(cè)與考核是評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的重要方法，其結(jié)果也是修定無(wú)功功率和電壓曲線、制定電網(wǎng)規(guī)劃和技術(shù)改造計(jì)劃的依據(jù)。 （ 2）各級(jí)調(diào)度“界面”處的 330KV及以上變電所的一、二次母線， 220KV變電所的二次母線或一次母線。 （ 4）具有一定代表性的用戶電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜采用這樣的選取原則： 所有 110KV及以上供電的用戶； 所有 35KV專(zhuān)線供電的用戶； 其他 35KV用戶和 10KV用戶； 低壓 。它能直接監(jiān)測(cè)電壓的偏差，并能統(tǒng)計(jì)電壓合格率和電壓超限率。 （ 1） A類(lèi)電壓合格率 —— 城市變電所 10ＫＶ母線電壓合格率； （ 2） B 類(lèi)電壓合格率 —— 110KV及以上供電或 35（ 63）KV專(zhuān)線供電用戶的電壓合格率； （ 3） C類(lèi)電壓合格率 —— 其他高壓用戶的電壓合格率 （ 4） D類(lèi)電壓合格率 —— ； （ 5）供電綜合電壓合格率計(jì)算式為 (317) 式中Ａ、Ｂ、Ｃ和Ｄ分別代表Ａ、Ｂ、Ｃ和Ｄ類(lèi)電壓合格率。系統(tǒng)負(fù)荷特別是 發(fā)電廠廠用電負(fù)荷 對(duì)頻率的要求非常嚴(yán)格。允許頻率偏差的大小不僅體現(xiàn)了電力系統(tǒng)運(yùn)行管理水平的高低，同時(shí)反映了一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)的程度。交變一次所需的時(shí)間稱為周期，用 T表示，單位為 s。交流電力系統(tǒng)的標(biāo)稱頻率分為 50Hz和 60Hz兩種，我國(guó)采用 50Hz標(biāo)稱頻率（工頻）。 一個(gè)常蓄結(jié)合式抽水蓄能電站的原理接線圖如圖37所示。 一、頻率偏差的定義 圖 37常蓄結(jié)合式抽水蓄能電站的原理接線 電力系統(tǒng)在 正常運(yùn)行條件 下，系統(tǒng)頻率的實(shí)際值與標(biāo)稱值之差稱為系統(tǒng)的頻率偏差，用公示表示為 （ 319） 式中 —— 頻率偏差， Hz； fre —— 實(shí)際頻率， Hz； fN —— 系統(tǒng)標(biāo)稱頻率， Hz。電力系統(tǒng)的頻率變化是指基波頻率偏離規(guī)定正常值的現(xiàn)象。 系統(tǒng)容量較小時(shí)，可放寬到 。 日本為 。但是，電力系統(tǒng)中的負(fù)荷以及發(fā)電機(jī)組的出力隨時(shí)都在